BR112020023601A2

BR112020023601A2 - método para controlar a concentração de impurezas em licores bayer

Info

Publication number: BR112020023601A2
Application number: BR112020023601-2A
Authority: BR
Inventors: Anthony John McKinnon; Bronwyn Larner; Shannon Dye
Original assignee: Alcoa Of Australia Limited
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2021-02-09
Also published as: EA202092887A1; EP3802428A4; CA3100733A1; CN112203982A; WO2019227128A1; AU2019275940A1; EP3802428A1; US20210070624A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um método para controlar a concentração de impurezas em licores Bayer, o método compreende as etapas de adição de um óxido e/ou um hidróxido de um metal que não o alumínio a um licor Bayer com uma Ta desejada; formando um hidróxido duplo em camadas; e incorporando pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camadas duplas, em que as impurezas são selecionadas do grupo que compreende fósforo, vanádio e silício.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO

PARA CONTROLAR A CONCENTRAÇÃO DE IMPUREZAS EM LICORES BAYER". CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção refere-se a um método para controlar a concentração de impurezas em licores Bayer.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] O processo Bayer é amplamente utilizado para a produção de alumina a partir de uma alumina que contem minérios, tal como a bauxita. O processo envolve colocar a alumina que contém minérios em contato com soluções de aluminato cáusticas recicladas, a temperaturas elevadas, em um processo geralmente indicado como digestão. Os sólidos são removidos da pasta resultante e a solução refrigerada.

[0003] O hidróxido de alumínio é adicionado à solução como uma semente para induzir a precipitação de um hidróxido de alumínio adicional do mesmo. O hidróxido de alumínio precipitado é separado da solução de aluminato cáustica, com uma porção do hidróxido de alumínio sendo reciclada para ser usada como semente e o restante recuperado como um produto. A solução de aluminato cáustica restante é reciclada para uma digestão adicional da alumina que contém minério.

[0004] O minério de bauxita contém geralmente impurezas inorgânicas, cujas quantidades são específicas da fonte de bauxita. À medida que o hidróxido de alumínio é precipitado e a bauxita é dissolvida, as concentrações de hidróxido de sódio presentes na solução do processo diminuem, à medida que as concentrações de impurezas aumentam, reduzindo a eficácia da solução para a digestão de um minério que contém alumínio adicional. Por conseguinte, foram desenvolvidos processos que têm como objetivo remover as impurezas dos licores Bayer.

[0005] As refinarias de alumina desenvolveram vários métodos para lidar com as impurezas nos licores e para reduzir seu acúmulo. A maioria das técnicas de remoção de impurezas são específicas à impureza em questão, complicando desse modo todo o circuito. Por exemplo, o silício pode ser removido através da precipitação de um produto de desilicação, de fósforo pela adição de cal para formar hidroxiapatita e de vanádio pela formação de sais de fluovanadato.

[0006] Os hidróxido duplos em camadas (LDHs) constituem uma família de minerais lamelares compostos de uma carga de camadas carregadas positivamente balanceada com ânions fracamente ligados hidratados situados nos espaços intercamadas. A maioria dos LDHs consiste em sistemas binários onde a carga nas camadas se deve à substituição de alguns dos sítios de cátions divalentes dentro da retícula por cátions mono- e/ou trivalentes, obtendo a fórmula geral a seguir: na qual MI, MII e MIII representam os cátions de metal mono-, di- e tri-valentes dentro das camadas, respectivamente, e A representa o ânion(s) intercamadas.

[0007] Na fórmula acima, 'A' pode ser mono-, di- ou multivalente, contanto que a carga total da estrutura seja neutra.

[0008] Os LDHs mais comuns que ocorrem naturalmente são membros do grupo da hidrotalcita (HTC), caracterizado por M2+ : M3+ = 3:1. A causa do nome deste grupo, hidrotalcita, é uma estrutura de Mg- Al e tem a fórmula geral [Mg3Al(OH)6]2.X.nH2O, onde 'X' representa o(s) ânion(s) de balanceamento de carga.

[0009] Outro grupo de LDHs indicados no presente Relatório

Descritivo é o grupo da hidrocalumita (HCM), que é caracterizado por M2+:M3+ = Ca2+:Al3+ = 2:1. A hidrocalumita tem a fórmula geral [Ca2Al(OH)6]x.X.nH2O, onde 'X' é, mais especificamente, uma unidade da fórmula de um ânion carregado unicamente ou metade de um ânion carregado duplamente. Deve ser apreciado que esta é somente uma fórmula geral e que X pode ser uma combinação de ânions.

[0010] Por todo o presente Relatório Descritivo, a menos que o contexto indique de outra maneira, a palavra "que compreende" ou suas variações, tais como "compreende" ou "compreendendo", deve ser compreendida como pressupondo a inclusão de um inteiro indicado ou de um grupo de inteiros, mas não a exclusão de qualquer outro inteiro ou grupo de inteiros.

[0011] Por todo o presente Relatório Descritivo, a menos que o contexto indique de alguma outra maneira, a palavra "solução" ou suas variações, tais como "soluções", deve ser compreendida como abrangendo as pastas, as suspensões e as outras misturas que contêm sólidos não dissolvidos.

[0012] A discussão anterior a respeito dos Antecedentes da Invenção destina-se a facilitar a compreensão da presente invenção. No entanto, deve ser apreciado que a discussão não é o reconhecimento ou a admissão de que qualquer um dentre o material indicado era parte do conhecimento geral comum na Austrália ou em qualquer outro país como na data de prioridade.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[0013] De acordo com a presente invenção, é apresentado um método para controle da concentração de impurezas em licores Bayer, e o método compreende as etapas de: adição de um óxido e/ou um hidróxido de um metal que não seja o alumínio a um licor Bayer com uma Ta desejada; formação de um hidróxido de camada dupla; e incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla, em que as impurezas são selecionadas do grupo que compreende o fósforo, o vanádio e o silício, e a incorporação de pelo menos uma impureza diminui com o aumento da Ta..

[0014] De acordo com a presente invenção, é apresentado um método para controle da concentração de impurezas em licores Bayer, em que o método compreende as etapas de: obtenção de um licor com uma Ta desejada; adição de um óxido e/ou um hidróxido de um metal que não o alumínio ao licor Bayer; formação de um hidróxido duplo em camadas; e incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido duplo em camadas; em que as impurezas são selecionadas do grupo que compreende o fósforo, o vanádio e o silício, e em que a obtenção de um licor com uma Ta provê uma incorporação maior de sulfato e/ou TPC do que a obtenção de um licor com uma Ta mais elevada.

[0015] Uma propriedade importante de um licor Bayer é a sua alcalinidade, a quantidade total de produtos químicos de álcali no licor. A maior parte da alcalinidade do licor vem do hidróxido de sódio presente, e o outro contribuinte principal é o carbonato do sódio. A alcalinidade total de um licor Bayer geralmente é descrita em termos de sua Ta, que é medida em gl-1 expressa como Na2CO3.

[0016] No contexto da presente invenção, o termo incorporação deve ser compreendido como incluindo a intercalação de impurezas e a adsorção de impurezas.

[0017] Deve ser apreciado que as impurezas podem existir de muitas formas em um licor Bayer, incluindo os oxiânions.

[0018] De preferência, a Ta desejada é menor do que 160 gl-1.

[0019] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de monitoramento da concentração de pelo menos uma impureza em um circuito Bayer. O monitoramento da concentração de pelo menos uma impureza em um circuito Bayer pode compreender a medição da concentração de pelo menos uma impureza em qualquer localização dentro de um circuito Bayer.

[0020] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de medição da concentração de pelo menos uma impureza no licor Bayer com uma Ta desejada.

[0021] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de: medição da concentração de pelo menos uma impureza em um licor Bayer com uma Ta desejada; antes da etapa de: adição de um óxido e/ou de um hidróxido de um metal que não seja o alumínio a um licor Bayer com uma Ta desejada.

[0022] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de: medição da concentração de pelo menos uma impureza em um licor Bayer com uma Ta desejada; depois da etapa de: incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla.

[0023] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de: medição da concentração de pelo menos uma impureza em um licor Bayer com uma Ta desejada; antes e depois da etapa de: incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla.

[0024] Vantajosamente, a concentração de pelo menos uma impureza no licor Bayer depois da formação do hidróxido de camada dupla é menor do que a concentração de pelo menos uma impureza antes da etapa de adição de um óxido e/ou de um hidróxido de um metal que não seja o alumínio a um licor Bayer.

[0025] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa de: obtenção de um licor Bayer com uma Ta desejada.

[0026] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa de: tratamento do licor Bayer para prover um licor Bayer com uma Ta desejada.

[0027] O licor Bayer pode ser tratado antes da etapa de adição de um óxido e/ou de um hidróxido de um metal que não seja o alumínio ao licor Bayer para reduzir a Ta do licor Bayer. O tratamento do licor Bayer para reduzir a Ta pode incluir a diluição do licor Bayer com água ou um segundo licor Bayer.

[0028] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de: diluição do licor Bayer antes ou simultaneamente à etapa de: adição de um óxido e/ou de um hidróxido de um metal que não seja o alumínio a um licor Bayer com uma Ta desejada.

[0029] Vantajosamente, o grau de incorporação de pelo menos uma impureza aumenta com a diluição do licor.

[0030] Em uma forma da invenção, a Ta é ajustada a um valor predeterminado a fim de maximizar a incorporação de pelo menos uma impureza alvo.

[0031] Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 10%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 20%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 30%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 40%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 50%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 60%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 70%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 80%. Em uma forma da invenção, a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla resulta em uma redução da concentração de pelo menos uma impureza de pelo menos 90%.

[0032] Os autores da presente invenção identificaram que, quando a Ta do licor Bayer está abaixo de 160 gl-1, é possível incorporar o fósforo, o silício e o vanádio nos hidróxidos duplos em camadas, removendo desse modo os mesmos do licor Bayer. O grau de incorporação aumenta à medida que a Ta é reduzida. A presente invenção torna possível apontar e remover essas impurezas nos licores Bayer. Sob determinadas condições, é possível remover essas impurezas em preferência a outras impurezas.

[0033] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de: adição de pelo menos uma impureza ao licor Bayer para prover um licor Bayer enriquecido; antes da etapa de: formação de um hidróxido de camada dupla.

[0034] De preferência, a etapa de: adição de pelo menos uma impureza ao licor Bayer para prover um licor Bayer enriquecido; é realizada antes da etapa de: adição de um óxido e/ou de um hidróxido de um metal que não seja o alumínio ao licor Bayer com uma Ta desejada.

[0035] De preferência, pelo menos uma impureza adicionada ao licor Bayer é a mesma que pelo menos uma impureza incorporada no hidróxido de camada dupla.

[0036] Em uma forma da invenção, o método compreende a etapa adicional de: separação do hidróxido de camada dupla do licor Bayer para prover um licor esgotado de impurezas.

[0037] De preferência, o licor esgotado impureza retorna ao circuito Bayer.

[0038] Nas formas preferidas da invenção, a formação de um hidróxido de camada dupla sob a condição de uma Ta desejada facilita a incorporação de pelo menos uma impureza em relação a pelo menos outra impureza.

[0039] No contexto do presente Relatório Descritivo, o termo facilita não deve ser limitado à incorporação de uma impureza para a exclusão de outras.

[0040] Nas formas preferidas da invenção, a Ta desejada favorece a incorporação de pelo menos uma impureza em relação a pelo menos outra impureza.

[0041] No contexto do presente Relatório Descritivo, o termo favorece não deve ser limitado à incorporação de uma impureza em relação à exclusão de outras.

[0042] Deve ser apreciado que a etapa de incorporação de pelo menos uma impureza no dito hidróxido de camada dupla não significa necessariamente que toda a dita impureza no licor Bayer é incorporada no dito hidróxido de camada dupla.

[0043] De preferência, o licor Bayer é um licor gasto diluído do excesso da lavagem, um licor verde diluído, ou água de lago.

[0044] Deve ser apreciado que o óxido e/ou o hidróxido de um metal que não é o alumínio terão que ser um que possa formar um hidróxido de camada dupla. Nas formas preferidas da invenção, o metal que não é o alumínio é selecionado do grupo que compreende o cálcio e o magnésio.

[0045] De preferência, o hidróxido de camada dupla é a hidrocalumita e/ou a hidrotalcita.

[0046] De preferência, o óxido de metal que não seja o alumínio é o hidróxido de cálcio. De preferência, o hidróxido de cálcio é preparado pela hidratação do óxido de cálcio. De preferência, o óxido de cálcio é hidratado na água do lago. Deve ser apreciado que a adição de cal hidratada ao licor Bayer irá diminuir a Ta do dito licor.

[0047] Deve ser apreciado que a carga de cal irá depender do tipo e da concentração do licor. Quando for desejável maximizar a conversão a hidrocalumita, deve se tomar cuidado para não esgotar o licor de alumina ou de carbonato.

[0048] Em uma forma da invenção, o licor Bayer tem uma Ta menor do que 100 gl-1. Em uma forma alternativa da invenção, o licor Bayer tem uma Ta menor do que 75 gl-1.

[0049] Em uma forma alternativa da invenção, o licor Bayer tem uma Ta entre 50 e 100 gl-1.

[0050] Deve ser apreciado que a Ta desejada será influenciada pela escolha do licor. No caso em que o licor é um excesso de lavagem, um licor gasto diluído ou um licor verde diluído, a Ta fica de preferência entre 50 e 75 gl-1. No caso em que o licor é uma água do lago, a Ta é de preferência menor do que 50 gl-1.

[0051] Devido à incorporação de fósforo, de silício e de vanádio, os íons são favorecidos por Tas mais baixas, e isso é possível ao utilizar o método da presente invenção para resultar nessas impurezas umas sobre as outras nos licores Bayer.

[0052] Vantajosamente, a presente invenção permite que um usuário escolha uma Ta que permita a melhor remoção absoluta ou relativa de pelo menos uma impureza em relação a pelo menos outra impureza.

[0053] Vantajosamente, o método da presente invenção apresenta o veículo para a remoção das impurezas alvo em licores Bayer. Até hoje, isto não foi conseguido porque a relação entre a incorporação de impurezas nos hidróxidos duplos em camadas com a Ta não era conhecida. Com o controle da Ta do licor Bayer agora é possível mudar a seletividade dos hidróxidos duplos em camadas para algumas impurezas.

[0054] O método da presente invenção pode ser usado para preparar os hidróxidos duplos em camadas com impurezas substituídas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0055] As características adicionais da presente invenção serão descritas de modo mais completo na descrição a seguir das várias modalidades não limitadoras da mesma. Esta descrição é incluída unicamente para as finalidades de exemplificação da presente invenção. Ela não deve ser compreendida como uma restrição na descrição resumida, na apresentação ou na descrição amplas da invenção, tal como definido acima. A descrição será feita com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0056] a Figura 1 é um gráfico que mostra o efeito da Ta na incorporação P2O5 e SiO2 na hidrocalumita para a série de operações com o licor gasto na primeira refinaria mostrado na Tabela 1;

[0057] a Figura 2 é um gráfico que mostra o efeito da Ta na incorporação P2O5 e SiO2 na hidrocalumita para a série de operações com o licor gasto na segunda refinaria mostrado na Tabela 2;

[0058] a Figura 3 é um gráfico que mostra o efeito da Ta na incorporação P2O5 SiO2 e V2O5 na hidrocalumita para a série de operações com o licor gasto em refinaria mostrado na Tabela 3;

[0059] a Figura 4 é um gráfico que mostra o efeito da Ta na incorporação P2O5 e SiO2 na hidrocalumita para a série de operações com o licor verde na primeira refinaria mostrado na Tabela 4;

[0060] a Figura 5 é um gráfico que mostra o efeito da Ta na incorporação P2O5 na hidrocalumita para os licores reforçados com P2O5.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0061] Por todo o presente Relatório Descritivo, a menos que o contexto indique de alguma outra maneira, a palavra "compreende" ou suas variações, tais como "compreendem" ou "compreendendo", devem ser compreendidas como indicando a inclusão de um inteiro ou de um grupo de inteiros, mas não a exclusão de qualquer outro inteiro ou grupo de inteiros.

[0062] Os elementos versados na técnica irão compreender que a invenção aqui descrita é receptiva às variações e às modificações, com exceção daquelas descritas especificamente. Deve ser compreendido que a invenção inclui todas tais variações e modificações. A invenção também inclui todas as etapas, características, composições e compostos referidos ou indicados no Relatório Descritivo, individual ou coletivamente, e quaisquer e todas as combinações ou quaisquer duas ou mais etapas ou características.

EXPERIMENTOS

[0063] Para descrever ainda mais a invenção, agora será descrita uma série de experimentos. Deve ser apreciado que a descrição dos experimentos a seguir não deve limitar a generalidade da descrição da invenção acima.

[0064] Os experimentos foram realizados em frascos providos com camisa de água de aço inoxidável de 3 litros com agitação constante a

1.000 rpm. A temperatura foi mantida a 60ºC e os frascos continham defletores para garantir uma boa misturação. A duração de cada experimento foi de uma hora.

[0065] Os licores de três refinarias de alumina (a seguir, 1ª refinaria, 2ª refinaria e 3ª refinaria) foram usados e a cal hidratada era proveniente da 2ª refinaria. A cal hidratada normalmente apresentou uma concentração de sólidos de 250 gl-1 com um teor de CaO disponível de cerca de 56%. Esta cal tinha sido produzida por meio de hidratação na água do lago da 2ª refinaria.

[0066] As razões entre cal e licor foram mantidas constantes e a Ta variou pela modificação da quantidade de água destilada adicionada à mistura de reação. O volume total da reação foi de cerca de 2 litros.

[0067] A concentração de impurezas no licor gasto original e no licor de saída foi determinada por ICP-OES. A quantidade de impurezas removidas foi calculada a partir de um equilíbrio de massa das impurezas totais nas correntes de alimentação (licor e água do lago da cal hidratada) comparadas às impurezas totais presentes no licor de saída. A diferença entre a alimentação e a saída foi presumida como sendo devida à incorporação na hidrocalumita. Devido a uma mudança de volume significativa durante a reação, um padrão interno teve de ser usado para determinar o volume do licor de saída. O malonato de sódio foi usado como padrão interno porque não é incorporado na hidrocalumita.

[0068] O efeito da Ta na absorção de P2O5, SiO2 e V2O5 foi investigado com os licores gastos de todas as três refinarias e com o licor verde da 1ª refinaria.

[0069] A concentração de cal adicionada à mistura de reação foi de 100 g CaOL-1 de licor gasto para os experimentos da 1ª refinaria (licores gastos e licores verdes) e da 2ª refinaria, e 125 g CaOL-1 de licor gasto da 3ª refinaria. O volume de líquido total foi de cerca de 2 L (licor mais água destilada mais pasta de cal da água do lago [88% do volume da pasta de cal]).

[0070] Esta amostra de licor gasto da 1ª refinaria teve uma Ta de 262 gl-1 (como Na2CO3). Este licor foi diluído de acordo com a Tabela 1 para produzir uma série de licores com Ta descrescente. A Ta real das misturas de reação (Ta da reação) foi menor do que a diluição de água sozinha devido à diluição extra causada pela água do lago contida na pasta de cal. A pasta de cal adicionada foi proporcional ao licor gasto de alimentação original adicionado, que é porque o volume da pasta de cal e a concentração de cal no reator diminuem durante as operações experimentais. O CaO adicionado foi relativamente constante quando proporcionado ao licor de alimentação (cerca de 104 gl-1).

Número Volume Volume Volume Conc Conc CaO Ta da da de licor de água de pasta cal no no licor de reação corrida (l) (l) de cal reator alimentação (gl-1) (l) (gl-1) (gl-1) 1 1,30 0,00 0,97 110,1 106 165,9 2 1,15 0,24 0,86 98,4 106 147,4 3 1,00 0,48 0,74 85,9 105 129,1 4 0,85 0,73 0,63 73,4 105 109,6 5 0,70 0,98 0,52 60,3 104 90,4 6 0,55 1,24 0,40 47,0 103 70,7 7 0,40 1,52 0,29 33,3 101 50,7 8 0,23 1,72 0,17 20,3 103 30,2 Tabela 1. Efeito das misturas de reação da Ta para os experimentos da 1ª refinaria.

[0071] A Figura 1 mostra a quantidade de fósforo e de sílica removidos por tonelada de hidrocalumita produzida para o licor gasto da 1ª refinaria. À medida que as TAs da reação diminuem, a absorção por hidrocalumita de P2O5 e SiO2 diminui. Tanto para o P2O5 quanto para o SiO2, é considerado que nenhuma dessas impurezas nos sólidos de cal se dissolvem sob essas condições de reação suaves, e desse modo elas são excluídas do equilíbrio de massa de entrada (a análise de XRF normalmente mostra 0,94% para SiO2 e 0,11% para P2O5 nos sólidos de cal). Na Ta não diluída, sem nenhuma água adicional acrescentada (corrida 1), houve 0 gT-1 de absorção para P2O5 e houve um aumento em SiO2 no licor do produto de malonato normalizado (produzindo a absorção negativa), indicando que uma parte de SiO2 da fase de cal sólida foi dissolvida em certo grau. Isto significa que pode haver uma absorção de impurezas mais alta se houver uma dissolução das impurezas da fase sólida da cal, mas como essa absorção é difícil de quantificar, ela foi excluída do equilíbrio de massa.

[0072] A concentração de P2O5 e SiO2 no licor de alimentação foi de 168 mgl-1 e 715 mgl-1. A porcentagem removida na Ta mais baixa foi de 75% para P2O5 e 67% para SiO2. Na corrida de Ta mais baixa, havia pequenas quantidades de P2O5 e SiO2 no licor de produto no fim do experimento (4,6 mgl-1 P2O5 e 25,7 mgl-1 SiO2 restantes).

[0073] A absorção de P2O5 e SiO2 também foi testada no licor gasto da 2ª refinaria (ver Tabela 2 para condições do licor), mostrando um aumento similar na absorção com a diminuição da Ta (Figura 2). A Ta inicial do licor era de 256 gl-1. A absorção não pareceu mudar significativamente entre as duas TAs de reações mais baixas para esses experimentos. Número Volume Volume Volume Conc Conc CaO Ta da da de licor de água de cal no no licor de reação corrida (i) (l) pasta reator alimentação (gl-1) de cal (l) (gl-1) (gl-1) 1 1,30 0,00 0,96 108,9 104 163,5 2 1,15 0,24 0,85 97,2 104 145,2 3 1,00 0,48 0,74 85,3 104 126,7 4 0,85 0,73 0,62 72,4 103 107,8 5 0,70 0,98 0,51 59,4 102 88,7 6 0,55 1,24 0,39 46,3 101 69,3 7 0,40 1,52 0,28 33,0 100 49,6 8 0,23 1,72 0,17 20,2 102 29,6 Tabela 2. Efeito das misturas de reação da Ta para os experimentos da 2ª refinaria.

[0074] Neste licor, a concentração de P2O5 foi de 149 mgl-1 e a concentração de SiO2 foi de 765 mgl-1 com 70% e 63% das impurezas removidas na corrida de Ta mais baixa. A absorção de SiO2 foi mais alta no licor da 2ª refinaria do que no licor da 1ª refinaria, o que combina com a concentração de SiO2 dos licores iniciais com o licor da 2ª refinaria que tem uma concentração de SiO2 mais alta (765 mgl-1 versus 715 mgl-1). As absorções foram similares para P2O5 onde a 1ª refinaria teve uma concentração de P2O5 ligeiramente mais alta se comparada à 2ª refinaria, 168 mgl-1 versus 149 mgl-1.

[0075] Os experimentos foram repetidos com o licor gasto da 3ª refinaria; desta vez com uma carga mais alta de CaO. As condições do licor experimental são mostradas na Tabela 3. A Ta inicial deste licor foi de 272 gl-1. Estes resultados também incluem V2O5 como parte do conjunto de análise ICP-OES. Número Volume Volume Volume Conc Conc CaO Ta da da de licor de água de cal no no licor de reação corrida (l) (l) pasta reator alimentação (gl-1) de cal (l) (gl-1) (gl-1) 1 1,30 0,00 1,01 128,1 125,2 171,1 2 1,15 0,24 0,89 114,4 124,7 152,3 3 1,00 0,48 0,78 101,1 125,7 132,8 4 0,85 0,73 0,66 86,3 125,1 113,1 5 0,70 0,98 0,54 71,3 124,3 93,3 6 0,55 1,24 0,43 56,8 126,0 72,8 7 0,40 1,52 0,31 40,7 124,9 52,3 8 0,23 1,72 0,18 24,8 126,1 31,3 Tabela 3. Efeito das misturas de reação da Ta para os experimentos da 3ª refinaria.

[0076] Para todas as três impurezas, a absorção na hidrocalumita aumentou com a diminuição da Ta (Figura 3). Comparado com os licores da 1ª e da 2ª refinaria, a absorção de SiO2 tornou-se positiva em uma Ta mais baixa (cerca de 130 gl-1, comparados a 150 gl-1 para o licor da 1ª refinaria e todos os testes para o licor da 2ª refinaria). Isto foi devido à dissolução de um pouco de SiO2 na cal e a carga mais alta de cal nos experimentos do licor da 2ª refinaria significou que a Ta mais baixa teve de ser obtida antes que a absorção de líquido excedesse a dissolução. Devido a isso, embora a carga mais alta de cal desse um rendimento mais alto por litro de licor, a uma determinada Ta a absorção foi menor para a 3ª refinaria do que as outras duas. As inclinações dos pontos de SiO2 nas Figuras 1 a 3 foram similares, indicando que a mudança na absorção com a Ta não variou com os três licores.

[0077] A absorção de P2O5 e SiO2 também foi testada no licor verde da 1ª refinaria (vide a Tabela 4 para as condições do licor), mostrando um aumento similar na absorção com a diminuição da Ta (Figura 4). A Ta inicial deste licor foi de 247,5 gl-1, que foi mais baixa do que os licores gastos das três refinarias. Número Volume Volume Volume Conc Conc CaO Ta da da de licor de água de cal no no licor de reação corrida (l) (l) pasta reator alimentação (gl-1) de cal (l) (gl-1) (gl-1) 1 1,30 0,00 0,96 108,9 104,0 158,3 2 1,15 0,24 0,85 97,2 104,0 140,5 3 1,00 0,48 0,74 85,3 104,0 122,6 4 0,85 0,73 0,62 72,4 103,0 104,3 5 0,70 0,98 0,51 59,4 102,0 85,9 6 0,55 1,24 0,39 46,3 101,0 67,1 7 0,40 1,52 0,28 33,0 100,0 48,0 8 0,23 1,72 0,17 20,2 102,0 28,6 Tabela 4. Efeito das misturas de reação da Ta para os experimentos da 1ª refinaria

[0078] A absorção de fósforo aumentou à medida que a Ta diminuiu como nos licores gastos, mas a absorção no licor verde foi significativamente mais alta para P2O5. A absorção de SiO2 também mostra a tendência de aumento de absorção com diminuição da Ta, embora a absorção de SiO2 tenha sido mais baixa no licor verde da 1ª refinaria do que no licor gasto da 1ª refinaria.

[0079] A absorção das três impurezas foi investigada na água do lago da 1ª refinaria e da 3ª refinaria com Tas de 27 gl-1 e de 23 gl-1, respectivamente. Ao contrário do conjunto de experimentos anterior,

onde a água foi adicionada para abaixar Ta, a quantidade de pasta de cal adicionada foi ajustada para 20 gl-1 (com base no volume do reator) que era similar à quantidade de cal adicionada aos experimentos com licor gasto em Ta mais baixa. Nenhuma água adicional foi adicionada à solução da reação. As condições da reação e as absorções para P 2O5 e V2O5 são mostradas na Tabela 5. Devido aos níveis de SiO 2 na água do lago estarem próximos do limite de detecção do ICP-OES, os resultados de SiO2 foram excluídos do cálculo de remoção de impurezas. Comparando a absorção de P2O5 na água do lago da 1ª refinaria com a diluição mais baixa do licor gasto, foi mostrada uma absorção mais baixa na água do lago do que no licor gasto. Esta diferença pode ser devida à água do lago inicial e ao licor final estarem na extremidade inferior da faixa analítica de análise, onde o equilíbrio de massa do licor 45E diluído foi calculada com base em uma análise do licor puro. Os resultados para P2O5 e V2O5 foram mais comparáveis com a comparação entre o licor gasto da 3ª refinaria diluído e a água do lago. Número Volume Volume Conc Conc CaO Ta da Absorção Absorção da corrida de licor de pasta cal no licor de reação de P2O5 de V2O5 (l) de cal no alimentação (gl-1) (gT-1) (gT-1) (l) reato (gl-1) r (gl- 1) 1ª – 1 2,02 0,15 20,2 11,7 27,2 264,3 112,6 1ª – 2 2,02 0,15 20,2 11,7 27,2 308,0 131,6 3ª – 1 1,50 0,11 20,0 11,5 22,7 415,4 255,8 3ª – 2 1,50 0,11 20,0 11,5 22,7 453,2 406,4 Tabela 5. Condições do licor e absorção de impurezas para os experimentos com a água do lago da 1ª refinaria.

[0080] Para melhor investigar a absorção de fósforo, P2O5 foi reforçado em um pouco de licor gasto da 1ª refinaria puro e um pouco de licor gasto da 1ª refinaria diluído (condições de Ta baixa). Três soluções de licor foram preparadas: 2 litros de licor puro, 2 litros de licor com 50 mgl-1 de P2O5 adicionado e 2 litros de licor com 100 mgl-1 de P2O5 adicionado. A adição de P2O5 foi feita pela adição de 5 ou 10 mL de uma solução de partida de P2O5 a 20 mgmL-1 (107,13 gl-1 Na3PO4.12H2O). Esses três licores com 0,50 ou 100 mgl-1 de P2O5 adicional foram usados não diluídos ou diluídos a 25% de intensidade com adição de água (Tabela 6). Número da Volume Volume Volume Conc cal Conc CaO no licor Ta da P2O5 Notas corrida de licor de água de pasta no reator de alimentação (gl-1) reação adicional (l) (l) de cal (l) (gl-1) (gl-1) (mgl-1) 1 1,2 0 1,05 136,7 141,0 155,09 0 licor puro 2 1,2 0 1,05 136,7 141,0 154,45 50 licor puro 3 1,2 0 1,05 136,7 141,0 154,45 100 licor puro 4 0,4 1,2 0,35 52,6 141,0 57,31 0 Ta Baixa 5 0,4 1,2 0,35 52,6 141,0 57,07 50 Ta Baixa 6 0,4 1,2 0,35 52,6 141,0 57,07 100 Ta Baixa #pg14 falta a última coluna da tabela acima. Favor incluir. Legenda: Anotações/ Licor puro/ Licor puro/ Licor puro/ Ta baixo/Ta baixo/ Ta baixo. Tabela 6. Misturas de reação com P2O5 reforçado no licor gasto da 1ª refinaria.

[0081] A Tabela 7 mostra a concentração de P2O5 no licor inicial (sem a diluição devido à cal e à água [para as corridas 4 a 6]), de P2O5 no licor final (bruto e corrigido para as condições de licor puro com a normalização do malonato), a diferença na concentração e a remoção de impurezas com base no equilíbrio de massa. Número P2O5 no licor P2O5 no licor do P2O5 no licor do produto Diferença Remoção de da corrida puro (mgl-1) produto (mgl-1) (normalizado)* (mgl-1) inicial-final impurezas (mgl-1) (gT-1) 1 150,9 99,5 146,7 4,2 -29 2 201,2 122,0 180,2 21,0 8 3 253,3 139,7 207,4 45,9 68 4 150,9 15,5 63,4 87,5 216 5 201,2 12,8 52,4 148,8 379 6 253,3 13,7 57,4 195,9 501 Tabela 7. Resultados do licor para os experimentos com P2O5 reforçado.* Normalizado para as condições de licor puro com correção de malonato para explicar as mudanças de volume.

[0082] A Figura 5 mostra a absorção nas duas intensidades de licores diferentes para as três concentrações de P2O5. A absorção das impurezas foi significativamente mais alta em uma Ta mais baixa do que na Ta do licor não diluído. A uma determinada Ta, a absorção de P2O5 aumentou com a adição de P2O5, mas para as soluções de Ta mais altas, os 50 ou 100 mgl-1 adicionais de P2O5 adicionado não resultaram em uma remoção de 50 ou 100 mgl-1 adicional. Para as três soluções diluídas, o P2O5 restante no licor de produto caiu a um nível de 12 a 15 mgl-1 nas três concentrações de P2O5, sugerindo que nessas concentrações o P2O5 é quase totalmente removido, apesar da concentração inicial.

Claims

Novo quadro reivindicatório (total de 19 reivindicações), incorporando as emendas às reivindicações conforme emendas do PCT.