BRPI0602787B1

BRPI0602787B1 - processo de controle instantâneo da precipitação do níquel e cobalto presentes na lixívia, utilizando ajuste do ph da solução

Info

Publication number: BRPI0602787B1
Application number: BRPI0602787A
Authority: BR
Inventors: Marcelo Augusto Castro Lopes Da Costa; Omar Antunes Do Carmo; Salomão Solino Evelin; Vanessa Macedo Torres
Original assignee: Vale Do Rio Doce Co; Vale Sa
Priority date: 2006-07-03
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2016-03-08
Also published as: CO6341488A2; FR2903704A1; AU2007271665B2; CA2656951A1; NZ573825A; US8187360B2; WO2008003152A1; FR2903704B1; US20090241733A1; BRPI0602787A; CA2656951C; ECSP089012A; AU2007271665A1

Abstract

processo de controle instantâneo da precipitação do níquel e cobalto presentes na lixívia, utilizando ajuste do ph da solução, compreende as etapas de ajustar o ph de uma lixívia contendo níquel, cobalto e outros elementos dissolvidos no processo de lixiviação ácida sob pressão, uma vez que a concentração de equilíbrio em solução dos elementos que se deseja precipitar (níquel e cobalto) varia em função do ph, sendo que dito ajuste ocorre depois da solução de lixívia ser submetida a pelo menos uma etapa anterior de precipitação seletiva dos componentes alumínio, ferro férrico, ferro ferroso, cromo, entre outros, por meio de ajuste de ph utilizando um reagente adequado tal como cal e/ou calcáreo; através do segundo ajuste de ph um controle instantâneo de precipitação de níquel e cobalto é feito, e como conseqüência o níquel e cobalto precipitarão desta lixívia; estes precipitados separados da solução empobrecida em níquel e cobalto serão posteriormente usados em refinarias para a recuperação destes elementos.

Description

“PROCESSO DE CONTROLE INSTANTÂNEO DA PRECIPITAÇÃO DO NÍQUEL E COBALTO PRESENTES NA LIXÍVIA, UTILIZANDO AJUSTE DO PH DA SOLUÇÃO”. O presente relatório a ser descrito, trata de um processo de controle instantâneo da precipitação de níquel e cobalto e de impurezas, tais como alumínio, ferro, cromo, entre outros presentes na lixívia, resultante da lixiviação ácida sob pressão de minérios lateríticos, utilizando ajuste do pH da solução, mais especificamente, dito processo controla instantaneamente a precipitação simultânea de níquel e cobalto e das impurezas, presentes na lixívia, principalmente o manganês quando este está presente, de forma a se ter um produto adequado para posterior refino.

Como é de conhecimento dos técnicos versados nessa ciência, os minérios lateríticos podem ser tratados por rota hidrometalúrgica ou pirometalúrgica, sendo que esses processos normalmente têm alto consumo energético, como é o caso dos processos de fusão para produção de FeNi e lixiviação amoniacal, tornando assim antieconômico o aproveitamento de minérios lateríticos de níquel de baixo teor. A lixiviação sulfúrica a altas pressões apresenta um menor consumo energético.

Atualmente, os processos de lixiviação amoniacal e lixiviação sulfúrica sob pressão têm sido as duas principais tecnologias hidrometalúrgicas utilizadas para a recuperação de níquel e cobalto de lateritas. O processo de lixiviação sulfúrica sob pressão, embora não apresente ganhos significativos em termos de custo de capital em relação às tecnologias mais convencionais, possibilita a obtenção de níquel com grandes vantagens econômicas em termos de custo operacional. O processo possibilita também a recuperação de cobalto em níveis elevados. Níquel e cobalto presentes nos minérios lateríticos são normalmente recuperados destes por meio de lixiviação ácida sob pressão, na qual um ácido adicionado a um vaso de pressão dissolve os minerais presentes no minério e desta forma os elementos presentes nos minerais solubilizam-se no meio aquoso. Uma exceção é o elemento ferro, presente nos minérios iateríticos normalmente em quantidades significativas. Quando este processo é usado para recuperar níquel e cobalto contidos no minério, nas condições de temperatura e pressão em que o processo ocorre, haverá uma seletividade de dissolução em relação ao ferro que, caso contrário, elevaria o consumo de ácido neste processo provavelmente a valores inviáveis.

Ocorre que um minério típico de níquel laterítico contém, além de níquel, cobalto e ferro, outros elementos que juntamente com os dois primeiros, serão solubilizados em meio aquoso. Magnésio, alumínio, manganês e cromo, quando presentes e além de outros, irão compor a lixívia juntamente com o níquel e cobalto. O processamento convencional desta lixívia consiste, na maioria das vezes, em uma ou mais etapas de precipitação de impurezas contidas na lixívia (elementos que não o níquel e cobalto) feita de forma seletiva ajustando-se o pH desta lixívia com o uso de reagentes tais como cal, calcáreo ou magnésia. Neste caso, a separação dos metais presentes na lixívia é alcançada aproveitando-se do fato de que hidróxidos destes metais precipitarão em diferentes intervalos de pH. A patente norte-americana US 3,466,144 apresenta um método de recuperação de níquel e cobalto em soluções por meio do ajuste de pH para acima de 7 dosando-se magnésia a estas soluções.

Entretanto, ao longo do relatório descritivo da mencionada patente não é mencionado como o controle desta precipitação é feito, de forma que o produto lixiviado poderá conter impurezas que co-precipitam junto com níquel e cobalto e contaminam o precipitando em elevados níveis. A patente norte-americana U.S. 6,409,979 apresenta um método para a dosagem de reagente usado para precipitar seletivamente níquel e cobalto em soluções derivadas de lixiviação ácida sob pressão de lateritas de níquel.

Na patente acima citada existe um intervalo de tempo necessário para análise da solução de forma a se fazer a dosagem em base estequiométrica. Durante este intervalo de tempo poderá haver mudanças de composição química da solução e a dosagem estequiométrica estará baseada em uma análise que não corresponderá àquela que alimenta o processo. O pedido de patente em questão, diferentemente dos já aludidos, apresenta como proposta um método de controle instantâneo da seletividade de precipitação de níquel e cobalto sobre as impurezas. É ainda objetivo da presente invenção apresentar um método de controle instantâneo de níquel e cobalto que possibilite a formação de uma solução mais purificada em níquel e cobalto para posterior refino.

Esses e outros objetivos e vantagens da presente invenção são alcançados através de um método de controle instantâneo de níquel e cobalto que consiste em um ou mais tanques nos quais é feita a precipitação. Normalmente se faz a adição de magnésia calcinada no primeiro tanque, quando houver mais de um. O produto precipitado é separado da solução empobrecida dos elementos precipitados normalmente em um espessador e este produto sólido é posteriormente filtrado antes de seu refino. O produto filtrado pode também ser vendido como produto final. A presente invenção diz respeito a um controle do processo de precipitação de hidróxidos de níquel e cobalto presentes em uma lixívia resultante da lixiviação ácida sob pressão de minérios lateríticos de níquel e que já tenha sido submetida a, pelo menos, uma etapa de precipitação de impurezas contidas nesta lixívia. O produto resultante pode ainda conter a presença de outros elementos, tais como ferro, magnésio e manganês e é adequado para [ixiviação seletiva usando-se amônia ou amônia-carbonato de amônio de forma a produzir uma solução mais purificada em níquel e cobalto. A seguir a presente invenção será descrita com referência nos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 representa o fluxograma do processo de controle instantâneo da precipitação do níquel e cobalto presentes na lixívia, utilizando ajuste do pH da solução; A figura 2 é um gráfico que representa a concentração de níquel em solução versus pH de operação; A figura 3 é um gráfico que representa a concentração de cobalto em solução versus pH de operação; A figura 4 é um gráfico que representa a concentração de manganês em solução versus pH de operação; A figura 5 é um gráfico que representa a extensão de precipitação de níquel em solução versus pH de operação; A figura 6 é um gráfico que representa a extensão de precipitação de cobalto em solução versus pH de operação; e A figura 7 é um gráfico que representa a extensão de precipitação de manganês em solução versus pH de operação.

De acordo com o fluxograma apresentado, o processo consiste basicamente em ajustar o pH de uma lixívia contendo níquel, cobalto e outros elementos dissolvidos no processo de lixiviação ácida sob pressão, uma vez que a concentração de equilíbrio em solução dos elementos que se deseja precipitar (níquel e cobalto) varia em função do pH. Esse ajuste ocorre depois da solução de lixívia ser submetida a uma etapa anterior de precipitação seletiva para precipitação de alumínio, ferro férrico, ferro ferroso, cromo, entre outros, por meio de ajuste de pH usando-se um reagente adequado tal como cal e/ou calcáreo. Assim, através do ajuste de pH um controle instantâneo de precipitação de níquel e cobalto é feito, e como conseqüência o níquel e cobalto precipitarão desta lixívia, e sendo estes precipitados separados da solução empobrecida em níquel e cobalto que posteriormente serão usados em refinarias para a recuperação destes elementos.

De uma maneira detalhada, a precipitação de níquel e cobalto da solução é feita dosando-se magnésia calcinada sólida ou em forma de polpa à solução. O tempo de precipitação não deve ser inferior a uma hora e a temperatura deve ser de entre 40 a 70°C, preferencialmente entre 50°C. A dosagem é feita de tal forma a se ter um pH da solução entre 7,0 e 8,0, mais preferencialmente entre 7,4 e 7,5, de modo a se ter uma precipitação de níquel por volta de 85 %. Nestas condições, entre 97 e 98 % do cobalto é precipitado. Se houver a presença de manganês em solução, a sua precipitação, nestas condições será de aproximadamente 35 %. O produto precipitado é separado da solução em equipamento destinado a este fim, como um espessador, e posteriormente filtrado com lavagem de forma a se reduzir ou mesmo eliminar a presença de sulfato de magnésio impregnado. O produto filtrado e lavado é usado em refinarias adequadas para o seu tratamento de recuperação de níquel e cobalto presentes.

Durante a etapa de precipitação, simultaneamente, é feito um controle do pH da operação. Se o processo ocorrer em mais de uma etapa, faz-se o controle de pH em qualquer uma delas, preferencialmente entre a penúltima e a última, mais preferencialmente na última. O pH de operação corresponde ao pH da solução na etapa em que se está analisando e pode ser feito com equipamento destinado à medição de pH, como por exemplo, um peagômetro.

Exemplo: Após uma lixiviação ácida sob pressão em autoclave de um minério de níquel laterítico do Brasil, fez-se um ajuste de pH da lixívia resultante, em uma primeira etapa, para o valor de 3,0, usando-se calcáreo. Em uma segunda etapa, o pH da solução foi ajustado para 4,9, também com a utilização de calcáreo. A esta solução, numa terceira etapa fez-se a adição de magnésia calcinada em forma de polpa (20% de sólidos) de magnésia e água com o objetivo de se precipitar níquel e cobalto em solução para diferentes valores de pH. A composição da solução que alimentou o processo de precipitação de níquel e cobalto variou conforme mostrado na tabela abaixo:________ O tempo de precipitação foi de aproximadamente 3 horas e a variação da concentração na solução de níquel, cobalto e manganês em função do pH da solução é ilustrada nas figuras 2, 3 e 4 respectivamente. A variação da extensão de precipitação de níquel, cobalto e manganês em função do pH da solução é ilustrada nas figuras 5, 6 e 7 respectivamente. A extensão foi calculada com base nas massas destes elementos que alimentaram o processo e nas massas destes elementos na solução empobrecida destes elementos. O controle do pH da solução foi feito com o uso de um peagômetro instalado no último tanque do processo de precipitação de níquel e cobalto.

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.

Reivindicações

Claims

1- “PROCESSO DE CONTROLE INSTANTÂNEO DA PRECIPITAÇÃO DO NÍQUEL E COBALTO PRESENTES NA LIXÍVIA, UTILIZANDO AJUSTE DO PH DA SOLUÇÃO”, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de ajustar o pH de uma lixívia contendo níquel, cobalto e outros elementos dissolvidos no processo de lixiviação ácida sob pressão, uma vez que a concentração de equilíbrio em solução dos elementos que se deseja precipitar (níquel e cobalto) varia em função do pH, sendo que dito ajuste ocorre depois da solução de lixívia ser submetida a pelo menos uma etapa anterior de precipitação seletiva dos componentes alumínio, ferro férrico, ferro ferroso, cromo, entre outros, por meio de ajuste de pH utilizando um reagente adequado tal como cal e/ou calcáreo; através do segundo ajuste de pH um controle instantâneo de precipitação de níquel e cobalto é feito, e como conseqüência o níquel e cobalto precipitarão desta lixívia; estes precipitados separados da solução empobrecida em níquel e cobalto serão posteriormente usados em refinarias para a recuperação destes elementos.

2- “PROCESSO DE CONTROLE INSTANTÂNEO DA PRECIPITAÇÃO DO NÍQUEL E COBALTO PRESENTES NA LIXÍVIA, UTILIZANDO AJUSTE DO PH DA SOLUÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do processo de precipitação de níquel e cobalto da solução compreender as etapas de: i) adicionar magnésia calcinada sólida ou em forma de polpa à solução; ii) o tempo de precipitação não ser inferior à uma hora e a temperatura ser de entre 40 a 70°C, preferencialmente entre 50°C; iii) a dosagem é feita de tal forma a se ter um pH da solução entre 7,0 e 8,0, mais preferencialmente entre 7,4 e 7,5, iv) o produto precipitado é separado da solução através de equipamentos específicos v) depois de filtrado, o precipitado passa por uma lavagem, reduzindo ou mesmo eliminar a presença de sulfato de magnésio impregnado; v) o produto filtrado e lavado é usado em refinarias adequadas para o seu tratamento de recuperação de níquel e cobalto presentes.

3- “PROCESSO DE CONTROLE INSTANTÂNEO DA PRECIPITAÇÃO DO NÍQUEL E COBALTO PRESENTES NA LIXÍVIA, UTILIZANDO AJUSTE DO PH DA SOLUÇÃO”, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que durante a etapa de precipitação, simultaneamente, é feito um controle do pH da operação; sendo que se o processo ocorre em mais de uma etapa, faz-se o controle de pH em qualquer uma delas, preferencialmente entre a penúltima e a última, mais preferencialmente na última.