BRPI0602252B1

BRPI0602252B1 - Processo de recuperação de valores de potássio contidos em ardósias verdete

Info

Publication number: BRPI0602252B1
Application number: BRPI0602252-9B1A
Authority: BR
Inventors: Lino Rodrigues De Freitas; Marisa Nascimento; Ericksson Rocha E Almendra
Original assignee: Vale Sa
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2014-07-08
Also published as: WO2007137381A1; BRPI0602252A

Description

"PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE” A presente invenção refere-se a um processo de solubilização do potássio contido em rochas de origem sedimentar marinha, ricas em silicatos, tais como muscovita e glauconita e conhecidas sob a denominação de ardósias verdete. Os licores resultantes da referida solubilização constituem produtos intermediários para a obtenção de sais de potássio para uso posterior como fertilizantes potássicos.

Como é de conhecimento de todos os técnicos versados nesta ciência, os vegetais, assim como todos seres vivos, precisam de nutrientes para sua sobrevivência e crescimento. Fertilizantes são substâncias adicionadas ao solo, e algumas vezes à folhagem dos vegetais, a fim de suprir os nutrientes para a sua alimentação e crescimento. Comercialmente, o termo fertilizante é empregado para designar as substâncias inorgânicas ou orgânicas que fornecem aos vegetais os macronutrientes primários: nitrogênio, fosfato e potássio.

Os principais fertilizantes a base de potássio são: KCI, K2S04 e KNO3. Desses, 0 cloreto de potássio é de longe 0 mais importante, respondendo por mais de 95% da produção mundial dessas substâncias. A produção mundial de compostos de potássio é, em sua grande maioria, associada à extração de minérios de depósitos subterrâneos contendo quantidades significativas de sais solúveis desse elemento, depósitos estes conhecidos sob a denominação de evaporitos. Uma das poucas exceções é a recuperação de salmouras provenientes do Mar Morto, tal como praticado hoje por Israel e Jordânia.

No Brasil, a produção de fertilizantes potássicos restringe-se a uma única mina localizada em Sergipe, da qual é extraída uma mistura de silvita (KCI) e halita (NaCI), sendo 0 cloreto de potássio enriquecido por meio de um processo a base de flotação, obtendo-se ao final um produto com cerca de 95% de KCI. Além dessa mina em Sergipe, são conhecidos apenas dois outros depósitos de evaporitos, ambos localizados no estado do Amazonas, porém em área de difícil acesso e desprovida de infra-estrutura.

No ano de 2004, o consumo brasileiro de cloreto de potássio foi de cerca de 7,0 milhões de toneladas, sendo a produção interna de pouco mais de 640 mil toneladas, ou seja, o país importou mais de 90% de sua demanda desse tipo de fertilizante. Esse cenário tende a agravar-se em vista dos repetidos aumentos da produção agrícola brasileira, em decorrência da melhoria do nível de vida da população brasileira.

Em vista desse cenário, reveste-se de grande importância para o país o desenvolvimento de processos para a recuperação de potássio a partir de fontes alternativas desse elemento. São conhecidas no país algumas ocorrências de rochas silicatadas contendo teores relativamente elevados de potássio. Dentre estas, salientam-se depósitos de origem sedimentar marinha localizados no município de Cedro do Abaeté-MG. Nestes depósitos ocorre principalmente uma rocha conhecida pela denominação de ardósia verdete, na qual os principais minerais portadores de potássio são glauconita (silicato hidratado de potássio e ferro) e muscovita (aluminossilicato básico de potássio monoclínico do grupo das micas), apresentando um teor médio de 12% de K2O.

Em alguns estudos realizados no passado foram propostos (LEITE, P. C, 1985, “Efeitos de tratamentos térmicos em misturas de verdete de Abaeté, fosfato de Araxá e calcáreo magnesiano”, Dissertação de mestrado, Universidade Federal de Lavras e VALARELLI, J.V. e colaboradores, 1993, “Ardósias verdetes de Cedro do Abaeté na produção de termofosfato potássico fundido e sua eficiência agronômica", Anais da Academia Brasileira de Ciências, volume 65, pp.343-375) alguns processos pirometalúrgicos para a recuperação do potássio contido em amostras de verdete de Cedro do Abaeté-MG.

Entretanto, tais processos apresentam alguns inconvenientes, tais como as elevadas temperaturas (1400-1500°C) necessárias para a fusão da rocha potássica.

No presente pedido de patente de invenção, descreve-se um processo hidrometalúrgico para a solubilização do potássio contido em ardósias verdete ricas em glauconita e muscovita, baseando-se em lixiviação alcalina sob pressão. A seguir a presente invenção, será descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 representa um fluxograma de uma variante do processo de recuperação de potássio; e A figura 2 representa um fluxograma de outra variante do processo de recuperação de potássio. O processo compreende uma etapa de cominuição (1) em granulometria 100% passante em 0,074 mm, seguida de lixiviação sob pressão (3) com solução de hidróxido de sódio (NaOH) da matéria-prima moída. Tal lixiviação (3) pode ou não ser precedida de uma etapa de cura (2), na qual a matéria-prima é misturada com a solução lixiviante à temperatura ambiente durante algumas horas; após a cura, a mistura alimenta a operação de lixiviação sob pressão (3). Após a lixiviação (3), o licor alcalino resultante, no qual a maior parte do potássio inicialmente contido na ardósia verdete encontra-se dissolvida, é separado da polpa por meio de filtração (4), preferencialmente a vácuo, devendo ser ainda processado para a obtenção do sal de potássio de interesse - preferencialmente sulfato de potássio (K2S04) - o qual será posteriormente empregado como fertilizante potássico.

Em outra variante do processo é realizada uma operação de calcinação (5) da ardósia verdete antes da etapa de lixiviação sob pressão (3).

Tal calcinação (5), realizada em temperatura na faixa 800-900°C, com duração de 2 horas, visa elevar o grau de extração do potássio no ataque com NaOH, de forma a aumentar a eficiência da etapa de lixiviação alcalina sob pressão (3). A natureza e o escopo da presente invenção podem ser melhor entendidos com base nos exemplos apresentados a seguir. Cumpre salientar que tais exemplos são unicamente de natureza ilustrativa, não devendo ser encarados como limitadores do processo desenvolvido. EXEMPLO 1 - Uma amostra de ardósia verdete proveniente de Cedro do Abaeté-MG contendo 56,4% Si02, 15,3% Al203, 11,4% K20, 7,0% Fe203 e 2,8% MgO, de massa igual a 20 g foi misturada com 27 mL de uma solução 6 M (cerca de 240 g/L) de NaOH, sendo a polpa resultante alimentada em um vaso cilíndrico de zircônio selado em sua extremidade superior com uma tampa côncava do mesmo material. Através de uma conexão especial na tampa do vaso de zircônio introduziu-se um impelidor de 4 pás do mesmo material para revolvimento da polpa com 0 auxílio de um dispositivo adequado capaz de manter a vedação e, conseqüentemente, a pressão no interior do vaso. Em seguida, 0 conjunto vaso/impelidor/polpa foi colocado no interior de um forno com temperatura regulada em 200°C, mantendo-se a polpa sob agitação durante 15 horas. Em seguida ao resfriamento do reator, de forma a abaixar a pressão em seu interior, foi realizada a separação sólido/líquido por meio de filtração a vácuo, sendo a torta assentada sob 0 filtro e lavada com água deíonizada a 50°C. Após a separação recuperaram-se 200 mL de uma solução contendo 5,2 g/L de K, 0 que corresponde a uma extração de 55,4% do potássio inicialmente contido na ardósia verdete. A inclusão de uma operação de calcinação da ardósia antes do ataque com NaOH permite não apenas diminuir consideravelmente 0 tempo de residência, como também aumentar em muito a eficiência da lixiviação sob pressão, tal como demonstrado no exemplo a seguir. EXEMPLO 2 - Cerca de 50 g da mesma amostra de ardósia verdete referida no exemplo 1 foram acondicionados em um cadinho de zirconita e, a seguir, colocados no interior de um forno mufla cuja temperatura fora regulada em 900°C. Após 2 horas de residência a 900°C, seguidas de resfriamento à temperatura ambiente, foi separada uma alíquota de 20 g de produto calcinado, alíquota esta a seguir misturada com 27 ml_ de solução 6 M (240 g/L) de NaOH. A polpa resultante foi lixiviada durante 3 horas a 200°C em dispositivo idêntico ao do exemplo anterior, sendo posteriormente submetida às mesmas etapas de filtração e lavagem anteriormente descritas. Ao finai, foram recuperados 325 mL de uma solução alcalina contendo 5,0 g/L de K, representando uma extração de 85,7% do potássio originalmente contido na ardósia verdete. Tal solução constitui a matéria-prima de partida para a obtenção de K2SO4 a ser utilizado como fertilizante a base de potássio.

Apesar de ter sido descrito e ilustrado um conceito preferido dessa solução, cabe salientar que outras soluções são passíveis de realização sem que se fuja do escopo da presente invenção.

Claims

1 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, caracterizado por compreender as etapas de cominuição (1), seguida de lixiviação sob pressão (3), precedida de uma etapa de cura (2); após a lixiviação (3), o licor alcalino resultante é separado da polpa por meio de filtração (4), preferencialmente a vácuo, devendo ser ainda processado para a obtenção do sal de potássio de interesse; dito processo apresenta uma segunda variante que envolve uma operação de calcinação (5) da ardósia verdete antes da etapa de lixiviação sob pressão (3).

2 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, altemativamente, a etapa de lixiviação sob pressão (3) não é precedida por uma etapa de cura (2).

3 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da ardósia de partida ser cominuída preferencialmente em granulometria 100% passante em malha de 0,074 mm.

4 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato da cura da mistura que alimenta a etapa da lixiviação sob pressão ser realizada à temperatura ambiente, durante um período de 2 a 8 horas, preferencialmente 4 horas.

5 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que na etapa de cura emprega-se uma solução aquosa de hidróxido de sódio de concentração variando entre 1 e 10 moles por litro (40 e 400 g/L) de NaOH, preferencialmente 6 M (240 g/L).

6 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato da etapa de lixiviação alcalina sob pressão ser realizada em temperatura variando entre 100 e 300°C, preferencialmente 200°C.

7 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, de acordo com as reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação alcalina sob pressão utiliza-se como 1 agente lixiviante uma solução aquosa de hidróxido de sódio de concentração variando entre 1 e 10 moles por litro (40 e 400 g/L) de NaOH, preferencialmente 6 M (240 g/L).

8 - “PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE VALORES DE POTÁSSIO CONTIDOS EM ARDÓSIAS VERDETE”, de acordo com as reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato da etapa de lixiviação alcalina sob pressão ser precedida por uma etapa de cura na qual é feita mistura íntima entre o minério e o agente lixiviante, mantendo-se a mistura à temperatura ambiente por um período variando entre 1 e 24 horas, preferencialmente 4 horas. 2