BRPI1008826B1 - método de eletroextração de um metal e um sistema de eletrólise - Google Patents
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Abstract
método de eletroextração de um metal e um sistema de eletrólise a presente invenção está correlacionada a um método e sistema de eletroextraçao de um metal de um eletrohto que contem um sal metahco em um tanque eletrolítico. no dito método, um tecido tipo barreira é selecionado como material do saco de anodo de um grupo de tecidos tipo barreira de diferentes permeabilidades, em que são definidas as dependências da permeabilidade do tecido tipo barreira quanto à viscosidade do católito e diferença de pressão usada. com base nas dependências definidas, a velocidade de saída do anólito, a partir do saco de anodo, é ajustada pela densidade de corrente usada, diferença de pressão e viscosidade do católito, de modo que seja obtido um teor de ácido do anólito de pelo menos 50 g/l. no dito sistema, um tecido em que as dependências de sua permeabilidade quanto à viscosidade do católito e diferença de pressão usada são conhecidas, é selecionado como o tecido tipo barreira do saco de anodo, dentre um grupo de tecidos tipo barreira com diferentes permeabilidades. a velocidade de saída do anólito é ajustada pela densidade de corrente usada, diferença de pressão e viscosidade do católito, de modo que o teor de ácido do anólito que é removido do saco do anodo seja de pelo menos 50 g/l.
Description
“MÉTODO DE ELETROEXTRAÇÃO DE UM METAL E UM SISTEMA DE ELETRÓLISE”
Campo da Invenção [0001] A presente invenção se refere a um método e a um sistema para eletroextração de um metal de um eletrólito contendo um sal metálico em um tanque eletrolítico.
Antecedentes da Invenção [0002] Em eletrólise, um metal que é dissolvido em um eletrólito é eletroextraído. A eletroextração ocorre em um tanque eletrolítico que contém um determinado número de anodos e catodos, os quais são dispostos de uma maneira alternada. Quando uma corrente elétrica é conduzida para o sistema em eletrólise à base de sulfato, o metal é precipitado na superfície do catodo e, quando a água se decompõe, ácido e oxigênio são formados nos anodos, de acordo com as equações das reações (1) e (2):
- Reação Anódica: H2O [2H]+ + 1/2O2 + 2e- (1)
- Reação Catódica: Me2+ + ze- Me (2) onde:
Me = metal, como, por exemplo, Ni, Co, Mn ou Cu; e z = carga de um íon metálico.
[0003] Uma técnica de diafragma é usada na eletroextração de metais, que na série eletroquímica são de nível mais baixo que o hidrogênio. O excesso de potencial de redução desses metais, que incluem, por exemplo, níquel, cobalto ou manganês, é maior que do hidrogênio, isso pelo fato de que a geração de hidrogênio em um pH baixo deve ser evitada mediante separação do anólito e católito entre si, mediante um material que permeia o eletrólito de uma maneira controlada, tão como, um tecido de diafragma, e em que o eletrólito deve fluir do espaço do católito para o espaço do anólito. Geralmente, os catodos em processos de eletrólise à base de sulfato são colocados em um espaço de diafragma.
[0004] Quando do uso de sacos de anodo, cada anodo é disposto no interior de um saco de anodo, o qual é feito de um material que permeia o eletrólito de uma maneira
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2/13 controlada. O saco de anodo define um espaço anódico no seu interior e os catodos são dispostos no espaço catódico livre que envolve os sacos de anodo. Devido à formação de ácido, o pH do anólito no saco de anodo é mais baixo (da ordem pH 1,0 ou inferior) que o pH do católito no espaço catódico (da ordem de pH 3-4). O eletrólito flui continuamente a partir do espaço catódico para o espaço anódico no interior do saco de anodo. O anólito é um eletrólito que envolve o anodo e o católito é um eletrólito que envolve o catodo. O eletrólito é alimentado dentro do espaço catódico e removido por transbordamento. O anólito é continuamente removido de cada saco de anodo. O fluxo do eletrólito é provido por meio de uma diferença de pressão entre os espaços anódico e catódico, incluindo uma pressão hidrostática (causada pela diferença de altura entre as superfícies do anólito e católito), que impede a difusão retroativa de prótons para dentro do espaço do católito.
[0005] Muito embora a técnica de saco de anodo tenha sido usada comercialmente por um curto período na Cawse Nickel Refinery, localizada na Austrália, o processo de eletroextração de níquel ali usado não se encontra mais em operação.
[0006] A Anglo Platinum Base Metal Refinery, que está localizada na África do Sul, também testou a técnica do saco de anodo, conforme descrito no artigo [Nickel Electrowinning Tankhouse Developments at Anglo Platinum Base Metal Refinery, Autores: L.J. Bryson, N.J. Graham, E.P. Bogosi, D.L. Erasmus, apresentado no Congresso da ALTA 2008 - Nickel/Cobalt, Copper & Uranium Conference, 16-18 de Junho de 2008].
[0007] De acordo com esse artigo, o critério do processo considerando a concentração ácida do anólito, foi o principal obstáculo na implementação. Os sacos de anodo funcionaram sob baixa pressão, pelo que foi necessário remover aerossóis e anólito do dito saco de anodo, resultando na obtenção de uma baixa concentração de ácido nos sacos de anodo, o que, posteriormente, causou uma significativa adição na quantidade de eletrólito de níquel circulante. Em outras palavras, devido à baixa concentração ácida no anólito, a técnica do saco de anodo testada na Anglo Platinum Base Metal Refinery não foi economicamente atrativa.
[0008] A produção de níquel é mais econômica se uma concentração mais alta de ácido no anólito for alcançada, se comparada com a concentração anterior, no processo
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3/13 de eletroextração de níquel. O teor altamente ácido do anólito é útil na dissolução. A alta concentração ácida de anólito pode ser provida por uma adequada seleção de tecido tipo barreira, e mediante controle dos parâmetros do processo, notadamente, da viscosidade do eletrólito e da permeabilidade da parede do saco de anodo, o qual é formado a partir do tecido tipo barreira que permeia o eletrólito de uma maneira controlada, em que a permeabilidade depende da viscosidade do eletrólito.
[0009] O problema é que se torna difícil selecionar o correto tecido tipo barreira do saco de anodo, uma vez que os fabricantes oferecem tecidos que apresentam diferentes permeabilidades graduais e a permeabilidade do tecido é somente expressa com base na permeabilidade da água (uma específica viscosidade) e em uma específica diferença de pressão (uma altura específica de uma coluna de água). Quando um alto teor ácido de anólito é alcançado, se torna impossível selecionar o tecido correto com base na informação acima, na medida em que não se sabe qual é a permeabilidade do tecido em relação ao eletrólito, e como a viscosidade do eletrólito e diferença de pressão sobre os diferentes lados do tecido influenciam a permeabilidade.
Objetivo da Invenção [0010] O objetivo da presente invenção é de eliminar as desvantagens acima mencionadas.
[0011] Em particular, a finalidade da invenção é divulgar um método e um sistema, que possibilitem a seleção do tecido tipo barreira do saco de anodo e o ajuste dos parâmetros do processo, o qual é proporcionado com base no tecido selecionado, de modo que um desejado grau de concentração ácida de anólito seja obtido no espaço anódico, o que torna o método de eletroextração de metal um negócio rentável.
Sumário da Invenção [0012] O método de acordo com a invenção é um método para eletroextração de um metal de um eletrólito contendo um sal metálico em um tanque eletrolítico, o qual compreende um determinado número de anodos e um determinado número de catodos dispostos alternadamente, cada anodo sendo disposto no interior de um saco de anodo, o saco de anodo consistindo em um material que permeia o eletrólito de uma maneira controlada, definindo no interior do mesmo um espaço anódico e exterior ao mesmo um
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4/13 espaço catódico livre onde os catodos estão localizados, em que o metal é precipitado sobre a superfície do catodo e são gerados ácido e oxigênio nos anodos, e os íons de hidrogênio gerados no anodo são impedidos de entrar através do tecido tipo barreira por meio de uma diferença de pressão, de modo que o eletrólito flua de modo constante a partir do espaço catódico para o espaço anódico no interior do saco de anodo; e em que o católito é alimentado dentro do espaço catódico do tanque eletrolítico, removido do mesmo como um transbordamento e recirculado de volta para dentro do espaço catódico, e o anólito é removido separadamente de cada saco de anodo na forma de transbordamento ou por sucção, o método sendo caracterizado pelo fato de que, como material do saco de anodo, um tecido tipo barreira é selecionado a partir de um grupo de tecidos tipo barreira com diferentes permeabilidades, em que são definidas as dependências da permeabilidade do tecido tipo barreira quanto à viscosidade do católito e diferença de pressão usadas, e, com base nessas dependências definidas, a velocidade de saída do anólito, a partir do saco de anodo, é ajustada pela densidade de corrente usada, diferença de pressão e viscosidade do católito, de modo que seja obtido um teor de ácido do anólito de pelo menos 50 g/L.
[0013] O sistema de eletrólise de acordo com a invenção é um sistema de eletrólise para eletroextração de um metal de um eletrólito contendo um sal metálico, compreendendo tanques eletrolíticos, cada tanque compreendendo um determinado número de anodos e um determinado número de catodos dispostos alternativamente, cada anodo sendo disposto no interior de um saco de anodo que compreende uma parede formada de um tecido tipo barreira, o qual permeia o eletrólito de uma maneira controlada, a parede limitando um espaço de anodo no seu interior e um espaço catódico no seu exterior, os catodos sendo localizados no espaço exterior, pelo que o metal é precipitado sobre a superfície do catodo e são gerados ácido e oxigênio nos anodos, e os íons de hidrogênio gerados no anodo são impedidos de escapar através do tecido tipo barreira por meio de uma diferença de pressão, de modo que o eletrólito flua de modo constante do espaço catódico para o espaço anódico no interior do saco de anodo; e em que o católito é alimentado dentro do espaço catódico do tanque eletrolítico, removido do mesmo na forma de um transbordamento e recirculado de volta para dentro do espaço
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5/13 catódico, e o anólito é removido separadamente de cada saco de anodo na forma de transbordamento ou mediante sucção; o dito sistema compreendendo ainda um dispositivo de alimentação do católito para dentro do espaço catódico, removendo o mesmo na forma de um transbordamento ou mediante sucção e o recirculando de volta para o espaço catódico, e um dispositivo para, separadamente, remover o anólito de cada saco de anodo, o sistema sendo caracterizado pelo fato de que um tecido no qual se conhecem as dependências de sua permeabilidade quanto à viscosidade do católito e à diferença de pressão usada é selecionado como tecido tipo barreira do saco de anodo, dentre um determinado número de tecidos tipo barreira que apresentam diferentes permeabilidades; e em que a velocidade de saída do anólito é ajustada pela densidade de corrente usada, diferença de pressão e viscosidade do católito, de modo que o teor de ácido do anólito que é removido do saco de anodo seja de pelo menos 50 g/L.
[0014] De acordo com a invenção, um tecido tipo barreira é selecionado no presente método como um material do saco de anodo, dentre um grupo de tecidos tipo barreira com diferentes permeabilidades, em que são definidas as dependências da permeabilidade do tecido tipo barreira com relação à viscosidade do católito e à diferença de pressão usada, e com base nas dependências definidas, a velocidade de saída do anólito do saco de anodo é ajustada por meio da densidade de corrente usada, da diferença de pressão e da viscosidade do católito, de modo que seja obtido um teor ácido de anólito de pelo menos 50 g/L.
[0015] De acordo com a invenção, um tecido no qual são conhecidas as dependências de sua permeabilidade com relação à viscosidade do católito e à diferença de pressão usada, é selecionado como tecido tipo barreira do saco de anodo no sistema de um grupo de tecidos tipo barreira com diferentes permeabilidades. A velocidade de saída do anólito é ajustada pela densidade de corrente usada, pela diferença de pressão e viscosidade do católito, de modo que o teor ácido do anólito que é removido do saco de anodo seja de pelo menos 50 g/L.
[0016] É essencial para a invenção que o fluxo possa ser principalmente definido com base na densidade do tecido, isto é, a permeabilidade do eletrólito, a qual, além das propriedades do tecido, é definida pela diferença de pressão e viscosidade.
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6/13 [0017] A concentração ácida do anólito pode ser controlada mediante uso de um tecido mais hermético para um eletrólito menos viscoso, que diminui a velocidade de fluxo do espaço catódico para o espaço anódico no interior do saco de anodo, e viceversa, isto é, usando um tecido menos hermético para um eletrólito mais viscoso. A viscosidade do eletrólito, por sua vez, pode ser ajustada para um grau inferior, mediante a concentração do sal metálico no católito, enquanto os outros parâmetros permanecem constantes. Esse ajuste, não necessariamente apresenta significância para o processo. Assim, por exemplo, a variação do teor de Ni no processo pode ser tão baixa quanto cerca de 10 g/L. A concentração de sal metálico no católito, por sua vez, pode ser ajustada através do ajuste da velocidade de circulação do católito. A figura 1 mostra um fluxograma do processo.
[0018] A concentração ácida, desse modo, se estabelece em um nível específico, o qual depende da velocidade de saída do eletrólito (que é tão alta quanto o fluxo do eletrólito dentro do saco de anodo) e do fluxo usado; assim, por exemplo, em um processo em que o fluxo total alimentado dentro de um tanque eletrolítico é de 16000 A, e o fluxo de eletrólito dentro dos sacos de anodo totaliza 0,33 m3/h, a concentração ácida do anólito será de cerca de 80 g/L.
[0019] Numa aplicação do método, a concentração do sal metálico no católito e/ou a viscosidade do católito são medidas e a velocidade de circulação do católito será aumentada, caso a concentração do sal metálico no católito e/ou a viscosidade do católito excederem um valor limite predefinido, e a velocidade de circulação do católito será reduzida, caso a concentração do sal metálico no católito e/ou a viscosidade do católito ficarem abaixo de um valor limite predefinido.
[0020] Numa aplicação do método, a diferença de pressão é ajustada mediante mudança da diferença de altura entre os níveis de fluido do anólito e católito.
[0021] Numa aplicação do método, o anólito é removido de cada saco de anodo mediante transbordamento, de modo que para proporcionar uma pressão hidrostática, o nível do anólito é mantido mais baixo que o nível do católito. Isso proporciona uma pressão hidrostática suficientemente alta, o que provoca um fluxo de eletrólito proveniente do lado do católito para os sacos de anodo, evitando a migração de prótons
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7/13 do anólito de volta para o lado do católito, isto é, do espaço anódico para o espaço catódico.
[0022] Numa aplicação do método, o anólito é removido de cada saco de anodo por meio de um tubo de transbordamento, em que a parte superior do tubo define o nível do anólito no saco de anodo. A disposição da posição da parte superior do tubo de transbordamento no interior do saco de anodo de forma precisa define o nível máximo de anólito no saco de anodo. A ocorrência de danos no saco de anodo é fácil de observar, quando o nível de anólito no saco de anodo se eleva mais alto do que o normal, e o fluxo do anólito para o tubo de transbordamento aumenta em um grau excepcional, o que é de fácil observação e propicia o início de consequentes medidas de correção.
[0023] Numa aplicação do método, o anólito é levado dos tubos de transbordamento para um coletor e, depois, para um tanque de coleta.
[0024] Numa aplicação do método, o anólito é removido de cada saco de anodo por meio de um primeiro tubo de sucção.
[0025] Numa aplicação do método, oxigênio e uma névoa de ácido são sugados do saco de anodo.
[0026] Numa aplicação do método, oxigênio e a névoa de ácido são sugados do saco de anodo através de um primeiro tubo de sucção, de um segundo tubo de sucção e/ou através do tubo de transbordamento.
[0027] Numa aplicação do método, o metal para o presente processo de eletroextração é níquel, cobalto ou manganês, e o sal metálico é o sulfato do respectivo metal.
[0028] Numa aplicação do sistema, o sistema inclui um dispositivo de medição da concentração do sal metálico no católito, e um dispositivo de ajuste da velocidade de circulação dispositivo católito, com base na concentração medida.
[0029] Numa aplicação do sistema, o dispositivo de remoção do anólito inclui um tubo de transbordamento para cada saco de anodo, cujo tubo de transbordamento se abre na área da parte superior o saco de anodo, definindo o nível do anólito no saco de anodo, de modo que o nível do anólito seja inferior ao nível do católito.
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8/13 [0030] Numa aplicação do sistema, o sistema inclui um coletor para receber o anólito que é coletado pelos tubos de transbordamento.
[0031] Numa aplicação do sistema, o sistema inclui um tanque de coleta para receber o anólito proveniente do coletor.
[0032] Numa aplicação do sistema, o saco de anodo inclui um primeiro tubo de sucção para sugar o anólito e, possivelmente, o oxigênio e a névoa de ácido do saco de anodo.
[0033] Numa aplicação do sistema, o saco de anodo inclui um segundo tubo de sucção para sugar o anólito, o oxigênio e a névoa de ácido do saco de anodo.
Relação de Figuras [0034] A seguir, a invenção será descrita em maiores detalhes mediante exemplos de aplicação e fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais:
- a figura 1 mostra um fluxograma do processo;
- a figura 2 mostra esquematicamente a seção transversal de uma parte do tanque eletrolítico que pertence a uma aplicação do sistema de eletrólise, de acordo com a invenção;
- a figura 3 mostra a seção transversal II-II do tanque indicado na figura 1;
- as figuras 4-6 mostram os valores de permeabilidade medidos em três diferentes alturas dos níveis de fluido (isto é, três diferentes diferenças de pressão) de um primeiro tecido tipo barreira (Tecido 1), em cinco diferentes valores de viscosidade do católito, e os gráficos de dependência da viscosidade e permeabilidade que são definidos com base nos valores medidos;
- as figuras 7-9 mostram os valores de permeabilidade medidos em três diferentes alturas dos níveis de fluido (isto é, três diferentes diferenças de pressão) de um segundo tecido tipo barreira (Tecido 2), em cinco diferentes valores de viscosidade do católito, e os gráficos de dependência da viscosidade e permeabilidade que são definidos com base nos valores medidos; e
- a figura 10 mostra o efeito da diferença de níveis de fluido (a diferença de pressão) sobre a permeabilidade dos Tecidos 1 e 2.
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Descrição Detalhada da Invenção [0035] A figura 1 é uma vista esquemática geral do sistema de eletrólise que é adequado para eletroextração de um metal, tal como, níquel, cobalto ou manganês, de um eletrólito contendo sais do dito metal. O eletrólito é trazido dentro de um tanque eletrolítico de um recipiente de circulação, e o católito é removido do tanque mediante transbordamento de volta para o recipiente de circulação. Um eletrólito rico é adicionado ao recipiente de circulação. O anólito é removido do tanque eletrolítico, do interior de sacos de anodo, e levado para dissolução. Oxigênio e uma névoa de ácido são removidos dos sacos de anodo para purificação e o oxigênio é posteriormente levado para dissolução. Nos tanques, onde são usados catodos permanentes, e em cujas superfícies uma suficiente quantidade de metal a ser eletroextraída foi precipitada, os catodos permanentes são periodicamente removidos do tanque eletrolítico; o metal é removido da superfície do catodo e os catodos permanentes são retornados novamente para o tanque. Nos tanques, onde lâminas de partida são usadas e em cujas superfícies uma suficiente quantidade de metal a ser eletroextraída foi precipitada, as lâminas de partida são periodicamente removidas do tanque eletrolítico, e novas lâminas de partida são colocadas no tanque.
[0036] As figuras 2 e 3 mostram uma parte do tanque eletrolítico (1). O tanque (1) contém um determinado número de anodos (2) e um determinado número de catodos (3), dispostos alternadamente. Os anodos (2) são anodos de chumbo, de ligas de chumbo, anodos de DSA (Anodos Dimensionalmente Estáveis) ou anodos de titânio. Os catodos (3), preferivelmente, são catodos permanentes, que são fabricados de aço especial resistente a ácidos, titânio ou lâminas de níquel de partida, que são feitas para a finalidade mencionada.
[0037] Com referência à figura 3, os anodos (2) se dispõem interiormente aos sacos de anodos (4) que permeiam o eletrólito de uma maneira controlada. Os catodos (3) são dispostos livremente no interior do tanque. O saco de anodo (4) define um espaço anódico interno (5) no seu interior e um espaço catódico externo livre (6) fora do mesmo, onde se localizam os catodos (3). O metal é precipitado na superfície dos catodos (3) e oxigênio e ácido são gerados nos anodos (2).
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10/13 [0038] O pH do anólito (7) no saco de anodo (4) (pH < 1) é inferior ao do católito (8) (pH de cerca de 3-4) no espaço catódico (6). O eletrólito flui de forma contínua do espaço catódico para o espaço anódico no interior do saco de anodo, para constituir o anólito. O sistema compreende um dispositivo para alimentação do católito dentro do espaço anódico e remoção do mesmo do tanque mediante transbordamento ou sucção (não mostrado).
[0039] Para remoção do anólito separadamente de cada saco de anodo, um tubo de transbordamento (9) é disposto para cada saco de anodo (4), em que a sua parte superior (10) se abre na área da parte superior do saco de anodo (4). A posição da dita parte superior (10) do tubo de transbordamento define o nível do anólito no saco de anodo, de modo que o nível do anólito seja mais baixo que o nível do católito por uma distância (H). A diferença (H) dos níveis de católito e anólito provoca uma diferença de pressão. O eletrólito flui através de um tecido tipo barreira em uma determinada velocidade de fluxo, que depende de suas propriedades de permeação e que pode ser de até 1-100 L/m2/h.
[0040] A figura 2 também mostra que o saco de anodo (4) pode incluir um primeiro tubo de sucção (12) para remoção do anólito, oxigênio e névoa de ácido, mediante sucção. O saco de anodo pode ainda incluir um segundo tubo de sucção (13) para remoção do anólito, oxigênio e névoa de ácido do saco de anodo, mediante sucção. O saco de anodo pode ser vedado e impermeável a gás acima do nível de fluido.
[0041] Para remoção do anólito, oxigênio e névoa de ácido do saco de anodo, podem ser consideradas três disposições:
1) o anólito é removido por transbordamento através do tubo de transbordamento (9) e o oxigênio e a névoa de ácido são removidos pelo primeiro tubo de sucção (12) ou, também, através do tubo de transbordamento (9);
2) o anólito é removido pelo segundo tubo de sucção (13), através do qual o oxigênio e a névoa de ácido são também removidos;
3) o anólito é removido pelo segundo tubo de sucção (13) e o primeiro tubo de sucção (12) é usado para remover o anólito, o oxigênio e a névoa de ácido.
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11/13 [0042] Para o presente processo, o material de tecido tipo barreira do saco de anodo é selecionado com base em um desejado grau de concentração ácida do anólito, de modo que a permeabilidade do tecido tipo barreira seja:
X = ί(Δρ, τ), onde:
- Δρ é a diferença de pressão; e
- τ é a viscosidade do católito.
[0043] De modo correspondente, a concentração ácida do anólito é:
C = f (X, I), onde:
- I é a quantidade de corrente elétrica usada.
[0044] Para o presente processo, pode ser selecionada uma alta concentração ácida do anólito e para se conseguir isso, pode ser selecionado um adequado material de tecido tipo barreira. No presente processo, são feitos esforços para se manter a mesma viscosidade do católito, mediante ajuste da velocidade de circulação do católito.
[0045] Uma desejada permeabilidade do tecido tipo barreira é obtida por um tecido tipo barreira feito de polímero ou microfibra, e por uma correta seleção de filamentos, tecelagem e revestimento. A permeabilidade do eletrólito pode ser também otimizada mediante calandragem. Ao selecionar um adequado tecido, o desejado teor de ácido pode ser obtido; o alto teor de ácido não pode ser obtido por meio de outros parâmetros, a menos que o tecido seja suficientemente denso.
Exemplo 1 [0046] Para provar que uma alta concentração ácida de anólito pode ser obtida, foram realizados dois testes em escala de bancada para a eletroextração de níquel, mediante uso de tecidos de saco de anodo que apresentavam diferentes permeabilidades de eletrólito. Assim, foram usados dois tecidos tipo barreira A e B, que apresentavam as seguintes permeabilidades de eletrólito: 280 mL/h para o tecido A e 2070 mL/h para o tecido B, por saco de anodo, para um eletrólito, que tinha uma concentração de NiSO4 de cerca de 70 g/L. Três sacos de anodos (anodos de chumbo) e dois catodos (lâminas de
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12/13 partida) foram acomodados em uma cuba, cujo volume foi de 27 litros. O anólito foi removido por transbordamento e o transbordamento do catodo foi ajustado nas diferenças de altura (H) de 30 e 20 mm, provocando pressões hidrostáticas para os tecidos A e B, respectivamente, dos sacos. O católito foi circulado e foi adicionado eletrólito fresco ao tanque, numa quantidade tão grande quanto a quantidade de anólito que foi removida dos sacos de anodo. A temperatura do eletrólito foi de 570C. A densidade de corrente foi de 200 A/m2 e a corrente da cuba para o tecido A foi de 23A e para o tecido B de 22A. A velocidade de circulação do católito foi de 6L/h. Para o eletrólito, cuja concentração de níquel foi de 106 g/L, a remoção total do anólito da cuba durante o teste foi de 0,34 L/h para o tecido A e de 3,4 L/h para o tecido B. O resultado final foi que as concentrações ácidas do anólito foram de 122 g/L para o tecido A e de 28 g/L para o tecido B no final dos testes. Os testes mostraram que a alta concentração ácida do anólito pode ser obtida, mediante correto uso dos parâmetros do processo.
[0047] As figuras 4-6 mostram para os dois diferentes tecidos, Tecido 1 e Tecido 2 (que são diferentes do Tecido do Exemplo acima), valores de permeabilidade medidos em três diferentes alturas de níveis de fluido (isto é, três diferentes diferenças de pressão) em cinco diferentes valores de viscosidade do católito, e os gráficos de dependência de viscosidade e permeabilidade definidos com base nos ditos valores medidos.
[0048] Os gráficos incluem a permeabilidade do eletrólito (litro/hora/m2) como uma função da viscosidade (cP, isto é, mPa/s). Os gráficos são adaptados para uma função exponencial de amortecimento, que compreende três parâmetros, “ye”, “a” e “b”:
f(X) = yo + ae-'! onde:
η é a viscosidade ou o eixo X, e X é a permeabilidade ou o eixo Y.
[0049] No ajuste dos parâmetros, os seguintes valores foram obtidos:
| Tecido 1 | |||
| H (cm) | 10 | 15 | 19 |
| y0 | 32,8 | 45,4 | 50,6 |
| a | 1183,7 | 1292,9 | 611,3 |
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13/13
| b | 2,8 | 2,5 | 1,6 |
| Tecido 2 | |||
| H (cm) | 10 | 15 | 19 |
| y0 | 7,7 | 13,4 | 14,5 |
| a | 68,2 | 163,0 | 144,8 |
| b | 1,1 | 1,5 | 1,2 |
[0050] A figura 10 mostra o efeito da diferença da altura (H) dos níveis de fluido (isto é, a diferença de pressão) do Tecido 1 e Tecido 2 quanto à permeabilidade a um valor de viscosidade específica de 2,73 composição, quando o teor de Ni do católito é de 87 g/L.
[0051] A invenção não se limita somente aos exemplos de aplicação descritos acima, sendo que muitas modificações são possíveis dentro da ideia inventiva definida pelas reivindicações anexas.
Claims (8)
1. Método para eletroextração de níquel a partir de um eletrólito que contém sulfato de níquel em um tanque eletrolítico (1), o qual compreende um determinado número de anodos (2) e um determinado número de catodos (3) que se encontram dispostos alternadamente, cada anodo (2) sendo disposto no interior de um saco de anodo (4), o saco de anodo consistindo em um material que permeia o eletrólito de uma maneira controlada e definindo no seu interior um espaço anódico (5) e no seu exterior um espaço catódico livre, onde os catodos (3) estão localizados, por meio do que níquel é precipitado sobre a superfície do catodo e são gerados ácido e oxigênio sobre os anodos, e os íons hidrogênio gerados sobre o anodo são impedidos de entrar através do tecido tipo barreira por meio de uma diferença de pressão, de modo que o eletrólito flua de modo constante do espaço catódico para o espaço anódico no interior do saco de anodo; e o católito é alimentado para dentro do espaço catódico do tanque eletrolítico, removido deste como um transbordamento e recirculado de volta para dentro do espaço catódico, e o anólito é removido separadamente de cada saco de anodo na forma de transbordamento ou por sucção, e em que, como o material do saco de anodo, um tecido tipo barreira é selecionado de um grupo de tecidos tipo barreira com diferentes permeabilidades, caracterizado pelo fato de que as dependências da permeabilidade do tecido tipo barreira em relação à viscosidade do católito e à diferença de pressão utilizadas são determinadas e, com base nessas dependências determinadas, a velocidade de saída do anólito a partir do saco de anodo é ajustada pela densidade de corrente utilizada, pela diferença de pressão e pela viscosidade do católito, de modo que seja obtido um teor de ácido do anólito de pelo menos 122 g/L; e pelo fato de que são medidas a concentração de sulfato de níquel no católito (8) e/ou a viscosidade do católito e a velocidade de circulação do católito é aumentada se a concentração de sulfato de níquel no católito e/ou a viscosidade excederem um valor limite predefinido, e a velocidade de circulação do católico é reduzida se a concentração de sulfato de níquel no católito e/ou a viscosidade do católito ficarem abaixo do valor limite predefinido.
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2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a diferença de pressão é ajustada modificando a diferença de altura entre os níveis de fluido do anólito e do católito.
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3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o anólito (7) é removido de cada saco de anodo (4) por transbordamento, de modo que, para fornecer pressão hidrostática, o nível do anólito é mantido inferior ao nível do católito.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o anólito (7) é removido de cada saco de anodo (4) por meio de um tubo de transbordamento (9), sua parte superior (10) definindo o nível do anólito no saco de anodo.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o anólito (7) é transportado dos tubos de transbordamento (9) para um coletor (11).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o anólito (7) é removido de cada saco de anodo (4) por meio de um primeiro tubo de sucção (12).
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que uma névoa de oxigênio e/ou de ácido é sugada do saco de anodo (4).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a névoa de oxigênio e/ou ácido é sugada do saco de anodo (4) através do primeiro tubo de sucção (12), do segundo tubo de sucção (13) e/ou do tubo de transbordamento (9).
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