BRPI1100327B1

BRPI1100327B1 - Método para a recuperação de níquel e cobalto

Info

Publication number: BRPI1100327B1
Application number: BRPI1100327-8A
Authority: BR
Inventors: Dreisinger David; Clucas James
Original assignee: Incor Technologies Limited
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2018-05-02
Also published as: BRPI1100327A2; CU20120142A7; AU2011235562B2; CO6630174A2; WO2011120127A1; CU23964B1; RS59334B1; EP2553129A1; EP2553129A4; EP2553129B1

Abstract

método para a recuperação de níquel e cobalto. em vários aspectos, a invenção fornece processos que utilizam níveis relativamente baixos de ácido para lixiviar minérios pobres de níquel, incluindo processos que proporcionam níveis relativamente elevados dq extraçâo de níquel e cobalto de minérios de níquel laterítico, juntamente com níveis relativamente baixos de extração de ferro.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA A RECUPERAÇÃO DE NÍQUEL E COBALTO (51) Int.CI.: C22B 3/00 (30) Prioridade Unionista: 01/04/2010 US 61/341,645 (73) Titular(es): INCOR TECHNOLOGIES LIMITED (72) Inventor(es): DAVID DREISINGER; JAMES CLUCAS

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MÉTODO PARA A RECUPERAÇÃO DE NÍQUEL E COBALTO Campo técnico da invenção [0001] A invenção se relaciona aos métodos para recuperação de níquel e cobalto de minérios pobres, incluindo os métodos de usar níveis de inanição de ácido por períodos prolongados de tempo, para lixiviar níquel e cobalto a partir de minérios pobres que também contêm ferro.

Fundamentos da invenção [0002] Minérios de níquel laterítico são minérios oxidados ou desgastados que normalmente ocorrem em áreas tropicais, onde tem havido uma oportunidade de transformação mineralógica da jazida mineral original a um perfil laterítico. Imagina-se que o níquel laterítico seja uma fonte crescente de níquel para o mercado mundial, devido a recursos inadequados de depósitos de sulfureto de níquel.

[0003] Os depósitos de níquel laterítico se incluem amplamente em duas categorias, depósitos de laterita limonita e depósitos de laterita saprolítica. Os depósitos de limonita têm níquel contido substancialmente dentro de um mineral de ferro oxi-hidróxido chamado goetita. A recuperação de níquel a partir desses minérios de limonita geralmente requer tratamento do minério inteiro, usando hidrometalurgia (embora em alguns casos a atualização física possa ser possível), possivelmente após um tratamento inicial pirometalúrgico. A rota hidrometalúrgica direta geralmente aplicada é lixiviação ácida de alta pressão (HPAL). Este processo geralmente usa lixiviação em autoclave da limonita a ~245-270°C com ácido sulfúrico, para dissolver a goetita e a hematita reprecipitada. O níquel e cobalto contidos no mineral goetita são liberados durante a lixiviação ácida de alta pressão e, posteriormente, recuperados da solução, depois de uma separação de sólido-líquido, purificação da solução e recuperação de um produto de níquel (por exemplo, catodo de níquel-metal, metal de níquel ou pó de óxido de níquel, precipitado de hidróxido misto, ou precipitado de sulfeto misto). Um processo alternativo é o processo Caron, que primeiro sujeita a limonita a um processo de torrefação por redução para recristalizar a goetita em hematita e reduzir o níquel, cobalto e um pouco de ferro para o estado metálico.

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As cinzas da torrefação por redução são então lixiviadas oxidativamente em uma solução de carbonato de amônia-amônio para dissolver o níquel e o cobalto. Esta solução então avança para a recuperação de metal de níquel e cobalto.

[0004] Os depósitos de laterita saprolítica contêm minerais básicos que estão concentrados em silicatos de magnésio. Os silicatos de magnésio consomem quantidades excessivas de ácido em HPAL. O processo Caron pode ser utilizado para os saprolitos, mas a recuperação é geralmente baixa. Normalmente, é aplicada fundição aos saprolitos, para produzir um produto Fe-Ni (níquel de ferro), ou um resíduo metálico de Ni-Co-S. O produto de níquel de ferro pode ser usado para fazer aço inoxidável e o resíduo metálico de níquel-cobaltoenxofre pode ser refinado em metal níquel e cobalto.

[0005] Em geral, processos que envolvem a sulfatação requerem o uso de ácido sulfúrico aquoso ou concentrado, ou podem ser conduzidos com gases sulfurosos (dióxido de enxofre e trióxido de enxofre) como o agente de sulfatação (Canterford, J.H. (1975), “The Treatment of Nickelferous Laterites”, Minerais Sci. and Eng. 7: 3-17 (Canterford)). Alternativamente, o ácido sulfúrico pode ser produzido in situ pela oxidação de enxofre, pirita, ou outros sulfetos de metais (CA922.903). Esta química do processo combina a oxidação de sulfetos em alta temperatura com a lixiviação em alta temperatura de minérios de laterita. Em muitos casos, os licores de lixivia que são produzidas por processos de sulfatação são altamente contaminadas e há, consequentemente, muitos processos de recuperação que podem ser usados para isolar níquel e cobalto, ou para remover os contaminantes. Por exemplo, o ferro dissolvido pode ser removido usando-se um processo de jarosita, ou um processo de goetita. Outros procedimentos envolvem a cimentação seletiva de níquel por ferro, ou a precipitação seletiva de um produto de um produto de sulfeto de alto gradiente, usando-se pirrotita ativada.

[0006] Processos de lixiviação de laterita atmosférica também têm sido descritos. O uso de um recipiente de pressão de autoclave em alta temperatura, por exemplo, pode ser evitado através da utilização de torrefação misturada, na qual o ácido é adicionado diretamente à alimentação de laterita,

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3/16 seguido pela torrefação (Canterford). Tem sido relatado, entretanto, que a lixiviação ácida sob condições de refluxo em pressão atmosférica resulta na geração de um licor contaminado. Além disso, concentrações de ácido elevadas e tempos de lixiviação prolongados têm sido usados em exemplos, registrando altos níveis de recuperação do níquel e cobalto contidos (Canterford). Um problema com este processo é a geração de diluições residuais, que podem ser difíceis de tratar. Por exemplo, após a recuperação de níquel e cobalto, pode resultar uma solução ácida de sulfato férrico, e o descarte deste licor pode ser problemático (Canterford).

[0007] Em um tratamento de lixiviação atmosférica, como por exemplo, divulgado na US 6.261.527, as reações da lixiviação de limonita podem ser especificadas como se segue:

2FeO(OH) + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 4H2O

NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O

CoO + H2SO4 = CoSO4 + H2O

MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O

ZnO + H2SO4= ZnSO4 + H2O

CuO + H2SO4= CuSO4 + H2O

Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

Cr2O3 + 3 H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3H2O

MnO + H2SO4 = MnSO4 + H2O

MnO2 + SO2 = MnSO4 [0008] O resultado da lixiviação atmosférica de limonitas geralmente é a dissolução de grandes quantidades de ferro, alumínio e outros elementos, juntamente com níquel e cobalto, daí a importância da etapa de lixiviação de saprolito/precipitação de jarosita. A lixiviação de saprolito consome ácido em excesso e conduz a precipitação de jarosita ou precipitados de goetita.

[0009] Para a finalidade de escrever as reações de saprolito, o mineral serpentina pode ser representado como um silicato de magnésio hidratado Mg3[Si2O5](OH)4. Cátions alcalinos são adicionados para fornecer uma espécie de formação de precipitados de alunita e jarosita. Para a finalidade de

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4/16 escrever reações, o cátion alcalino será fornecido pelo cloreto de sódio (NaCI) e jarosita de sódio/alunita serão formados. As reações de saprolito podem ser especificadas como se segue:

Mg3[Si2O5](OH)4 + 3H2SO4 = 3MgSO4 + 2SiO2 + 5H2O 3Fe2(SO4)3 + 2H2O + 2Mg3[Si2O5](OH)4 + 2NaCl =

2NaFe3(SO4)2(OH)6 + 5MgSO4 + 4SO + MgCb 3Al2(SO4)3 + 2H2O + 2Mg3[Si2O5](OH)4 + 2NaCl =

2NaAl3(SO4)2(OH)6 + 5MgSO4 + 4SO + MgCk [0010] Uma modalidade alternativa de lixiviação atmosférica, incorporando a precipitação de goetita, tem sido relatada (Liu, H. et al. (2004), “Atmospheric Leaching of Laterites with Iron Precipitation as Goethite”, International Laterite Nickel Symposium - 2004, Ed. Imrie, W.P., et al., TMS (Warrendale), pp. 347-368), na qual nenhuma fonte de cátions alcalinos é fornecida para conduzir a formação de jarosita e alunita.

[0011] Outro processo alternativo envolve a lixiviação direta de minérios de saprolito altamente serpentinizados, usando-se ácido sulfúrico de alta resistência em água doce ou salgada (US 6.379.637; US 6.391.089; e Curlook, W. (2004), “Improvement to the Acid Pressure Leaching of Nickel Laterite Ores”, International Laterite Nickel Symposium - 2004, Ed. Imrie, W.P., et al, TMS (Warrendale), pp. 325-334).

[0012] Há, consequentemente, uma série de processos nos quais grandes quantidades de ácido são aplicadas para extrair uma quantidade substancial de níquel a partir de minérios de níquel laterítico.

Sumário da invenção [0013] A invenção fornece processos que utilizam níveis relativamente baixos de ácido (inanição) para lixiviar minérios pobres de níquel, incluindo processos que proporcionam níveis relativamente elevados de extração de níquel e cobalto de minérios de níquel laterítico, juntamente com níveis relativamente baixos de extração de ferro.

[0014] Em um aspecto, a invenção fornece métodos para recuperação de níquel e/ou cobalto e/ou metais de subprodutos a partir de um

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5/16 minério pobre, tais como minério de níquel laterítico ou um material de resíduo da usina Caron. Estes métodos podem envolver submeter o material a uma lixiviação ácida prolongada com a aplicação de níveis de inanição de ácido. Um álcali pode ser adicionado à mistura de lixiviação para neutralizar a acidez residual na mistura e precipitar metais como ferro, alumínio e cromo como hidróxidos metálicos. O resíduo do minério lixiviado (ou refugo) pode ser separado da solução sem ferro/alumínio/cromo, para recuperar níquel e cobalto, por exemplo, através de um processo de precipitação de hidróxido misto, precipitação de sulfeto misto, extração com solvente/extração eletrolítica, ou extração com solvente e redução por hidrogênio. Em modalidades alternativas, a mistura de lixiviação após a neutralização com álcali pode ser direcionada para um processo de recuperação em polpa, como resina em polpa, de modo a evitar a separação de resíduo de minério lixiviado (refugo de minério) a partir da solução sem ferro/alumínio/cromo, antes da recuperação de níquel e cobalto. As soluções finais e/ou o resíduo de minério lavado (ou refugo) podem ser submetidos a um tratamento ambiental antes do descarte.

Breve descrição das figuras [0015] A Figura 1 é um fluxograma que mostra a lixiviação de um minério pobre com níveis de inanição de ácido, seguido pela neutralização parcial para precipitar os elementos contaminantes, a separação de sólidos de líquidos e a lavagem do resíduo, para produzir uma solução que contém níquel e cobalto, a recuperação de níquel e cobalto e, finalmente, o tratamento ambiental dos resíduos sólidos e efluentes líquidos;

[0016] A Figura 2 é um fluxograma que mostra a lixiviação do minério pobre com níveis de inanição de ácido, seguido pela neutralização parcial para precipitar os elementos contaminantes, o uso de recuperação por troca iônica da resina em polpa para níquel e cobalto e a eluição da resina carregada, para produzir a solução que contém níquel e cobalto, a recuperação de níquel e cobalto e, finalmente, o tratamento ambiental dos resíduos sólidos e efluentes líquidos;

[0017] A Figura 3 é um gráfico que mostra a extração de níquel em

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6/16 função da adição de ácido para a lixiviação de uma amostra de resíduo da usina Caron; e [0018] A Figura 4 é um gráfico que mostra a utilização específica de ácido por unidade de extração de níquel em função da adição de ácido para a lixiviação da amostra de resíduo da usina Caron.

Descrição detalhada da invenção [0019] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um método para a recuperação de níquel, cobalto e metais de subproduto a partir de um minério pobre, mostrado geralmente na Figura 1. O minério pobre pode, por exemplo, ser um minério de níquel laterítico, ou um resíduo do processo, como um resíduo da usina Caron.

[0020] No contexto da invenção, a frase minério pobre pode, por exemplo, referir-se a um minério saprolítico de <1,5% Ni, ou <1% Ni. Tais minérios podem ainda ser caracterizados por uma concentração de Mg de 10% ou mais. Um minério pobre alternativo, por exemplo, resíduo da usina Caron, pode ser material <0,5% Ni e <0,2% Co. Em geral, os minérios pobres são minérios que não são econômicos no tratamento convencional de ferro-níquel ou na fundição de resíduo metálico.

[0021] O minério pode, por exemplo, ser preparado como uma mistura finamente moída utilizando técnicas de mineração, britagem e moagem. No caso de resíduos da usina Caron, os mesmos são geralmente divididos de modo muito fino e não podem não exigir nenhuma redução de tamanho adicional. A mistura pode, por exemplo, ser preparada usando-se água doce, água salgada, água salobra, ou água reciclada. Em modalidades selecionadas, o teor de sólidos da mistura pode estar, por exemplo, na faixa de cerca de 2% a cerca de 65%, ou em um nível onde o conteúdo mínimo de água é adicionado, mantendo as propriedades reológicas aceitáveis para a mistura.

[0022] Os exemplos aqui ilustram modalidades em que se provou possível tratar a mistura com quantidades de inanição de ácido, produzindo uma extração aceitável de níquel e cobalto, sem incorrer em um consumo de ácido desnecessariamente grande. Para fornecer condições aceitáveis para alcançar

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7/16 essa extração, a temperatura de lixiviação por inanição ácida pode variar desde a temperatura ambiente até próximo ao ponto de ebulição da solução de ácido; e o tempo de lixiviação pode variar de algumas horas a alguns dias. O modo de contato do ácido e da mistura pode ser, por exemplo, na forma de um reator atmosférico agitado convencional, um tanque, uma pilha, ou um espessador de recirculação. Em algumas modalidades, o subfluxo e o superfluxo de um espessador de recirculação podem, por exemplo, ser recirculados continuamente para fornecer um contato sólido/líquido adequado.

[0023] Para facilitar a extração de cobalto, um redutor pode ser adicionado à mistura durante a lixiviação. A remoção de ferro da solução pode ser promovida pela adição de um álcali e pelo arejamento, oxigenação, ou adição de um oxidante químico à mistura, para oxidar o ferro ferroso (Fe (III)) em ferro férrico (Fe (II)), de modo que um precipitado contendo ferro possa se formar. A mistura de lixiviação pode incluir sólidos de minério parcialmente lixiviados e uma solução contendo níquel dissolvido, cobalto e vários elementos contaminantes, como ferro, alumínio, silício, cromo, zinco, magnésio, manganês e cobre. Em algumas modalidades, a água de lixiviação pode ser submetida a uma neutralização parcial, para precipitar elementos contaminantes antes de uma etapa de recuperação de níquel. Esta precipitação pode, por exemplo, ser realizada através de uma fonte de álcalis adequada, como calcário, cal, magnésio, carbonato de sódio, hidróxido de sódio, ou qualquer outro álcali. Nas modalidades selecionadas, a temperatura de neutralização parcial pode cair na faixa de ambiente até o ponto de ebulição do ácido. O pH para a neutralização parcial pode variar com a temperatura utilizada e, nas modalidades selecionadas, se enquadrará geralmente na faixa de pH de cerca de 3,5 a cerca de 5,5.

[0024] Após a neutralização parcial, a mistura de lixiviação pode ser submetida a uma separação sólido-líquido e um processo de lavagem, a fim de separar uma solução contendo níquel e cobalto, a partir de sólidos parcialmente lixiviados. Isto pode, por exemplo, ser realizado em espessantes convencionais, ou de alta taxa, ou de leito profundo, arranjados em uma forma de contracorrente para proporcionar a lavagem efetiva dos sólidos. Nas modalidades selecionadas,

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8/16 o número de espessantes de contracorrente pode ser entre 6 e 8. A taxa de lavagem (água de lavagem acrescentada por unidade de solução na mistura de subfluxo do espessador expressa em toneladas de lavagem por tonelada de solução) pode, por exemplo, estar entre cerca de 1,0 e cerca de 3,0, ou no intervalo de cerca de 1,6 a cerca de 2,0. Alternativamente, os sólidos podem ser filtrados e lavados com uma quantidade mínima de água de lavagem necessária para lavar efetivamente o resíduo sólido.

[0025] Um processo alternativo para a recuperação de níquel e cobalto envolve um processo de resina em polpa (Figura 2). O processo de resina em polpa pode envolver o movimento em contracorrente de partículas de resina através de uma série de tanques equipados com telas, para separar as partículas de resina das partículas do material de minério parcialmente lixiviado. O tamanho das partículas de resina pode, consequentemente, ser selecionado para ser mais grosso que as partículas mais grossas dos sólidos da mistura. Pode haver uma série de estágios de adsorção em contracorrente, por exemplo, entre 2 e 10 ou mais, na escala de 3 para 4. Em algumas modalidades uma resina adsorvente adequada para a recuperação de níquel e cobalto seria uma resina do tipo quelação de ácido iminodiacético. Por exemplo, a resina Lanxess TP207 pode ser usada. A resina carregada pode ser recuperada através de triagem (ou outro meio adequado) e direcionada para lavagem e eluição por ácido para a recuperação de níquel e cobalto a partir do eluato.

[0026] Em algumas modalidades, ar ou oxigênio, ou um oxidante químico podem ser adicionados durante o processo de lixiviação, de modo a oxidar o ferro ferroso que é lixiviado. Em qualquer caso, em modalidades alternativas a oxidação de ferro reduzido será necessária durante a lixiviação, ou antes da etapa de resina em polpa. A remoção de ferro e o ajuste de pH podem ser necessários somente se o método de resina em polpa da recuperação de níquel e cobalto for praticado, com resinas específicas. Se a separação sólidolíquido através de espessantes ou filtros for usada, então a remoção de ferro e o ajuste de pH podem ser adiados. Além disso, existem resinas que podem não exigir ajuste de pH (por exemplo, Dowex M4195, por Dow company) que podem

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9/16 ser usadas diretamente para recuperar níquel e cobalto na presença de ferro dissolvido (resinas que são seletivas para níquel e cobalto, de modo que o ferro residual em solução não irá interferir na separação).

[0027] A solução contendo níquel e cobalto recuperada a partir do circuito de separação sólido-líquido ou do circuito de resina em polpa pode ser direcionada para uma etapa de recuperação de produto de níquel e cobalto. Isto pode incluir uma ou mais das etapas de precipitação de hidróxido misto, precipitação de sulfeto misto, extração com solvente, ou recuperação por troca iônica de níquel e cobalto; seguido por eletrólise de metais, precipitação, ou redução a metal.

[0028] Os fluxos ambientais provenientes de processos da invenção podem ser tratados para atender as regulamentações ambientais, incluindo os fluxos provenientes do circuito de separação sólido-líquido, da mistura improdutiva de resina em polpa, e/ou das soluções ou resíduos sólidos da etapa de recuperação de níquel e cobalto. Isto pode, por exemplo, envolver uma neutralização adicional com calcário ou cal, antes da deposição em um reservatório de resíduos.

Exemplos

Exemplo 1. Lixiviação ácida de refugos da usina Caron.

[0029] 100 g de refugos da usina Caron analisando 0,51% Ni e 0,054% Co foram lixiviados em uma série de quatro experimentos. A análise completa do material residual é mostrada na Tabela 1.

Tabela 1. Análise elementar dos refugos da usina Caron.

Al	Ca	Co	Cu	Fe	Mg	Mn	Ni	Zn
%	%	g/t	g/t	%	%	g/t	g/t	g/t
3,39	0,44	538	1144	30,86	3,40	7452	5072	436

[0030] Uma mistura com uma densidade de polpa de 100 g de refugos misturados em 1 L de água foi preparada. Para os quatro experimentos,

10, 25, 50, ou 100 g de ácido sulfúrico concentrado foram adicionados, correspondendo a adições de 100, 250, 500, ou 1.000 kg H₂SOVt de refugo. As extrações correspondentes de níquel e cobalto são apresentadas na Tabela 2. O

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10/16 tempo total de lixiviação foi de 48 h a 50 ^oC.

Tabela 2. Extrações de níquel e cobalto para diferentes quantidades de ácido sulfúrico concentrado adicionado aos refugos da usina Caron.

Teste	Temperatura	Qtd. De Ácido	Extração de Ni	Extração de Co
	CC)	(kg/t)	(%)	(%)
I	50	100	36,51	65,34
II	50	250	52,93	76,47
III	50	500	61,94	82,10
IV	50	1.000	72,19	91,32

[0031] A Figura 3 mostra que a adição de quantidades crescentes de ácido na faixa de 100 a 1.000 kg H₂SOVt de resíduo produz aumentos progressivos na recuperação de níquel. Usando os mesmos dados do teste, o uso específico de ácido em função da adição de ácido é ilustrado na Figura 4 e mostra que com a adição de ácido ainda maior, o uso de ácido aumenta mais de 5 vezes, de 55 para 278 kg H2SOVkg de Ni extraído. A faixa de adição de ácido aceitável pode ser calculada com base em princípios econômicos para cada caso, podendo, por exemplo, cair na faixa de 50 a 300 kg H₂SOVt ou mais especificamente, nas proximidades de 100 kg H2SO4/t.

Exemplo 2. Lixiviação ácida de refugos da usina Caron em Temperatura Variável com Difusão de Oxigênio.

[0032] 100 g de refugos da usina Caron foram misturados em 1 L de água para cada um dos quatro testes a temperaturas de 50 °C a 80 °C, com difusão de oxigênio. 10 g de ácido sulfúrico concentrado foram adicionados a cada teste, correspondendo a 100 kg H₂SOVt de refugos. As extrações correspondentes de níquel e cobalto são apresentadas na Tabela 3. O tempo de lixiviação total foi de 48 h. Há uma vantagem clara na operação a temperatura mais alta em relação à melhor extração no geral de níquel e cobalto.

Tabela 3. Extrações de níquel e cobalto de refugos da usina Caron a diferentes temperaturas.

Teste

Temperatura

Qtd. de Ácido

Adição de O2

Extração de Ni

Extração de Co

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	(°C)	(kg/t)		(%)	(%)
XVI	50	100	Sim	41,90	64,56
XVII	60	100	Sim	45,74	64,11
XVIII	70	100	Sim	51,13	69,73
XIX	80	100	Sim	53,29	70,66

Exemplo 3. Lixiviação ácida de minério níquel saprolítico com 100 e 200 kg H₂SO4/t de minério.

[0033] Um minério níquel saprolítico foi obtido com a composição mostrada na Tabela 4. A amostra de minério foi moída a um tamanho de partícula P80 de 50 μΜ em um moedor de laboratório.

Tabela 4. Análise elementar de um minério de níquel saprolítico.

SiO2	Cu	Zn	Co	Ni	Cr	Mn	Al	Ca	Fe	Mg
%	ppm	ppm	ppm	ppm	ppm	ppm	%	%	%	%
43,05	28	142	122	5108	3407	1194	0,91	0,21	7,77	17,13

[0034] Para cada um dos dois experimentos, 500 g de saprolito foram misturados em 1 L de água deionizada em uma proveta. 50 ou 100 g de ácido sulfúrico concentrado foram adicionados a cada um dos dois testes, correspondendo às adições de ácido de 100 e 200 kg H₂SO₄/t de refugo, respectivamente. O tempo de lixiviação total foi de 48 h a 80 ^oC. Ambas as misturas foram agitadas a 900 rpm. Após a lixiviação ácida, cada mistura foi submetida a uma separação sólido-líquido e lavagem com água deionizada, para separar a solução que contém níquel e cobalto dos sólidos. O volume de lavagem para a adição de 100 kg de H₂SO₄/t de refugo foi de 1.500 mL e após a separação e lavagem, os sólidos tinham uma massa de 462,8 g. O volume de lavagem para a adição de 200 kg de H₂SO₄/t de refugo foi de 2.470 mL e após a separação e lavagem, os sólidos tinham uma massa de 405,78 g.

[0035] Os resultados obtidos foram para realizar a extração de

35,7% de Ni a 100 kg/t de adição de ácido e extração de 50,05% de Ni a 200 kg/t de adição de ácido. Os números comparáveis para cobalto foram 62,16% e

70,92%, respectivamente. Em termos de extração de Fe, apenas 0,25% de Fe foi extraído a 100 kg/t de adição de ácido e 3,16% de Fe foi extraído a 200 kg/t de

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12/16 adição de ácido. Todas as extrações são relatadas como metal em solução versus metal nos 500 g do material original da matéria-prima.

[0036] Em cada caso, o ácido reagiu quase que completamente. Para o primeiro teste (100 kg/t de ácido), o pH final foi de 2,80 (Tabela 5) e no segundo caso (200 kg/t de ácido), o pH foi de 1,25 (Tabela 6), indicando um ácido residual levemente maior em solução. Se o potencial de Redox for alto (por exemplo, +700 mV), então isto pode indicar que MnO₂ em excesso contendo Co pode estar presente nos sólidos. Isso pode dar um valor baixo de extração de Co, que poderia ser melhorado em algumas modalidades através da adição de um redutor solúvel. Por exemplo, dióxido de enxofre pode ser adicionado para efetuar uma redução na oxidação e na lixiviação potenciais de formas oxidadas de manganês e cobalto, através das seguintes reações aceitas:

MnO2 + SO2 = MnSO4 Co2O3 + SO2 + H2SO4 = 2CoSO4 + H2O

Tabela 5. pH e potencial de Redox de mistura de minério de níquel saprolítico em intervalos de tempo diferentes, em que 100 kg de H2SO₄/t de minério foram adicionados.

Amostras
Nome da Amostra	Tempo (h)	pH (80 ^oC)	Redox (80 ^oC, + 200 mV)	V (mL)
VII 0h	0	0,49	573	10
VII 1h	1	1,74	670	7,0
VII 2h	2	2,00	657	8,0
VII 4h	4	2,17	647	8,0
VII 8h	8	2,30	630	8,0
VII 24h	24	2,49	578	8,0
VII 32h	32	2,60	541	7,5
VII 48h	48	2,80	480	510

Tabela 6. pH e potencial de Redox de mistura de minério de níquel saprolítico em intervalos de tempo diferentes, em que 200 kg de H₂SO₄/t de minério foram adicionados.

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Amostras
Nome da Amostra	Tempo (h)	pH (80 ^oC)	Redox (80 ^oC, + 200 mV)	V (mL)
VIII 0h	0	0,04	567	10
VIII 1h	1	1,15	569	7,5
VIII 2h	2	1,45	539	8,0
VIII 4h	4	1,70	518	7,0
VIII 8h	8	1,86	500	7,0
VIII 24h	24	1,42	484	7,0
VIII 32h	32	1,19	409	7,0
VIII 48h	48	1,25	467	470

[0037] O consumo de ácido calculado dos principais elementos dissolvidos em solução é relatado nas Tabelas 7 e 8. Para os 100 kg/t de adição de ácido, os metais solúveis (Al, Ca, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni e Zn) representaram

79,9 kg/t de consumo de ácido (Tabela 7). A diferença se dá provavelmente devido à formação de um pouco de gesso e, possivelmente, um pouco de jarosita durante a lixiviação (CaSO₄.2H₂O e NaFe₃(SO₄)₂(OH)₆). Estes precipitados sólidos consumem ácido (sulfato) em sua química de formação.

Tabela 7. Proporção de massa para a mistura de minério de níquel saprolítico em que 100 kg de H₂SO₄/t de minério foram adicionados.

		Al	Ca	Co	Cu	Fe	Mg	Mn	Ni	Zn
Entrada	Massa/Vol.
Amostra de entrada	500	0,91	0,21	122	28	7,77	17,13	1194	5108	142

Unidades	Total	4,550	1,050	0,061	0,014	38,85	85,65	0,597	2,554	0,071

Saída

Resíduo	462,8	0,87	0,08	72	46	8,06	16	489	3544	114
Soluções
VII 1h	7,0	548,4	517,9	22,27	4,91	1789	5745	206,83	725,01	12,91
VII 2h	8,0	542,2	516,3	26,01	5,14	1652	6308	241,32	756,05	14,40
VII 4h	8,0	543,4	518,4	29,41	5,40	1476	6823	276,18	797,79	15,83
VII 8h	8,0	514	524,7	31,35	5,34	1243	7283	306,97	842,58	16,75
VII 24h	8,0	476,6	524,9	36,90	4,90	382	7711	352,96	897,08	18,14
VII 32h	7,5	417,4	506	36,75	4,44	165,15	8044,5	372,72	925,19	17,34
VII 48h	510,0	429,5	502,2	44,91	4,28	70,78	9480,1	460,01	1102,84	14,23

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VII Lavagem	1500,0	69,4	279,2	9,06	0,62	5,09	2144,8	85,73	207,32	2,87

Unidades

Resíduo		4,026	0,370	0,033	0,021	37,302	74,048	0,226	1,640	0,053
Soluções		0,004	0,004	0,000	0,000	0,013	0,040	0,001	0,005	0,000
VII 2h		0,004	0,004	0,000	0,000	0,013	0,050	0,002	0,006	0,000
VII 4h		0,004	0,004	0,000	0,000	0,012	0,055	0,002	0,006	0,000
VII 8h		0,004	0,004	0,000	0,000	0,010	0,058	0,002	0,007	0,000
VII 24h		0,004	0,004	0,000	0,000	0,003	0,062	0,003	0,007	0,000
VII 32h		0,003	0,004	0,000	0,000	0,001	0,060	0,003	0,007	0,000
VII 48h		0,219	0,256	0,023	0,002	0,036	4,835	0,235	0,562	0,007
VII Lavagem		0,104	0,419	0,014	0,001	0,008	3,217	0,129	0,311	0,004

Total	4,373	1,069	0,071	0,025	37,397	82,426	0,603	2,552	0,065

Proporção (DENTRO- FORA)/DENTR O (%)	3,9	-1,8	-16,8	-76,0	3,7	3,8	-1,0	0,1	8,4

Extração (%)	7,62	66,57	62,16	23,91	0,25	9,78	63,13	35,70	17,33

Consumo de ácido (g)	1,89	1,71	0,06	0,01	0,25	33,80	0,67	1,52	0,02

Consumo de ácido total	39,9 g
	79,9	kg/t

[0038] Similarmente, para o teste a 200 kg H₂SO₄/t, o cálculo do consumo de ácido apresentou um valor de 161 kg/t saprolito (Tabela 8). O consumo de ácido é (como esperado) em grande parte conduzido pela dissolução de magnésio. Os outros contribuintes importantes são Al, Ca, Fe, Mn e Ni. Um menor consumo de ácido é atribuído a Co, Cu, Zn.

Tabela 8. Proporção de massa para a mistura de minério de níquel saprolítico em que 200 kg H₂SO₄/t de minério foram adicionados.

		Al	Ca	Co	Cu	Fe	Mg	Mn	Ni	Zn
Entrada	Massa/Vol.
Amostra de entrada	500	0,91	0,21	122	28	7,77	17,13	1194	5108	142

Unidades	Total	4,55	1,05	0,06	0,01	38,85	85,65	0,60	2,55	0,07

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Saída
Resíduo	405,78	0,8	0,09	62	38	7,98	14	450	2946	93
Soluções
VII 1h	7,5	994,9	564,3	42,32	11,40	4008,71	15126,1	407,06	1276,66	84,24
VII 2h	8,0	1001,3	522,6	45,67	12,07	4071,93	16975	444,95	1358,20	91,80
VII 4h	7,0	937,8	537,6	44,31	11,42	3764,44	17258,4	437,09	1320,96	87,04
VII 8h	7,0	930,3	529,3	45,14	11,44	3575,25	17729,3	444,96	1311,89	88,96
VII 24h	7,0	862,7	540,1	44,19	11,00	2399,43	18093,3	435,67	1329,15	85,22
VII 32h	7,0	836,3	566,5	43,78	10,69	1985,37	17935,4	428,21	1335,31	85,31
VII 48h	470,0	980,8	564,8	51,74	12,44	1523,15	21540,6	498,51	1588,19	92,00
VII Lavagem	2470,0	112,8	166,3	6,89	1,47	148,79	2445,6	59,53	192,01	11,54

Unidades

Resíduo		3,246	0,365	0,025	0,015	32,381	56,809	0,183	1,195	0,038
Soluções		0,007	0,004	0,000	0,000	0,030	0,113	0,003	0,010	0,001
VII 2h		0,008	0,004	0,000	0,000	0,033	0,136	0,004	0,011	0,001
VII 4h		0,007	0,004	0,000	0,000	0,026	0,121	0,003	0,009	0,001
VII 8h		0,007	0,004	0,000	0,000	0,025	0,124	0,003	0,009	0,001
VII 24h		0,006	0,004	0,000	0,000	0,017	0,127	0,003	0,009	0,001
VII 32h		0,006	0,004	0,000	0,000	0,014	0,126	0,003	0,009	0,001
VII 48h		0,461	0,265	0,024	0,006	0,716	10,124	0,234	0,746	0,043
VII Lavagem		0,279	0,411	0,017	0,004	0,368	6,041	0,147	0,474	0,029

Total	4,0263	1,0650	0,0684	0,0254	33,6093	73,7203	0,5828	2,4737	0,1133

Proporção (DENTRO- FORA)/DEN TRO (%)	11,5	-1,4	-12,2	-81,4	13,5	13,9	2,4	3,1	-59,5

Extração (%)	17,14	66,65	70,92	71,23	3,16	19,74	67,03	50,05	106,39

Consumo de Ácido (g)	4,25	1,71	0,07	0,02	3,23	68,24	0,71	2,14	0,11

Consumo de Ácido Total	80,5	g
	161,0	kg/t

[0039] Os níveis de Ni, Co, Zn, Cu e Mn aumentaram durante cada exemplo de lixiviação. O nível de Mg começa alto e termina mais alto, como a principal fonte de consumo de ácido. O nível de Al na solução chega ao ponto máximo e entra em declínio lentamente para o exemplo de 100 kg/t, ao passo que é praticamente inalterado no final do exemplo de 200 kg/t. O nível de Fe na solução chega ao ponto máximo a 1.789 mg/L para o exemplo de 100 kg/t e cai

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16/16 para 71 mg/L. Isto é devido à hidrólise de Fe₂(SO₄)₃ para formar jarosita, com consequente liberação de ácido. Esta é uma reação favorável, visto que o ácido liberado na precipitação de Fe continua a lixiviar Ni e outros metais. Como resultado quantidades menores de ácido podem ser usadas para obter recuperações razoáveis de níquel e cobalto.

3Fe2(SO4)3 + H2O = 2(H3O)Fe3(SO4)2(OH)6 + 5H2SO4 [0040] Para o exemplo de 200 kg/t, o Fe na solução atingiu o ponto máximo a mais de 4.000 mg/L e caiu para cerca de 1.500 mg/L pela mesma reação.

[0041] Apesar de várias modalidades da invenção serem divulgadas aqui, muitas adaptações e modificações podem ser feitas no escopo da invenção, em conformidade com o conhecimento geral comum daqueles versados na técnica. Tais modificações incluem a substituição de equivalentes conhecidos para qualquer aspecto da invenção, a fim de obter o mesmo resultado consideravelmente da mesma maneira. Os intervalos numéricos incluem os números que definem o intervalo. A palavra compreende é usada aqui como um termo ilimitado, consideravelmente equivalente à frase incluindo, mas não limitado a e a palavra compreende possui um significado correspondente. Conforme utilizadas aqui, as formas singulares um(a) e o(a) incluem referências no plural, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Assim, por exemplo, uma referência a um objeto inclui mais de um desse objeto.

[0042] A citação de referências aqui não é uma admissão de que tais referências são o estado da técnica em relação a presente invenção, nem constitui nenhuma admissão quanto ao conteúdo ou a data destes documentos.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO PARA A RECUPERAÇÃO DE NÍQUEL E COBALTO a partir de um minério pobre, incluindo 7% a 40% de ferro, menos de 1,5% de níquel e menos de 0,2% de cobalto, sendo o método caracterizado pelo fato de que compreende:

a lixiviação de uma mistura do minério pobre, com 50 a 300 kg de ácido por tonelada de minério pobre por 3 horas a 72 horas, a uma temperatura entre ambiente e o ponto de ebulição da solução, para formar uma mistura de lixiviação em que menos de 3,5% do ferro presente no minério pobre é extraído durante a lixiviação;

a adição de um álcali à mistura de lixiviação para ajustar o pH da mistura em um intervalo de 3,5 a 5 e para precipitar os elementos contaminantes, onde uma mistura neutralizada é formada; e um dos dois:

(a) separar uma solução contendo níquel e cobalto da mistura neutralizada; ou (b) extrair níquel e cobalto da mistura neutralizada usando um processo de resina em polpa para formar uma resina carregada;

lavar a resina carregada; e eluir níquel e cobalto da resina carregada, usando um segundo ácido para formar uma solução que contém níquel e cobalto; e recuperar níquel e cobalto da solução que contém níquel e cobalto, onde 60% a 70% do cobalto e 30% a 55% do níquel presentes no minério pobre são recuperados.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ácido é H₂SO₄.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o minério pobre é lixiviado com 100 a 200 kg de ácido por tonelada de minério pobre.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o minério pobre é lixiviado com 100 kg de ácido por tonelada de

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2/2 minério pobre.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação a temperatura é de 80 ^oC.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o minério pobre é um minério de níquel laterítico.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o minério pobre é um refugo do processo.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o refugo do processo é um refugo da usina Caron.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o minério é lixiviado por 24 a 48 horas.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a adição de um redutor durante a lixiviação.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o redutor é dióxido de enxofre.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a aeração ou oxigenação da mistura de lixiviação antes ou durante a adição de um álcali à mistura de lixiviação.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos contaminantes são ferro, alumínio, sílica, cromo, zinco, magnésio, manganês, cobre, ou qualquer combinação dos mesmos.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o álcali é calcário, cal, magnésia, carbonato de sódio, ou hidróxido de sódio.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que menos de 1% do ferro presente no minério pobre é extraído durante a lixiviação.

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Minério de Níquel Laterita ou Refugo da usina Caron

Sólido e Solução para Descarte