BR112025008516B1 - Método tudo em um de recuperação de níquel para recuperar níquel a partir de matérias-primas contendo níquel - Google Patents
Método tudo em um de recuperação de níquel para recuperar níquel a partir de matérias-primas contendo níquelInfo
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Abstract
MÉTODO TUDO EM UM DE RECUPERAÇÃO DE NÍQUEL PARA RECUPERAR NÍQUEL A PARTIR DE MATÉRIAS-PRIMAS CONTENDO NÍQUEL. É fornecido aqui um método de recuperação de níquel, compreendendo: (A-i) um processo de tratamento térmico de redução para tratar termicamente uma primeira matéria-prima contendo níquel e lítio; (B) um primeiro processo de lixiviação para lixiviar o produto térmico tratado produzido pelo processo de tratamento térmico de redução; (A-ii) um processo de ustulação para tratar termicamente uma segunda matéria-prima contendo níquel e enxofre; (C) um segundo processo de lixiviação para lixiviar o primeiro resíduo de lixiviação produzido pelo primeiro processo de lixiviação e calcina produzida pelo processo de ustulação; (D) um processo de neutralização para neutralizar o segundo lixiviado produzido pelo segundo processo de lixiviação; e (E) um processo de purificação para remover impurezas contidas na solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um método de recuperação de níquel e um método para produzir uma solução de níquel usando o mesmo. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um método para refinar níquel a partir de matérias- primas para recuperar níquel de alta pureza em várias formas adequadas para vários usos e aplicações.
[0002] O níquel pode ser recuperado a partir de várias matérias-primas, tais como níquel metálico, níquel fosco, concentrado de níquel e subprodutos de processo contendo níquel. Sabe-se que entre várias formas de níquel recuperado, o sulfato de níquel está de preferência contido em uma quantidade de 99% ou mais, com impurezas que chegam a algumas centenas de ppm ou menos, para casos comuns.
[0003] Convencionalmente, tal sulfato de níquel foi produzido pela preparação de uma solução de sulfato de níquel de alta pureza por meio de lixiviação à pressão atmosférica com ácidos inorgânicos, neutralização com hidróxido de sódio ou carbonato de sódio e remoção de impurezas e, em seguida, cristalização da solução em hexahidrato de sulfato de níquel.
[0004] Entretanto, tais métodos convencionais são desvantajosos, pois há um número limitado de matérias-primas solúveis em ácidos inorgânicos específicos. Em métodos convencionais, substâncias usadas como agentes neutralizantes (por exemplo, Na) são removidas pela lavagem com água após a filtração do lodo. Esta forma de eliminação de Na aumenta o volume de águas residuais e requer um tempo de processo significativo, resultando na redução da produtividade e no aumento dos custos de tratamento de águas residuais.
[0005] Uma modalidade da presente invenção é fornecer um processo tudo em um para recuperar níquel altamente puro de matérias-primas complexas contendo níquel, que é um processo híbrido que combina tecnologias pirometalúrgicas e hidrometalúrgicas, em que mesmo quando várias matérias-primas contendo níquel são aplicadas, respostas apropriadas podem ser feitas, seguidas por processos subsequentes apropriados para adquirir níquel em várias formas, conforme desejado.
[0006] Outra modalidade da presente invenção é fornecer um processo ambientalmente amigável que permite a reciclagem de subprodutos do processo.
[0007] Além disso, a presente invenção visa fornecer um processo de recuperação de níquel econômico e ambientalmente amigável que permite o isolamento seletivo de lítio, a conversão de compostos compósitos em compostos únicos, e a recuperação de ácidos inorgânicos a partir de gás prejudicial por meio de um pré-tratamento do tipo pirometalúrgico e que é combinado com um processo hidrometalúrgico de reciclagem minimizando o influxo de impurezas de Na, permitindo assim a aplicação em matérias-primas complexas, mesmo em um único processo.
[0008] Várias modalidades da presente invenção estão relacionadas a um método de recuperação de níquel compreendendo: (A-i) um processo de tratamento térmico de redução para tratar termicamente uma primeira matéria-prima contendo níquel e lítio; (B) um primeiro processo de lixiviação para lixiviar o produto térmico tratado produzido pelo processo de tratamento térmico de redução; (A-ii) um processo de ustulação para tratar termicamente uma segunda matéria-prima contendo níquel e enxofre; (C) um segundo processo de lixiviação para lixiviar o primeiro resíduo de lixiviação produzido pelo primeiro processo de lixiviação e calcina produzida pelo processo de ustulação; (D) um processo de neutralização para neutralizar o segundo lixiviado (solução lixiviada) produzido pelo segundo processo de lixiviação; e (E) um processo de purificação para remover impurezas contidas na solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização.
[0009] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, as primeira e segunda matérias-primas podem incluir, cada uma, independentemente pelo menos uma selecionada a partir do grupo de um óxido, um hidróxido, um sulfeto e um óxido de enxofre, o óxido, hidróxido, sulfeto e óxido de enxofre, cada um contendo independentemente minério, mate, massa preta (BM), pólvora preta (BP), precipitado de hidróxido misto (MHP), precipitado de carbonato misto (MCP), precipitado de sulfeto misto (MSP) ou uma mistura dos mesmos.
[00010] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, a primeira matéria-prima pode compreender níquel em uma forma de óxido de níquel ou óxido composto de níquel metálico.
[00011] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, a segunda matéria-prima pode compreender níquel em uma forma de sulfeto de níquel.
[00012] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de tratamento térmico de redução pode ser realizado a 650 a 950°C de forma a introduzir a primeira matéria-prima em um equipamento de tratamento térmico e injetar gás nitrogênio.
[00013] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o primeiro processo de lixiviação pode ser realizado usando um primeiro agente de lixiviação incluindo um ácido inorgânico, água ou uma mistura dos mesmos.
[00014] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o primeiro lixiviado obtido pelo primeiro processo de lixiviação pode conter lítio e o primeiro resíduo de lixiviação pode conter níquel.
[00015] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de ustulação pode ser realizado a 650 a 950°C de forma a introduzir a segunda matéria-prima em um equipamento de tratamento térmico e injetar gás oxigênio.
[00016] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o primeiro resíduo de lixiviação e a calcina podem ser lixiviados em um reator atmosférico e um reator de alta temperatura e alta pressão, respectivamente, no segundo processo de lixiviação.
[00017] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o segundo processo de lixiviação pode ser realizado usando um segundo agente de lixiviação incluindo um ácido inorgânico ou uma mistura de um ácido inorgânico e água.
[00018] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o segundo processo de lixiviação pode ser realizado a uma temperatura de 150 a 250°C sob uma pressão de 800 a 4300 kPa.
[00019] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o segundo processo de lixiviação pode ser realizado em um ambiente com uma acidez de 100 a 200 g/L.
[00020] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de neutralização pode ser realizado usando um agente neutralizante incluindo MHP, MCP, hidróxido de níquel (Ni(OH)2), carbonato de níquel (NiCO3), hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), óxido de cálcio (CaO), óxido de magnésio (MgO) ou uma mistura dos mesmos.
[00021] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de neutralização pode ser realizado a 80°C sob condições de pH de 2 a 4,5.
[00022] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de purificação pode compreender: (E-i) um primeiro processo de purificação para remover impurezas contidas na solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização; (E-ii) um segundo processo de purificação para remover impurezas contidas em uma primeira solução purificada produzida pelo primeiro processo de purificação; e (E-iii) um terceiro processo de purificação para remover impurezas contidas em uma segunda solução purificada produzida pelo segundo processo de purificação.
[00023] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o primeiro processo de purificação pode remover impurezas incluindo cobre, ferro, alumínio, silício, zinco, cobalto, magnésio ou uma combinação dos mesmos, usando um método de precipitação.
[00024] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o primeiro processo de purificação pode ser realizado usando (i) um processo de precipitação de sulfeto através da adição de um agente de precipitação de sulfeto à solução neutralizada em um teor de 1,0 a 2,5 equivalentes de um teor de cobre na solução neutralizada, (ii) um processo de precipitação de hidróxido através da adição de um agente de precipitação de hidróxido à solução neutralizada em um teor de 0,8 a 1,5 equivalente de um teor de impurezas na solução neutralizada, ou uma combinação de (i) e (ii).
[00025] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o segundo processo de purificação pode remover impurezas incluindo zinco, magnésio, manganês ou uma combinação dos mesmos, usando um método de extração por solvente.
[00026] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o segundo processo de purificação pode ser realizado usando (i) um processo de carregamento através da adição de um primeiro solvente extrator à primeira solução purificada para extrair impurezas incluindo zinco, magnésio, manganês ou uma combinação dos mesmos em uma fase orgânica, e (ii) um processo de dessorção através da adição de um ácido inorgânico à fase orgânica para extrair impurezas incluindo zinco, magnésio, manganês ou uma combinação dos mesmos, contidas na fase orgânica, em uma fase aquosa.
[00027] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o terceiro processo de purificação pode remover impurezas incluindo cobalto, usando um método de extração por solvente.
[00028] No método de recuperação de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção, o terceiro processo de purificação pode compreender (i) um processo de carregamento através da adição de um segundo solvente extrator à segunda solução purificada para extrair impurezas incluindo cobalto em uma fase orgânica, e (ii) um processo de dessorção através da adição de um ácido inorgânico à fase orgânica para extrair impurezas incluindo cobalto, contidas na fase orgânica, em uma fase aquosa.
[00029] Um aspecto da presente invenção pode fornecer um método para fabricar uma solução aquosa de níquel, compreendendo: (F) um processo de precipitação de execução de um método de precipitação para recuperar níquel a partir de uma solução neutralizada; e (G) um terceiro processo de lixiviação de lixiviação do precipitado produzido pelo processo de precipitação, em que a solução neutralizada pode ser produzida pelo método de recuperação de níquel.
[00030] No método de acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de precipitação pode ser realizado usando um agente de precipitação incluindo hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), óxido de cálcio (CaO), óxido de magnésio (MgO), ou uma mistura dos mesmos.
[00031] No método de acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de precipitação pode ser realizado a 85°C em uma condição de um pH de 6,5 a 10,0.
[00032] No método de acordo com uma modalidade da presente invenção, o terceiro processo de lixiviação pode ser realizado usando um terceiro agente de lixiviação incluindo um ácido inorgânico ou uma mistura de um ácido inorgânico e água.
[00033] No método de acordo com uma modalidade da presente invenção, o terceiro processo de lixiviação pode ser realizado a 60°C em uma condição de um pH de 1,5 a 5,5.
[00034] De acordo com a presente invenção, o processo de tratamento térmico de redução permite a lixiviação seletiva e a recuperação de lítio de matérias-primas contendo lítio, que forma fortes ligações químicas, por meio de tratamento térmico.
[00035] De acordo com a presente invenção, um processo de ustulação é utilizado para transformar várias matérias-primas contendo níquel com várias formas de ligações químicas em uma única fase, garantindo uniformidade em processos subsequentes, por meio do qual o processo pode ser adaptado de forma flexível ao mercado de matéria-prima de níquel em rápida mudança, contribuindo para a aplicabilidade de todo o processo.
[00036] A FIG. 1 é um diagrama que ilustra todos os processos para recuperação de níquel e fabricação de uma solução aquosa de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[00037] As modalidades da presente invenção são ilustradas com o propósito de explicar a ideia técnica da presente invenção. O escopo dos direitos de acordo com a presente invenção não se limita às modalidades apresentadas abaixo ou às descrições detalhadas de tais modalidades.
[00038] Aqui, a menos que especificado de outra forma, "%" é entendido como sendo com base no peso.
[00039] Abaixo, uma descrição será dada da presente invenção com referência ao desenho.
[00040] A FIG. 1 é um diagrama mostrando todo o processo para recuperar níquel e fabricar uma solução de níquel de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[00041] Referindo-se à FIG. 1, um método para recuperar níquel a uma alta pureza através de uma série de processos, e para fabricar uma solução de níquel usando tal níquel fundido, pode ser fornecido. Este método pode aumentar a versatilidade em várias matérias-primas e produtos, estabilidade operacional e pureza, ao mesmo tempo em que reduz os custos de fabricação. A seguir, cada processo será descrito em detalhes com referência às respectivas figuras.
[00042] Como materiais de partida, as primeira e segunda matérias-primas consistem, cada uma, principalmente de matérias- primas complexas contendo níquel. Os materiais de partida podem incluir, cada um, independentemente, pelo menos um selecionado a partir do grupo de óxidos, hidróxidos, sulfetos e sulfatos. Por exemplo, esses óxidos, hidróxidos, sulfetos e sulfatos podem incluir, independentemente, minério, mate, massa preta (BM), pólvora preta (BP), precipitado de hidróxido misto (MHP), precipitado de carbonato misto (MCP), precipitado de sulfeto misto (MSP) ou uma mistura dos mesmos.
[00043] Por exemplo, a primeira matéria-prima pode incluir massa preta (BM), pólvora preta (BP), precipitado de hidróxido misto (MHP), precipitado de carbonato misto (MCP) ou uma mistura dos mesmos. A primeira matéria-prima pode conter impurezas, tais como ferro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu), zinco (Zn), magnésio (Mg), sódio (Na), silício (Si) ou uma combinação dos mesmos, além de níquel (Ni) e lítio (Li). A título de exemplo, a composição da primeira matéria-prima pode ser dada conforme mostrado na Tabela 1. A primeira matéria-prima pode conter níquel na forma de óxido de níquel (NiO) ou um óxido composto de metal de níquel misturado com outros metais.TABELA 1(unidade % em peso)
[00044] A segunda matéria-prima pode incluir minério, mate, precipitados de sulfeto misto ou uma mistura dos mesmos. Por exemplo, a segunda matéria-prima pode conter impurezas, tais como ferro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu), zinco (Zn), magnésio (Mg), sódio (Na), silício (Si) ou uma combinação dos mesmos, além de níquel (Ni) e sulfeto (S). A título de exemplo, a composição da segunda matéria-prima pode ser dada conforme mostrado na Tabela 2. A segunda matéria-prima pode conter níquel na forma de sulfeto de níquel (NiS).TABELA 2(unidade % em peso
[00045] Como uma etapa de pré-processamento para a primeira matéria-prima, um processo de tratamento térmico de redução (S10) pode ser realizado.
[00046] No processo de tratamento térmico de redução (S10), o tratamento térmico em uma atmosfera redutora pode ser conduzido na primeira matéria-prima contendo níquel e lítio na forma de óxidos complexos que podem se ligar a vários metais. Este tratamento pode causar uma transição de fase para óxidos e/ou carbonatos, transformando compostos contendo lítio em substâncias com alta solubilidade em água ou ácidos inorgânicos.
[00047] Como tal, ao converter a forma composta da primeira matéria-prima contendo lítio através do processo de tratamento térmico de redução (S10) antes de prosseguir para o primeiro processo de lixiviação (S20) para lixiviação/extração de lítio descrito posteriormente, a eficiência de lixiviação no primeiro processo de lixiviação (S20) para lixiviação/extração de lítio pode ser aperfeiçoada.
[00048] Por exemplo, o processo de tratamento térmico de redução (S10) pode ser realizado usando equipamento de tratamento térmico, tal como um forno elétrico (por exemplo, forno de caixa) ou um forno rotativo.
[00049] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de tratamento térmico de redução (S10) pode ser realizado introduzindo a primeira matéria-prima no equipamento de tratamento térmico e injetando gás nitrogênio, a uma temperatura de 650 a 950°C. Por exemplo, uma certa quantidade da primeira matéria-prima pode ser carregada no equipamento de tratamento térmico e, ao injetar gás nitrogênio suficiente (gás N2) para manter uma atmosfera redutora, o tratamento térmico de redução pode prosseguir a 650 a 950°C. Neste processo, não apenas o lítio, mas também outros metais podem reagir, passando por uma transição de fase por meio de reações de acordo com [Fórmula de Reação 1]. Além disso, outras reações podem ocorrer por meio de [Fórmula de Reação 2] e [Fórmula de Reação 3].
[00050] [Fórmula de Reação 1]
[00051] [Fórmula de Reação 2]
[00052] [Fórmula de Reação 3]
[00053] No primeiro processo de lixiviação (S20), as matérias-primas contendo níquel e lítio, que passaram por transição de fase pelo processo de tratamento térmico de redução (S10), podem ser lixiviadas.
[00054] O primeiro processo de lixiviação (S20) pode ser realizado após o processo de tratamento térmico de redução (S10). Por exemplo, o primeiro processo de lixiviação (S20) pode ser realizado em um moedor úmido. O moedor úmido pode ser um moinho de bolas, moinho de barras, moinho de esferas, moinho de atrito, etc. O primeiro processo de lixiviação pode usar um primeiro agente de lixiviação (por exemplo, ácido inorgânico, água ou sua mistura) para lixiviar seletivamente o lítio tratado.
[00055] Em uma modalidade, o ácido inorgânico pode ser pelo menos um selecionado a partir do grupo de ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorídrico (HCl) e ácido nítrico (HNO3). Ácido inorgânico diluído com água pode ser usado, e ácido sulfúrico produzido pela captura de gás dióxido de enxofre gerado no processo de ustulação subsequente (S30) pode ser utilizado.
[00056] Em uma modalidade, água pode ser usada como o primeiro agente de lixiviação. Em tais casos, o lítio a partir da matéria-prima contendo lítio pode ser lixiviado na forma de hidróxido de lítio (LiOH) através da [Fórmula de Reação 4], produzindo um primeiro lixiviado. O primeiro lixiviado pode conter lítio.
[00057] [Fórmula de Reação 4]
[00058] Em uma modalidade, metais diferentes de lítio podem permanecer no resíduo. Por exemplo, metais, tais como níquel (Ni), cobalto (Co), manganês (Mn), etc., podem permanecer no resíduo e ser incluídos no primeiro resíduo de lixiviação.
[00059] A concentração de lítio no primeiro lixiviado obtido a partir do primeiro processo de lixiviação pode ser de aproximadamente 0,1 a 8,5 g/L. Este lixiviado pode ser processado em monohidrato de hidróxido de lítio (LiOH^H2O), carbonato de lítio (Li2CO3), fosfato de lítio (Li3PO4), etc., por meio de métodos bem conhecidos de precipitação e cristalização para uso como matérias-primas em cátodos de bateria de íons de lítio.
[00060] MHP e MCP gerados no processo de reciclagem de bateria de íons de lítio, que podem conter Li além de Ni, Co, Mn, podem ser usados como a primeira matéria-prima para realizar o primeiro processo de lixiviação.
[00061] Um processo de ustulação (S30) pode ser realizado como uma etapa de pré-processamento para a segunda matéria- prima.
[00062] No processo de ustulação (S30), ocorre a transição de fase de matérias-primas contendo níquel ligadas em vários compostos, juntamente com a reciclagem de gás dióxido de enxofre (gás SO2) gerado durante o processo de tratamento térmico para a produção de ácidos inorgânicos.
[00063] Antes do processo de ustulação (S30) ser realizado, a segunda matéria-prima contendo níquel pode estar na forma de um sulfeto, que pode ser convertido em um óxido pelo processo de ustulação (S30). Lixiviar a segunda matéria-prima contendo níquel diretamente em seu estado de sulfeto pode resultar em baixa eficiência de lixiviação devido à geração de gás de sulfeto de hidrogênio (gás H2S) e reações de reprecipitação de metal. Portanto, ao converter a forma composta da segunda matéria-prima contendo níquel através do processo de ustulação (S30) antes de conduzir o segundo processo de lixiviação (S40), a eficiência de lixiviação no segundo processo de lixiviação (S40) pode ser aperfeiçoada. A este respeito, o processo de ustulação (S30) pode ser realizado usando equipamento de tratamento térmico, tal como um forno elétrico (Box Furnace) ou um forno rotativo.
[00064] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o processo de ustulação (S30) pode incluir carregar uma certa quantidade de matéria-prima contendo níquel em um forno elétrico, injetar oxigênio suficiente (O2) para a conversão em óxido de níquel, e conduzir a ustulação a 650 a 950°C. Durante este processo, não apenas o níquel, mas também outras impurezas podem reagir, passando por uma transição de fase através da reação descrita em [Fórmula de Reação 5], abaixo. Além disso, o gás dióxido de enxofre gerado durante o processo de ustulação (S30) pode ser capturado por uma instalação de coleta separada e convertido em ácido sulfúrico (H2SO4) por meio da mistura com água que pode, em seguida, ser usado em processos de lixiviação subsequentes.
[00065] [Fórmula de Reação 5]
[00066] No segundo processo de lixiviação (S40), o resíduo pós-ustulação (calcina) que passou por transição de fase pelo processo de ustulação (S30), juntamente com o primeiro resíduo de lixiviação restante no resíduo a partir do primeiro processo de lixiviação (S20), pode ser lixiviado. O segundo processo de lixiviação (S40) pode ser realizado após o processo de ustulação (S30) e o primeiro processo de lixiviação. No segundo processo de lixiviação, o resíduo pós-ustulação pode ser lixiviado em um reator de alta temperatura e alta pressão, enquanto o primeiro resíduo de lixiviação pode ser lixiviado em um reator de pressão atmosférica. O segundo processo de lixiviação (S40) pode utilizar um segundo agente de lixiviação (por exemplo, ácido inorgânico, ou uma mistura de ácido inorgânico e água). Em uma modalidade, o segundo processo de lixiviação (S40) pode ser conduzido usando ácido inorgânico. Por exemplo, pelo menos um ácido inorgânico selecionado a partir do grupo de ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorídrico (HCl) e ácido nítrico (HNO3), ácido inorgânico diluído com água ou ácido sulfúrico produzido pela captura de gás dióxido de enxofre gerado no processo de ustulação anterior (S30) pode ser usado.
[00067] Em uma modalidade, o ácido sulfúrico pode ser usado como um segundo agente de lixiviação. A este respeito, o níquel pode ser lixiviado a partir do primeiro resíduo de lixiviação e resíduo pós-ustulação contendo níquel na forma de sulfato de níquel (NiSO4), gerando um segundo lixiviado, conforme [Fórmula de Reação 6].
[00068] [Fórmula de Reação 6]
[00069] O segundo processo de lixiviação (S40) pode ser conduzido a uma temperatura de aproximadamente 150 a 250°C e uma pressão de 800 a 4300 kPa. A pressão de vapor de saturação devido à alta temperatura de reação pode levar à manutenção de um certo nível de pressão, e uma pressão adicional pode ser aplicada para uma reação completa.
[00070] Por exemplo, o segundo processo de lixiviação (S40) pode ser conduzido em um ambiente com uma acidez de 100 a 200 g/L. O segundo processo de lixiviação (S40) pode ser realizado em um ambiente ácido de baixo pH para garantir um segundo lixiviado suficiente, seguido pela condução de um processo de neutralização subsequente (S50).
[00071] Em uma modalidade, não apenas níquel, mas também outras impurezas podem ser lixiviadas juntas. Por exemplo, impurezas, tais como ferro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu), zinco (Zn), etc., podem ser lixiviadas junto com níquel e incluídas no segundo lixiviado.
[00072] A concentração de níquel no segundo lixiviado obtido a partir do segundo processo de lixiviação (S40) pode ser de aproximadamente 45 a 105 g/L, e a acidez residual pode ser de 10 a 80 g/L.
[00073] No processo de neutralização (S50), o segundo lixiviado produzido pelo segundo processo de lixiviação (S40) pode ser neutralizado. O processo de neutralização (S50) pode ser realizado após o segundo processo de lixiviação (S40).
[00074] Se o segundo lixiviado for produzido em um ambiente de pH alto, o volume do segundo lixiviado produzido pode ser reduzido.
[00075] Em uma modalidade, após garantir um segundo lixiviado suficiente conduzindo o segundo processo de lixiviação (S40) em um ambiente ácido de pH baixo, o processo de neutralização (S50) pode ser realizado.
[00076] No processo de neutralização (S50), um agente neutralizante pode ser introduzido para aumentar o pH do segundo lixiviado gerado no segundo processo de lixiviação (S40). A adição do agente neutralizante também pode preparar para um processo de purificação subsequente.
[00077] Em uma modalidade, o agente neutralizante pode ser pelo menos um selecionado a partir do grupo de subprodutos contendo níquel (MHP, MCP), hidróxido de níquel (Ni(OH)2), carbonato de níquel (NiCO3), hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO).
[00078] A relação para usar MHP e MCP como matérias-primas e também como agentes neutralizantes pode ser porque hidróxidos e carbonatos geralmente têm alta solubilidade em ácidos, mesmo sem ustulação, o que elimina a necessidade de processamento sob condições dispendiosas de lixiviação de alta temperatura e alta pressão, e também consome o ácido (H2SO4) restante após o segundo processo de lixiviação (S40), preparando assim com antecedência para o processo de purificação (S60) que ocorre em uma faixa de pH alto.
[00079] Em uma modalidade, o processo de neutralização (S50) pode usar os subprodutos contendo níquel na forma de um bolo úmido. Ao usar subprodutos contendo níquel, a quantidade de agente neutralizante adicionado separadamente pode ser reduzida, levando a economias de custo. Além disso, a introdução de impurezas adicionais pode ser evitada, e a concentração de níquel na solução neutralizada pode ser aumentada.
[00080] Em uma modalidade, o processo de neutralização (S50) pode ser realizado a 80°C sob condições de aproximadamente pH 2 a 4,5. Durante esse processo, impurezas incluindo ferro (Fe) e alumínio (Al) podem precipitar e ser removidas.
[00081] No processo de purificação (S60), as impurezas contidas na solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização (S50) podem ser removidas para que a solução neutralizada possa ser purificada. O processo de purificação (S60) pode ser realizado após o processo de neutralização (S50).
[00082] Em uma modalidade, o processo de purificação (S60) pode incluir um primeiro processo de purificação (S61) que pode remover impurezas contidas na solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização (S50); um segundo processo de purificação (S62) que pode remover impurezas contidas na primeira solução purificada produzida pelo primeiro processo de purificação (S61); e um terceiro processo de purificação (S63) que pode remover impurezas contidas na segunda solução purificada produzida pelo segundo processo de purificação (S62).
[00083] No primeiro processo de purificação (S61), a solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização (S50) pode ser purificada. A solução neutralizada pode ser o lixiviado que foi neutralizado. O primeiro processo de purificação (S61) pode ser um processo para remover impurezas a partir da solução neutralizada após o processo de neutralização (S50).
[00084] O primeiro processo de purificação (S61) pode ser um processo que remove impurezas usando o método de precipitação. No primeiro processo de purificação (S61), as impurezas podem ser removidas por um método de precipitação de sulfeto usando pelo menos um selecionado a partir do grupo de sulfeto de sódio (Na2S), hidrossulfeto de sódio (NaSH), hidrossulfeto de amônio (NH4HS) e sulfeto de hidrogênio (H2S) como um precipitante. Por meio desse processo, precipitados consistindo principalmente em sulfeto de cobre (CuS) e contendo impurezas, tais como zinco, chumbo e cádmio podem ser recuperados. Os precipitados podem, em seguida, ser processados em cobre metálico por meio de extração e substituição de solvente ou outros processos de purificação.
[00085] Além disso, no primeiro processo de purificação (S61), as impurezas podem ser removidas por um método de precipitação de hidróxido usando pelo menos um selecionado a partir do grupo de hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), óxido de cálcio (CaO) ou óxido de magnésio (MgO). Esse processo pode permitir a precipitação e remoção de impurezas, tais como alumínio (Al), ferro (Fe), cromo (Cr), silício (Si), etc. A reação pode ser como segue na [Fórmula de Reação 7] ao usar hidrossulfeto de sódio como precipitante, e na [Fórmula de Reação 8] ao usar hidróxido de sódio.
[00086] [Fórmula de Reação 7]
[00087] [Fórmula de Reação 8]
[00088] Durante o método de precipitação de sulfeto do primeiro processo de purificação (S61), o precipitante pode ser introduzido em uma proporção equivalente de cerca de 1,0 a 2,5 em relação ao cobre contido na solução neutralizada. Se o precipitante de sulfeto for introduzido em uma proporção equivalente de menos de 1,0 em relação ao cobre, a taxa de precipitação de cobre pode ser de 83% ou menos, indicando reação incompleta. Após a introdução do precipitante de sulfeto em uma proporção equivalente superior a 2,5, impurezas originárias do precipitante podem entrar excessivamente e afetar negativamente o processo, reduzindo potencialmente a taxa de recuperação devido à coprecipitação de níquel. Esta reação pode ser realizada a 70°C sob condições de pH de 0,8 a 2,5.
[00089] No método de purificação por precipitação de hidróxido, o precipitante pode ser introduzido em uma proporção equivalente de cerca de 0,8 a 1,5 em relação às impurezas contidas na solução neutralizada. Se o precipitante de hidróxido for introduzido em uma proporção equivalente de menos de 0,8 em relação às impurezas, a taxa de remoção de impurezas pode ser de 85% ou menos, indicando reação incompleta. Após a introdução do precipitante em uma proporção equivalente superior a 1,5, impurezas originárias do precipitante podem entrar excessivamente e afetar negativamente o processo, reduzindo potencialmente a taxa de recuperação devido à coprecipitação de níquel. Esta reação pode ser realizada a 60°C sob condições de pH 2,5 a 4,5.
[00090] Após o primeiro processo de purificação (S61), o teor de cobre, ferro, alumínio e silício na primeira solução purificada pode ser reduzido para 5 mg/L ou menos cada, e o teor de zinco, cobalto e magnésio pode ser reduzido para 20 mg/L ou menos cada.
[00091] O segundo processo de purificação (S62) pode permitir purificação adicional da primeira solução purificada produzida pelo primeiro processo de purificação (S61). O segundo processo de purificação (S62) pode ser realizado após o primeiro processo de purificação (S61) e pode ser um processo usando extração por solvente para remover impurezas.
[00092] No segundo processo de purificação (S62), um extrator orgânico pode ser usado para remover impurezas, tais como zinco (Zn), magnésio (Mg) e manganês (Mn).
[00093] Em uma modalidade, o segundo processo de purificação (S62) pode incluir um processo de carregamento e um processo de dessorção. Disponível como o extrator orgânico pode estar pelo menos um selecionado a partir do grupo de ácido di- 2-etilhexil fosfórico, mono-2-etilhexil (2-etilhexil) fosfonato e ácido bis(2,4,4-trimetilpentil) fosfínico.
[00094] O processo de carregamento pode ser um processo para extrair impurezas, tais como zinco, magnésio, manganês ou uma combinação dos mesmos, contidas na primeira solução purificada para a fase orgânica. O processo de carregamento pode ser um processo para extrair zinco, magnésio e manganês contidos na primeira solução purificada após o primeiro processo de purificação (S61) para uma fase orgânica usando o extrator orgânico.
[00095] A relação de fase orgânica para aquosa no processo de carregamento pode ser de cerca de 1 a 3 por volume. Quando a proporção de volume de fase orgânica para aquosa é inferior a 1, a eficiência de extração pode cair 90% ou menos devido à ligação incompleta dos metais alvo com o extrator orgânico. Uma proporção de volume de fase orgânica para aquosa superior a 3 pode aumentar o custo do processo devido ao uso excessivo do extrator orgânico. A faixa de pH para o processo de carregamento pode ser controlada para 2,0 a 4,0 usando pelo menos uma selecionada a partir do grupo de hidróxido de sódio (NaOH) e carbonato de sódio (Na2CO3). Além disso, a temperatura de reação pode ser ajustada para 30 a 40°C.
[00096] Após a extração de zinco, magnésio e manganês para a fase orgânica, a separação de fases devido à diferença de densidade entre as fases orgânica e aquosa pode permitir a formação de uma segunda solução purificada. A segunda solução purificada, que agora está desprovida de zinco, magnésio e manganês, pode conter níquel em concentrações de 50 a 100 g/L.
[00097] A fase orgânica contendo zinco, magnésio e manganês pode passar por um processo de dessorção. No processo de dessorção, ácido inorgânico pode ser adicionado à fase orgânica após o processo de carregamento, para remover as impurezas. Este processo de dessorção pode ser um processo de voltar a extrair para puxar o zinco, magnésio e manganês contidos na fase orgânica de volta para a fase aquosa.
[00098] A proporção de volume da fase orgânica para a fase aquosa no processo de dessorção pode ser de cerca de 5 a 10. Quando a proporção de volume da fase orgânica para a fase aquosa no processo de dessorção é inferior a 5, o uso de água pode aumentar enquanto a extração completa de impurezas pode ser possível. Quando a proporção de volume da fase orgânica para a fase aquosa no processo de dessorção é superior a 10, a eficiência de voltar a extrair impurezas pode diminuir. A faixa de pH para o processo de carregamento pode ser de aproximadamente 0,5 a 1,5. No processo de dessorção, a faixa de pH pode ser controlada em aproximadamente 0,5 a 1,5, usando ácido sulfúrico (H2SO4). Além disso, uma temperatura de reação pode ser definida para ser de 30 a 40°C.
[00099] O terceiro processo de purificação (S63) pode permitir um refinamento adicional da segunda solução purificada produzida pelo segundo processo de purificação (S62). O terceiro processo de purificação (S63) pode ser conduzido após o segundo processo de purificação (S62). O terceiro processo de purificação (S63) pode ser um processo para remover impurezas usando uma técnica de extração de solvente. No terceiro processo de purificação (S63), um extrator orgânico pode ser empregado para remover impurezas incluindo cobalto. Em uma modalidade, o terceiro processo de purificação (S63) pode incluir um processo de carregamento e um processo de dessorção. Como o extrator orgânico, pelo menos um selecionado a partir do grupo de ácido di-2-etilhexil fosfórico, mono-2-etilhexil (2-etilhexil) fosfonato e ácido bis (2,4,4-trimetilpentil) fosfínico pode ser usado.
[000100] No processo de carregamento, impurezas contendo cobalto podem ser extraídas para uma fase orgânica a partir da segunda solução purificada. O processo de carregamento pode ser um processo no qual um extrator orgânico pode ser usado para extrair cobalto para uma fase orgânica a partir da segunda solução purificada após o segundo processo de purificação (S62).
[000101] A quantidade da fase orgânica introduzida no processo de carregamento pode ser uma proporção de volume de aproximadamente 1 para 3, em relação à fase aquosa. Quando a proporção de volume da fase orgânica para a fase aquosa é menor que 1, o metal alvo se liga incompletamente ao extrator orgânico, com a consequente taxa de extração de 90% ou menos. Uma relação em peso da fase orgânica para a fase aquosa excedendo 3 pode levar ao uso excessivo do extrato orgânico, aumentando os custos do processo. A faixa de pH para o processo de carregamento pode ser controlada entre 4 e 5 usando hidróxido de sódio (NaOH) ou carbonato de sódio (Na2CO3), com a temperatura de reação mantida entre 30°C e 40°C.
[000102] Uma vez que a extração de cobalto para a fase orgânica pela mistura da fase aquosa e da fase orgânica é concluída, a diferença na gravidade específica entre a fase orgânica e a fase aquosa pode permitir a separação de fases. Esta separação de fases pode produzir uma terceira solução purificada, que é uma solução aquosa contendo níquel, empobrecida em cobalto, com um teor de níquel de 65 a 125 g/L.
[000103] A fase orgânica contendo cobalto pode ser submetida a um processo de dessorção.
[000104] No processo de dessorção subsequente ao processo de carregamento, um ácido inorgânico pode ser adicionado à fase orgânica para remover o cobalto contido na fase orgânica. O processo de dessorção pode ser um processo de voltar a extrair para puxar o cobalto de volta para a fase aquosa a partir da fase orgânica.
[000105] A proporção de volume da fase orgânica para a fase aquosa no processo de dessorção pode ser de cerca de 3 a 10. Quando a proporção de volume da fase orgânica para a fase aquosa no processo de dessorção é inferior a 3, o uso de água pode aumentar enquanto a extração completa de impurezas é possível. Quando a proporção de volume da fase orgânica para a fase aquosa no processo de dessorção é superior a 10, a eficiência de voltar a extrair impurezas pode diminuir. A faixa de pH para o processo de carregamento pode ser de aproximadamente 0,5 a 1,5. No processo de dessorção, a faixa de pH pode ser controlada em aproximadamente 0,5 a 1,5, usando ácido sulfúrico (H2SO4). Além disso, uma temperatura de reação pode ser definida para ser de 30 a 40°C.
[000106] Uma vez que a extração de cobalto para a fase orgânica pela mistura da fase aquosa e da fase orgânica é concluída, a diferença na gravidade específica entre a fase orgânica e a fase aquosa pode permitir a separação de fases. Esta separação de fases pode produzir uma solução contendo cobalto que pode ser purificada adicionalmente por precipitação e cristalização para fornecer sulfato de cobalto de alta pureza.
[000107] O processo de precipitação (S70) pode permitir a precipitação da solução purificada produzida pelo processo de purificação (S60) (por exemplo, o terceiro processo de purificação (S63)). O processo de precipitação (S70) pode ser realizado após o terceiro processo de purificação (S63).
[000108] O processo de precipitação (S70) pode ser um processo no qual o níquel é precipitado usando um método de precipitação para remover impurezas. No processo de precipitação (S70), pelo menos um selecionado a partir do grupo de hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO) pode ser usado como um precipitante para precipitar níquel.
[000109] Quando o carbonato de sódio é usado como um precipitante, a reação pode ser representada pela seguinte Fórmula de Reação 9.
[000110] [Fórmula de Reação 9]
[000111] O processo de precipitação (S70) pode ser realizado a uma temperatura de 75 a 85°C e um pH de 6,5 a 10,0. Um pH abaixo de 6,5 pode resultar em uma taxa de recuperação de níquel de menos de 80%. Quando o pH está acima de 10,0, impurezas atribuídas ao precipitante podem ser abundantes e introduzidas, afetando negativamente o processo e reduzindo a relação custo- benefício devido ao uso excessivo do precipitante.
[000112] Impurezas incluindo sódio (Na) e potássio (K) podem ser parcialmente removidas durante o processo de precipitação (S70). Por exemplo, após a reação de precipitação, o processo de recuperação de precipitados contendo níquel por meio da separação sólido-líquido e lavagem com ácido diluído e água pode remover pelo menos algumas dessas impurezas.
[000113] No terceiro processo de lixiviação (S80), os precipitados contendo níquel produzidos pelo processo de precipitação (S70) podem ser lixiviados. O terceiro processo de lixiviação (S80) pode ser realizado após o processo de precipitação (S70) e utiliza ácido inorgânico ou uma mistura de ácido inorgânico e água para lixiviar os precipitados contendo níquel. Em uma modalidade, o terceiro processo de lixiviação (S80) pode ser realizado usando um ácido inorgânico. A título de exemplo, o ácido inorgânico pode ser pelo menos um selecionado a partir do grupo de ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorídrico (HCl) e ácido nítrico (HNO3), que podem ser diluídos com água. O ácido sulfúrico usado pode ser produzido pela captura de gás dióxido de enxofre gerado no processo de ustulação anterior (S30).
[000114] Em uma modalidade, o ácido sulfúrico pode ser usado como o agente de lixiviação. A este respeito, a seguinte Fórmula de Reação 10 mostra como o níquel da matéria-prima contendo níquel pode ser lixiviado na forma de sulfato de níquel (NiSO4), produzindo o terceiro lixiviado.
[000115] [Fórmula de Reação 10]
[000116] O terceiro processo de lixiviação (S80) pode ser realizado a uma temperatura de 55 a 65°C, e um pH de 1,5 a 5,5. A concentração de níquel no terceiro lixiviado obtido a partir do terceiro processo de lixiviação (S80) pode ser de aproximadamente 90 a 140 g/L.
[000117] O terceiro lixiviado contendo níquel produzido pela presente invenção pode ser usado como um material precursor para os materiais ativos de cátodo de baterias de íons de lítio, como é o caso. Normalmente, a água da solução aquosa pode ser evaporada para recuperar hexahidrato de sulfato de níquel (NiSQ4^6H2O) como um cristal por meio de um processo de cristalização.
[000118] Conforme mostrado na Tabela 3, abaixo, os elementos foram misturados em relações predeterminadas para preparar as primeiras matérias-primas A a C.TABELA 3(unidade % em peso)
* Cada uma das primeiras matérias-primas continha íons de enxofre (S), oxigênio (O) e hidrogênio (H) além dos íons metálicos para formar 100% em peso.
[000119] Uma segunda matéria-prima foi preparada para conter elementos conforme indicado na Tabela 4, abaixo.TABELA 4(unidade % em peso)* A segunda matéria-prima continha íons de oxigênio (O) e hidrogênio (H) além dos íons metálicos para formar 100% em peso.
[000120] Um tratamento térmico de redução foi realizado na primeira matéria-prima contendo níquel, lítio, etc. Especificamente, 2,0 kg da matéria-prima foram carregados em um forno rotativo e, em seguida, submetidos a tratamento térmico de redução a 850°C durante 3 horas enquanto uma atmosfera de redução foi mantida usando gás N2, para fornecer um resíduo de tratamento térmico pós-redução que foi convertido de óxido de lítio (Li2O) para carbonato de lítio (Li2CO3).
[000121] A recuperação de lítio foi realizada por meio de lixiviação em água do resíduo após o tratamento térmico de redução. Especificamente, 100 g do resíduo foram carregados em um moinho de bolas e, em seguida, moídos e lixiviados com 2,5 L de água (H2O) durante 2 horas. Depois disso, a separação sólido- líquido usando filtração a vácuo produziu um primeiro resíduo de lixiviação contendo os elementos mostrados na Tabela 5 e um primeiro lixiviado contendo os elementos mostrados na Tabela 6 foram garantidos.TABELA 5 (unidade % em peso)* Além dos íons metálicos, íons de oxigênio (O) e hidrogênio (H) foram contidos para formar 100% em peso.TABELA 6(unidade g/L)
[000122] Um processo de ustulação foi realizado em uma segunda matéria-prima contendo níquel e enxofre. Em resumo, 2 kg da matéria-prima foram carregados em um forno rotativo e ustulados a 850°C durante 3 horas enquanto injetava oxigênio (O2) o suficiente para obter resíduo ustulado (calcina) que foi convertido de sulfeto de níquel (NiS) em óxido de níquel (NiO).
[000123] Uma matéria-prima na qual o resíduo de tratamento térmico pós-redução e o resíduo pós-ustulação foram misturados em uma relação em peso de 2:8 foi submetida à lixiviação de alta temperatura e alta pressão.
[000124] Em uma autoclave, uma mistura de 450 g das matérias-primas misturadas e 3 L de água foi mantido em uma acidez inicial de 120 g/L e uma temperatura de 240°C sob 3500 kPa durante 3 horas para fornecer um segundo lixiviado com uma taxa de lixiviação de níquel de 95% e uma concentração de níquel de 60 g/L.
[000125] Um processo de neutralização foi realizado usando subprodutos contendo níquel no segundo lixiviado.
[000126] Ao controlar o pH de 2 L do segundo lixiviado para 2,5 com a adição de subprodutos contendo níquel e mantendo-o a 80°C durante 3 horas, uma solução neutralizada com uma concentração de níquel de 82 g/L foi garantida.
[000127] Um primeiro processo de purificação foi conduzido usando um método de precipitação para remover impurezas contidas na solução neutralizada.
[000128] Ao adicionar hidrossulfeto de sódio (NaSH) em uma quantidade de 1,3 equivalente (eq) do teor de cobre (Cu) na solução neutralizada e manter um pH de 2,5 a 70°C durante 2 horas, o cobre foi removido em 99,8%. Além disso, a solução neutralizada foi mantida em um pH de 4,5 durante 2 horas com os subprodutos contendo níquel e hidróxido de sódio (NaOH) para fornecer uma primeira solução purificada na qual impurezas incluindo alumínio, ferro e silício contidos nela foram removidas em 99,5% ou mais.
[000129] Um segundo processo de purificação foi realizado usando um método de extração de solvente para remover impurezas contidas na primeira solução purificada.
[000130] Impurezas incluindo zinco e magnésio foram removidas por extração. A este respeito, 500 mL da primeira solução purificada foram misturados com 1.000 mL de ácido di-2- etilhexil fosfórico diluído a 25% como um extrator e a mistura foi agitada a um pH de 3,5 a 40°C durante 10 minutos. A separação de fases por diferença de gravidade específica permitiu a extração de zinco em 99% e magnésio em 43%. A extração completa de impurezas foi possível usando um método de troca contracorrente em um decantador misturador.
[000131] O terceiro processo de purificação foi realizado usando um método de extração de solvente para remover o cobalto contido na segunda solução purificada.
[000132] Uma mistura de 500 mL de segunda solução purificada contendo cobalto e 1.000 mL de ácido bis(2,4,4- trimetilpentil) fosfínico diluído a 25% como um extrator foi agitada a um pH de 5,0 a 40°C durante 10 minutos, e a separação de fases por diferença de gravidade específica permitiu a extração de cobalto em cerca de 55%. A extração completa de impurezas foi possível usando um método de troca contracorrente em um decantador misturador.
[000133] Este processo permitiu a remoção de cobalto ao nível de 3 mg/L ou menos para fornecer uma solução pós-terceira purificação contendo os elementos fornecidos na Tabela 7, abaixo.TABELA 7(unidade g/L)
[000134] Um processo de precipitação foi conduzido para recuperar o níquel contido na terceira solução purificada em uma forma precipitada.
[000135] Usando carbonato de sódio (Na2CO3), o pH foi mantido em 8,0 a 85°C durante 2 horas para 1 L da terceira solução refinada contendo 42 g/L de níquel. A separação sólido- líquido usando filtração a vácuo foi realizada, seguida de enxágue com 1 L de água destilada (DIW) para fornecer resíduo precipitado contendo elementos mostrados na Tabela 8.TABELA 8(unidade % em peso)* Além dos íons metálicos, íons de enxofre (S), oxigênio (O) e hidrogênio (H) foram contidos para formar 100% em peso.
[000136] Um terceiro processo de lixiviação usando ácido sulfúrico foi conduzido para a conversão de resíduo precipitado em sulfato de níquel.
[000137] Uma mistura de 500 g de resíduo precipitado contendo níquel e 1 L de água foi mantida em um pH de 3,5 a 60°C durante 1 hora com ácido sulfúrico. Como um resultado, o níquel foi completamente lixiviado para obter um terceiro lixiviado contendo elementos conforme mostrado na Tabela 9.TABELA 9(unidade g/L)
[000138] Embora as modalidades da presente invenção tenham sido descritas com referência aos desenhos anexos, aqueles versados na técnica à qual a presente invenção refere-se serão capazes de entender que as modalidades podem ser implementadas em outras formas específicas sem alterar o espírito técnico ou as características essenciais da presente invenção.
[000139] Portanto, deve ser entendido que as modalidades descritas acima são exemplares e não limitativas em todos os aspectos. O escopo da presente invenção é definido pelas reivindicações em vez da descrição detalhada. Deve ser interpretado que todas as alterações ou formas modificadas derivadas do significado e escopo das reivindicações e conceitos equivalentes dos mesmos estão incluídas no escopo da presente invenção.
Claims (22)
1. Método de recuperação de níquel caracterizado por compreender:(A-i) um processo de tratamento térmico de redução para tratar termicamente uma primeira matéria-prima contendo níquel e lítio;(B) um primeiro processo de lixiviação para lixiviar o produto térmico tratado produzido pelo processo de tratamento térmico de redução;(A-ii) um processo de ustulação para tratar termicamente uma segunda matéria-prima contendo níquel e enxofre;(C) um segundo processo de lixiviação para lixiviar o primeiro resíduo de lixiviação produzido pelo primeiro processo de lixiviação e calcina produzida pelo processo de ustulação;(D) um processo de neutralização para neutralizar o segundo lixiviado produzido pelo segundo processo de lixiviação; e(E) um processo de purificação para remover impurezas contidas na solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização;em que a primeira matéria-prima e a segunda matéria-prima compreendem, cada uma, independentemente, pelo menos um selecionado do grupo de um óxido, um hidróxido, um sulfeto e um óxido de enxofre,em que o óxido, hidróxido, sulfeto e óxido de enxofre contém, cada um, independentemente, minério, mate, massa preta (BM), pólvora preta (BP), precipitado de hidróxido misto (MHP), precipitado de carbonato misto (MCP), precipitado de sulfeto misto (MSP) ou uma mistura dos mesmos,em que a primeira matéria-prima compreende níquel em uma forma de óxido de níquel ou óxido composto de níquel metálico,em que a segunda matéria-prima compreende níquel em uma forma de sulfeto de níquel,em que o processo de tratamento térmico de redução é realizado de 650 a 950°C,em que o processo de ustulação é realizado de 650 a 950°C eem que o segundo processo de lixiviação é realizado a uma temperatura de 150 a 250°C sob uma pressão de 800 a 4300 kPa.
2. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo de tratamento térmico de redução ser realizado de forma a introduzir a primeira matéria-prima em um equipamento de tratamento térmico e injetar gás nitrogênio.
3. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro processo de lixiviação ser realizado usando um primeiro agente de lixiviação incluindo um ácido inorgânico, água ou uma mistura dos mesmos.
4. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro lixiviado obtido pelo primeiro processo de lixiviação conter lítio e o primeiro resíduo de lixiviação conter níquel.
5. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo de ustulação ser realizado de forma a introduzir a segunda matéria-prima em um equipamento de tratamento térmico e injetar gás oxigênio.
6. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, no segundo processo de lixiviação, o primeiro resíduo de lixiviação e a calcina serem lixiviados em um reator atmosférico e em um reator de alta temperatura e alta pressão, respectivamente.
7. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo segundo processo de lixiviação ser realizado usando um segundo agente de lixiviação incluindo um ácido inorgânico ou uma mistura de um ácido inorgânico e água.
8. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo segundo processo de lixiviação ser realizado em um ambiente com uma acidez de 100 a 200 g/L.
9. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo de neutralização ser realizado usando um agente neutralizante incluindo MHP, MCP, hidróxido de níquel (Ni(OH)2), carbonato de níquel (NiCO3), hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), óxido de cálcio (CaO), óxido de magnésio (MgO) ou uma mistura dos mesmos.
10. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo de neutralização ser realizado a 80°C sob condições de pH de 2 a 4,5.
11. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo processo de purificação compreender:(E-i) um primeiro processo de purificação para remover impurezas contidas na solução neutralizada produzida pelo processo de neutralização;(E-ii) um segundo processo de purificação para remover impurezas contidas em uma primeira solução purificada produzida pelo primeiro processo de purificação; e(E-iii) um terceiro processo de purificação para remover impurezas contidas em uma segunda solução purificada produzida pelo segundo processo de purificação.
12. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo primeiro processo de purificação remover impurezas incluindo cobre, ferro, alumínio, silício, zinco, cobalto, magnésio ou uma combinação dos mesmos, usando um método de precipitação.
13. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo primeiro processo de purificação ser realizado usando (i) um processo de precipitação de sulfeto através da adição de um agente de precipitação de sulfeto à solução neutralizada em um teor de 1,0 a 2,5 equivalentes de um teor de cobre na solução neutralizada, (ii) um processo de precipitação de hidróxido através da adição de um agente de precipitação de hidróxido à solução neutralizada em um teor de 0,8 a 1,5 equivalente de um teor de impurezas na solução neutralizada, ou uma combinação de (i) e (ii).
14. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo segundo processo de purificação remover impurezas incluindo zinco, magnésio, manganês ou uma combinação dos mesmos, usando um método de extração por solvente.
15. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo segundo processo de purificação ser realizado usando (i) um processo de carregamento através da adição de um primeiro solvente extrator à primeira solução purificada para extrair impurezas incluindo zinco, magnésio, manganês ou uma combinação dos mesmos em uma fase orgânica, e (ii) um processo de dessorção através da adição de um ácido inorgânico à fase orgânica para extrair impurezas incluindo zinco, magnésio, manganês ou uma combinação dos mesmos, contidas na fase orgânica, em uma fase aquosa.
16. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo terceiro processo de purificação remover impurezas incluindo cobalto, usando um método de extração por solvente.
17. Método de recuperação de níquel, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo terceiro processo de purificação compreender (i) um processo de carregamento através da adição de um segundo solvente extrator à segunda solução purificada para extrair impurezas incluindo cobalto em uma fase orgânica, e (ii) um processo de dessorção através da adição de um ácido inorgânico à fase orgânica para extrair impurezas incluindo cobalto, contidas na fase orgânica, em uma fase aquosa.
18. Método para fabricar uma solução aquosa de níquel caracterizado por compreender: (F) um processo de precipitação de execução de um método de precipitação para recuperar níquel a partir de uma solução neutralizada; e (G) um terceiro processo de lixiviação de lixiviação do precipitado produzido pelo processo de precipitação, em que a solução neutralizada é produzida pelo método de recuperação de níquel conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 17.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo processo de precipitação ser realizado usando um agente de precipitação incluindo hidróxido de sódio (NaOH), carbonato de sódio (Na2CO3), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), óxido de cálcio (CaO), óxido de magnésio (MgO) ou uma mistura dos mesmos.
20. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo processo de precipitação ser realizado a 85°C em uma condição de pH de 6,5 a 10,0.
21. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo terceiro processo de lixiviação ser realizado usando um terceiro agente de lixiviação incluindo um ácido inorgânico ou uma mistura de um ácido inorgânico e água.
22. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo terceiro processo de lixiviação ser realizado a 60°C em uma condição de pH de 1,5 a 5,5.
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