BRPI0505544B1 - Processo de lixiviação combinada - Google Patents
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Description
“PROCESSO DE LIX1VIAÇÃO COMBINADA”. O presente relatório a ser descrito, trata de um processo de lixiviação combinada, ou seja, um processo de dissolução dos constituintes solúveis de uma matéria pela ação de ácidos, base, entre outros, e mais particularmente, a execução combinada de duas ou mais etapas de lixiviação em série possibilitando que o consumo de material utilizado para a realização da lixiviação seja abrandado, evitando assim que a operação de lixiviação se torne inviável economicamente.
Como é de conhecimento de todos os técnicos cursados nessa ciência, os minérios lateríticos podem ser tratados por rota hidrometalúrgica, sendo que a lixiviação sulfúrica é o processo convencional utilizado para extração de níquel e de cobalto. Esse minério é rico em Fe, contém também Al, Mn, Mg e Si e, a porcentagem de Ni varia de 0,8 a 1,4% e, a de Co está entre 0,05 e 0,2%. Dependendo da granulometria do minério, dois tipos de lixiviação podem ser aplicados: a lixiviação sob pressão (HPAL) e a lixiviação atmosférica (AL). A lixiviação sob pressão (HPAL) ocorre a altas temperaturas em autoclaves de titânio resistentes à corrosão ácida. Para efetuar tal operação é necessário que o minério a ser alimentado possua uma granulometria fina, e teor elevado de Ni, o que justifica a utilização desse processo. O simples beneficiamento do minério, por escrubagem e classificação, pode fornecer um enriquecimento do teor de níquel em cerca de 100%. Na temperatura de operação, a pressão de vapor de equilíbrio atinge aproximadamente 33-55 atm e, o ferro e o alumínio (forma trivalente) são, inicialmente, dissolvidos, para em seguida serem precipitados no interior da autoclave, na forma de hematita e alunita, respectivamente, com a geração de ácido. A lixiviação atmosférica (AL) é realizada em temperaturas menores que a lixiviação sob pressão e na pressão atmosférica. A fração do minério intermediária possui teor de Ni menor quando comparado ao teor da fração fina. Dessa maneira, não é interessante o uso da lixiviação sob pressão (HPAL), por questões econômicas. A operação de lixiviação atmosférica (AL) envolve menor investimento, porém há maior consumo de ácido e maior solubilização do ferro e alumínio. O consumo de ácido, principalmente na etapa de lixiviação atmosférica (AL), é fortemente dependente da presença dos elementos consumidores, como ferro, alumínio e magnésio no minério, os quais são amplamente dissolvidos e permanecem em solução em forma de sulfatos.
Assim, teores elevados desses elementos no minério acarretam consumos altos de ácido.
Apesar de amplamente utilizadas, as técnicas de lixiviação realizadas de maneiras independentes podem tornar o processo inviável economicamente, principalmente na etapa de lixiviação atmosférica (AL), devido ao elevado consumo de ácido sulfúrico, pois este lixivia em ordem preferencial o ferro, o alumínio, o magnésio, o manganês e posteriormente o níquel. Ou seja, para ocorrer a extração de Ni superior a 90% é preciso adicionar uma maior quantidade de ácido que é destinada a solubilização dos demais elementos consumidores Em qualquer processo de lixiviação, o consumo de ácido pode ser uma variável determinante para inviabilizar o processo.
Outro inconveniente dos processos de lixiviação é que o licor proveniente da lixiviação contém vários metais solubilizados (Fe, Mg, Al, Mn) aumentando a complexidade e o custo de uma posterior etapa de separação e purificação. O pedido de patente em questão apresenta como proposta o uso da lixiviação combinada, executando assim o processo de extração, em duas ou mais etapas em série, tendo como objetivo prover numa primeira etapa da lixiviação atmosférica (AL) a recuperação do níquel da fração intermediária onde se distribui uma porção significante do níquel, com teor médio de aproximadamente 1% Ni e também trazer o aproveitamento da acidez livre gerada na lixiviação atmosférica (AL) para a etapa seguinte de lixiviação sulfúrica sobre pressão (HPAL). É ainda objetivo da presente invenção gerar uma redução de consumo de ácido na etapa de lixiviação sulfúrica sob pressão (HPAL), dado que o processo de hidrólíse ocorre no interior da autoclave e que oferece as vantagens de precipitação de ferro, alumínio, na forma de hematita e alunita, e regeneração de ácido proporcionada pelas condições operacionais. O ferro e o alumínio, dissolvidos na primeira etapa de lixiviação (AL) e que se encontram na forma de sulfatos em solução, são alimentados na segunda etapa de lixiviação (HPAL) e considerados a principal fonte para a regeneração de ácido através da reação de hidrólise. Esse tipo de procedimento causa impacto diretamente na redução de ácido a ser adicionado na etapa de lixiviação sob pressão em autoclave, sem interferência no rendimento do processo.
Esses e outros objetivos e vantagens da presente invenção são alcançados ao se executar duas ou mais etapas de lixiviação em série. A seguir a presente invenção será descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 representa um desenho esquemático de lixiviação sob pressão (HPAL); A figura 2 representa um desenho esquemático da lixiviação atmosférica (AL); A figura 3 representa um desenho esquemático da lixiviação combinada; e A figura 4 representa um fluxograma com o processo de lixiviação combinada.
De acordo com essas ilustrações, o processo de lixiviação combinada, objeto da presente invenção, consiste em executar duas etapas de lixiviação em série. Primeiramente, a fração intermediária entre 0,5 mm e 0,075 mm (1) é submetida a uma lixiviação atmosférica (AL). Nesta etapa, o consumo de ácido sulfúrico (2) é alto em função da solubilização de elementos consumidores como Fe, Al, Mg, oferecendo um efluente (3) com alta concentração de ferro e alumínio dissolvidos e alta acidez residual. Esse efluente (3), na forma em que se encontra, é alimentado na etapa seguinte de lixiviação sulfúrica sob pressão (HPAL) da fração fina menor ou igual a 0,075mm (4). Tal abordagem visa diminuir a quantidade de ácido sulfúrico (2) a ser adicionada na lixiviação pressurizada (HPAL), pois ocorre o aproveitamento da acidez residual do efluente (3) e no interior da autoclave (5), ocorre a precipitação do ferro e do alumínio na forma de hematita e alunita, fato este que proporciona a regeneração de ácido sulfúrico (2) para lixiviar a fração fina (4) (alto teor de Ni).
De acordo com a ilustração 1 a lixiviação sob pressão (HPAL) ocorre quando o efluente da primeira lixiviação (3), a polpa da fração fina menor ou igual a 0,075mm (4) do minério e ácido sulfúrico (2) alimentam a autoclave (5) numa proporção de aproximadamente 34% de sólidos. A lixiviação (HPAL) ocorre em altas temperaturas (T2), 250°C, com agitação de 500 rpm durante 1,25 horas. O consumo bruto de ácido sulfúrico (2) é função do teor de elementos consumidores no minério e a extração é acima de 95% Ni. O ferro e alumínio dissolvidos sofrem hidrólise no interior da autoclave (5) e precipitam na forma de hematita e goetita, respectivamente, regenerando ácido sulfúrico (2).
De acordo com a ilustração 2, a lixiviação atmosférica (AL) ocorre quando a polpa da fração intermediária intermediária entre 0,5 mm e 0,075 mm (1) do minério, juntamente com o ácido sulfúrico (2), é lixiviada a temperaturas (T1) de aproximadamente 95°C, com 33% de sólidos, para uma agitação de 130 rpm por 6 horas. A extração de Ni é superior a 90%, porém o consumo de ácido sulfúrico (2) é muito alto em função da alta dissolução de ferro e alumínio que permanecem em solução.
De acordo com a figura 3 e o fluxograma 4, o processo combinado de lixiviação em série consiste de uma lixiviação atmosférica (AL) seguida de uma lixiviação sob pressão (HPAL). A polpa da fração intermediária intermediária entre 0,5 mm e 0,075 mm (1) é submetida a uma lixiviação atmosférica com o ácido sulfúrico (2), temperatura (T1) de 95°C, agitação de 130 rpm e com 33% de sólidos durante 6 horas. O efluente (3) da primeira lixiviação (AL), juntamente com o ácido sulfúrico (2), e com a fração fina menor ou igual a 0,075mm (4), alimentam a autoclave (5) para realização da lixiviação sob pressão (HPAL) a uma temperatura (T2) de 250°C, agitação de 500 rpm, com um valor de pressão de 650 psi e com 34% de sólidos por 75 minutos. O efluente (3) proveniente da lixiviação atmosférica (AL) apresenta acidez livre a qual é aproveitada na lixiviação pressurizada (HPAL).
Na autoclave (5), a reação de hidrólise do sulfato ferro (III) e alumínio (III) ocasionam a precipitação do Fe na forma de hematita e Al na forma de alunita, regenerando ácido sulfúrico (2). Os mecanismos de lixiviação na etapa atmosférica (AL) e de posterior precipitação, na etapa pressurizada (HPAL), do ferro e do alumínio podem ser descritos da seguinte forma.
Dissolução da goetita, na lixiviação atmosférica (AL) Na lixiviação sob pressão (HPAL) ocorre a formação de hematita e geração do ácido sulfúrico (2) pelo processo de hidrólise.
Dissolução de boehmita, na lixiviação atmosférica (AL) Na lixiviação sob pressão (HPAL) ocorre a formação de alunita e geração do ácido sulfúrico (2) pelo processo de hidrólise.
Devido ao aproveitamento da acidez livre e à regeneração do ácido sulfúrico (2) a partir do sulfato ferro (III) e alumínio (III) em solução, a quantidade de ácido sulfúrico (2) a ser adicionada na lixiviação sob pressão (HPAL) foi reduzida, equivalendo à adição, em média, de apenas 60% do consumo de ácido sulfúrico (2) bruto.
Ou seja, com a lixiviação combinada, ocorre uma considerável economia de ácido sulfúrico (2), em cerca de 40%, sem detrimento da extração de níquel. Essa economia no consumo de ácido sulfúrico (2) impacta diretamente na viabilização econômica de um projeto. O direcionamento da solução efluente (3) da lixiviação atmosférica (AL), com alta acidez livre e alta concentração de ferro e alumínio em solução, para a lixiviação sob pressão (HPAL) acarreta uma redução de 40% no consumo de ácido sulfúrico (2) em função do processo de hidrólise em que o ferro e alumínio dissolvidos podem precipitar e regenerar o ácido sulfúrico (2). A presente solicitação faz referência a certas condições operacionais, tais como, temperatura, % sólidos, tempo, agitação, dentre outras, sem, contudo limitar sua exclusividade, salientando que essas condições podem sofrer variações em cada uma das etapas de lixiviação em série, sem prejudicar o resultado final do processo.
Apesar de ter sido descrito e ilustrado um processo operacional preferido, cabe ressaltar que alterações nesse processo são possíveis e realizáveis sem que se fuja do escopo da presente invenção.
Claims (7)
1. “PROCESSO DE LIXIVIAÇÃO COMBINADA” aplicado a minérios lateríticos, caracterizado por um processo de dissolução dos constituintes solúveis através da execução combinada de duas ou mais etapas de lixiviação em série, sendo que a primeira etapa constitui na lixiviação atmosférica (AL) com o uso de ácido sulfúrico como agente de lixiviação, e a segunda etapa consiste na lixiviação sob pressão (HPAL), sendo o processo combinado iniciado quando a fração intermediária entre 0,5 mm e 0,075 mm (1) é submetida a uma lixiviação atmosférica (AL), oferecendo um efluente (3) com alta concentração de ferro e alumínio dissolvidos e alta acidez residual, sendo que o dito efluente (3) é alimentado na etapa seguinte de lixiviação sulfúrica sob pressão (HPAL) da fração fina menor ou igual a 0,075mm (4).
2. “PROCESSO DE LIXIVIAÇÃO COMBINADA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de na primeira etapa da lixiviação combinada a fração intermediária entre 0,5 mm e 0,075 mm (1) de minério estar juntamente com a solução de ácido sulfúrico (2), e ser submetida a uma lixiviação atmosférica (AL) a temperaturas (T1) de 95°C, com 33% de sólidos, para uma agitação de 130 rpm por 6 horas, no qual a extração de Ni é superior a 90%, ocorrendo também alta dissolução de ferro e alumínio que permanecem em solução.
3. “PROCESSO DE LIXIVIAÇÃO COMBINADA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de na segunda etapa da lixiviação combinada o efluente (3) da primeira lixiviação (AL), juntamente com o ácido sulfúrico (2), e com a polpa de fração fina menor ou igual a 0,075mm (4), alimentar em autoclave (5) para a realização da lixiviação sob pressão (HPAL) a temperatura (T2) de 250°C, com agitação de 500 rpm, pressão de 650 psi, e com 34% de sólidos por 75 minutos.
4. “PROCESSO DE LIXIVIAÇÂO COMBINADA”, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do dito efluente (3) proveniente da lixiviação atmosférica (AL) apresentar acidez livre a qual é aproveitada na lixiviação pressurizada (HPAL), e na dita autoclave (5) ocorrer a reação de hidrólise do sulfato ferro (III) e alumínio (III) ocasionando a precipitação do Fe na forma de hematita e Al na forma de alunita, regenerando deste modo o ácido sulfúrico (2).
5. “PROCESSO DE LIXIVIAÇÃO COMBINADA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ocorrer o aproveitamento da acidez livre do efluente (3) e a regeneração do ácido sulfúrico (2) a partir do sulfato ferro (III) e alumínio (III) em solução, sendo reduzida a quantidade de ácido sulfúrico (2) a ser adicionada na lixiviação sob pressão (HPAL), equivalendo à adição, em média, de apenas 60% do consumo de ácido sulfúrico (2) bruto.
6. “PROCESSO DE LIXIVIAÇÃO COMBINADA”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o direcionamento da solução efluente (3) da lixiviação atmosférica (AL), com alta acidez livre e alta concentração de ferro e alumínio em solução, alimentar a lixiviação sob pressão (HPAL) acarretando uma redução de 40% no consumo de ácido sulfúrico (2) em função do processo de hidrólise em que o ferro e alumínio dissolvidos precipitam e regeneram o ácido sulfúrico (2).
7. “PROCESSO DE LIXIVIAÇÃO COMBINADA", de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato na lixiviação combinada, ocorrer uma considerável economia de ácido sulfúrico (2), em cerca de 40%, sem detrimento da extração de níquel ocasionando um impacto direto na viabilização econômica do projeto.
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