BRPI0706852A2

BRPI0706852A2 - método hidrometalúrgico para a precipitação de ferro na forma de hematita a partir de soluções de lixìvia contendo nìquel, colbato e ferro

Info

Publication number: BRPI0706852A2
Application number: BRPI0706852-2A
Authority: BR
Inventors: Bruce James Wedderburn; Michael Rodriguez
Original assignee: Murrin Murrin Operations Pty Ltd
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2011-04-12
Also published as: EP1971697B1; AU2007204591A1; EP1971697A1; CA2636379A1; RU2008130946A; ZA200805617B; WO2007079532A1; AU2007204591B2; EP1971697A4

Abstract

METODO HIDROMETALúRGICO PARA A PRECIPITAçãO DE FERRO NA FORMA DE HEMATITA A PARTIR DE SOLUçõES DE LIXìVIA CONTENDO NìQUEL, COBALTO E FERRO, por se tratar de um método hidrometalúrgico para a precipitação de ferro na forma de hematita a partir de soluções de lixívia contendo níquel, cobalto e ferro, caracterizado pelas etapas de: i) pré-neutralização (12) da solução de lixívia com a adição de um agente neutralizador (14); ii) oxidação do sulfato ferroso em sulfato férrico (16) espargindo ar ou oxigênio na solução resultante da etapa (i) em elevada temperatura; (iii) ajuste do ácido livre e do pH da solução resultante da etapa (ii) em níveis adequados para a precipitação de hematita; iv) adição de granulados de hematita na solução resultante da etapa (iii), mantendo a solução nestas condições por um tempo de permanência tal a completar substancíalmente a conversão do sulfato férrico em precipitado de hematita; v) filtração ou adensamento (24) da solução da etapa (iv) para a remoção do precipitado de hematita; vi) reciclagem de uma porção do precipitado de hematita da etapa (v) para a etapa (iv) como granulados de hematita; e vii) recuperação de níquel e cobalto (26) da solução filtrada.

Description

"METODO HIDROMETALÚRGICO PARA A PRECIPITAÇÃO DE FERRO NAFORMA DE HEMATITA A PARTIR DE SOLUÇÕES DE LIXÍVIA CONTENDONÍQUEL, COBALTO E FERRO"

Campo Técnico

A presente invenção se refere à precipitação de hematita.Particularmente, a presente invenção se refere a um método hidrometalúrgicopara a precipitação de ferro na forma de hematita a partir de soluções contendoníquel e cobalto, sob condições atmosféricas. Mais particularmente, o método dapresente invenção foi desenvolvido para permitir a precipitação de ferro na formade hematita a partir de soluções recuperadas do processamento de lateritas deníquel e/ou sulfetos de níquel.

Fundamentos da Invenção

Nos métodos hidrometalúrgicos de processamento deníquel, o ferro é tipicamente precipitado como oxihidróxido férrico (normalmenteuma geotita) e como um produto hematita a partir de processos de lixívia ácidasob alta pressão de lateritas de níquel. Em algumas situações o ferro é tambémrejeitado como um produto jarosita.

Infelizmente a rejeição do ferro como um oxihidróxidoférrico também resulta em uma co-precipitação significativa dos produtos valiososníquel e cobalto. Isto conduz ou a perdas metalúrgicas ou requer oreprocessamento dos resíduos de ferro para recuperar os valiosos níquel ecobalto.

A rejeição do ferro como um produto hematita nosprocessos de lixívia ácida sob alta pressão utilizada para as lateritas de níquelrequer a utilização de temperaturas da ordem de 250°C e pressões da ordem de45 Bar. O processo, pela sua natureza específica, envolve a utilização deequipamentos dispendiosos. Estes equipamentos também são caros de seremmantidos e apresentam altos custos operacionais associados.

O processo jarosita, embora tendo menores perdas deníquel e cobalto em função de melhores coeficientes de separação, pode ser umprocesso caro. O processo jarosita tipicamente requer a utilização de um catíonadequado (tal como Na+, K+ ou NH41") em conjunto com elevada temperatura e/oupressão.

Adicionalmente às perdas de níquel e cobalto associadascom a formação de oxihidróxido férrico e hidróxido férrico, os maiores problemasdestes processos são as taxas ineficientes de filtração, as características desedimentação do adensador e as características de densidade de fluxoalcançáveis pelo adensador. O hidróxido férrico em particular, e em menorextensão o oxihidróxido férrico, tendem a apresentar estruturas abertas, queincorporam grandes quantidades de metais básicos. Também os sólidosapresentam uma baixa densidade. As baixas densidades de fluxo do adensadorimpactam nos equipamentos de processamento e também no volume de resíduosque necessita ser descartado.

A hematita é um dos produtos de ferro mais aceitáveispara armazenamento intermediário ou descarte. Isto se dá em função de sua altaestabilidade termodinâmica, sua alta densidade (4,9 a 5,3 g/cm3), seu alto teor deferro (60% - 70%) e a sua baixa adsorção de água e metais básicos.

Os métodos para o gerenciamento de ferro em sistemashidrometalúrgicos tem sido discutidos na literatura, veja, por exemplo, Queneauand Weir (1986), "Control of iron during hydrometallurgical processing ofnickeliferous Iaterite ores", em Iron Control in Hydrometallurgy, Dutrizac, J. E. andMonhemius, A. J. Eds., Ellis Horwood Limited, Chichester, UK, pp. 76-105, eWhittington and Muir (2000), "Pressure Acid Leaching of Nickel Laterites: AReview", Min. Pro. Ext. Met. Rev., Vol 21, pp527 - 600, at 558 - 565.

O método da presente invenção apresenta umprocedimento para superar substancialmente os problemas das artes prévias oupelo menos providencia uma alternativa utilizável.

A discussão prévia sobre os fundamentos da arte temapenas o objetivo de facilitar o entendimento da presente invenção. Deve serentendido que a discussão não é um reconhecimento ou admissão de quequalquer um dos materiais referenciados fez parte do conhecimento geral comumna Austrália na data prioritária da aplicação.

Através desta especificação, a não ser que o contexto orequeira de outra forma, a palavra "compreende" ou variações tais como"compreender" ou "compreendendo", serão entendidas como contendo a inclusãode um dito inteiro ou grupo de inteiros, mas não a exclusão de qualquer outrointeiro ou grupo de inteiros.

Descrição da Invenção

De acordo com a presente invenção, está providenciadoum método hidrometalúrgico para a precipitação de ferro na forma de hematita apartir de soluções de Iixivia contendo níquel, cobalto e ferro, o métodocompreendendo as etapas de:

(i) pré-neutralização da solução de lixívia com a adição deum agente de neutralização;

(ii) oxidação de sulfato ferroso em sulfato férricoespargindo ar ou oxigênio na solução resultante da etapa (i) em elevadatemperatura;

(iii) ajuste do ácido livre e do pH da solução resultante daetapa (ii) em níveis adequados para a precipitação de hematita;

(iv) adição de granulados de hematita na soluçãoresultante da etapa (iii), mantendo a solução nestas condições por um tempo depermanência tal a completar substancialmente a conversão do sulfato férrico emprecipitado de hematita;

(v) filtração ou adensamento da solução da etapa (iv) paraa remoção do precipitado de hematita;

(vi) reciclagem de uma porção da hematita da etapa (v)para a etapa (iv) como granulados de hematita; e

(vii) recuperação de níquel e cobalto da solução filtrada.

Preferencialmente, a oxidação de sulfato ferroso emsulfato férrico na etapa (ii) ocorre em uma temperatura dentro da faixaaproximada de 60°C a 150°C.

Ainda preferencialmente, a oxidação de sulfato ferroso emsulfato férrico na etapa (ii) ocorre em uma temperatura dentro da faixaaproximada de 60°C a 100°C.

A concentração de ácido livre é preferencialmente menorque aproximadamente 10 g/L.O pH da solução resultante da etapa (ii) é mantidopreferencialmente abaixo de aproximadamente 2,5 para evitar a precipitação deoxihidróxido férrico.

Ainda preferencialmente, a temperatura da solução daetapa (iv) é mantida entre aproximadamente 60°C e 150°C durante a precipitaçãoda hematita.

Ainda assim preferencialmente, a temperatura da soluçãoda etapa (iv) é mantida entre aproximadamente 60°C e 100°C durante aprecipitação da hematita.

A concentração dos granulados se encontrapreferencialmente entre aproximadamente 5 g/L e 100 g/L.

Preferencialmente, ar ou oxigênio é espargido na soluçãoda etapa (iv) durante a precipitação da hematita.

O agente neutralizador compreende preferencialmentequalquer um ou mais de calcrete, pedra calcária ou cal.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será agora descrita, somente atravésdo exemplo, com referência a uma modalidade preferida de execução e aodesenho anexo, nos quais:

A Figura 1 é uma representação diagramática de umfluxograma ilustrando um método hidrometalúrgico para a precipitação de ferro naforma de hematita a partir de uma solução de lixívia contendo níquel e cobalto deacordo com a presente invenção.

Melhor(es) Modo(s) de Execução da InvençãoNa Figura 1 está ilustrado um método hidrometalúrgico

para a precipitação de ferro na forma de hematita a partir de uma solução delixívia contendo níquel e cobalto. Neste exemplo, a solução de lixívia é a soluçãode lixívia saturada contendo níquel, cobalto e ferro resultantes da lixiviação deuma Iaterita de níquel ou de uma fração dela sob condições atmosféricas.

Como ácido sulfúrico é liberado durante a conversão dosulfato férrico em hematita, o ácido livre na solução de lixívia necessita serneutralizado antes da precipitação da hematita. A solução de lixívia é sujeitada auma etapa 12 de pré-neutralização na qual um agente de neutralização 14, porexemplo, calcrete, pedra calcária e/ou cal, é adicionado para baixar aconcentração de ácido livre na solução a um valor menor que aproximadamente10 g/L enquanto que o valor do pH é mantido menor que aproximadamente 2,5.

A solução resultante da pré-redução é então aquecidaentre aproximadamente 60°C e 150°C, por exemplo, entre aproximadamente60°C e 100°C, antes de ser submetida a uma etapa 16 de oxidação através daexposição a um agente de oxidação 18, por exemplo, ar ou oxigênio. A maioriados sulfatos ferrosos presentes é oxidada para sulfato férrico.

Enquanto a temperatura da solução é mantida, a soluçãoé encaminhada para um estágio de precipitação 20 no qual granulados dehematita 22 são adicionados em uma faixa de concentração entreaproximadamente 5 e 100 g/L. A quantidade de granulados adicionados não iráalterar a cinética da precipitação, mas a quantidade adicionada pode afetar acomposição final do produto. A adição de granulados de hematita 22 promove aformação de hematita na forma de hidróxidos de ferro. A quantidade degranulados adicionados é importante, mas um excesso de granulados representadesperdício do ponto de vista financeiro e de custos operacionais. Se foradicionada uma quantidade muito pequena de granulados, a probabilidade daprecipitação de ferro sendo qualquer outro produto que hematita aumenta.

Um tempo de permanência entre aproximadamente 0,5 e200 horas, por exemplo, entre aproximadamente 0,5 e 20 horas, é utilizado paracompletar a conversão de sulfato férrico em hematita, e este tempo depermanência poderá variar dependendo das condições operacionais adotadas. Asolução do produto é então filtrada ou adensada 24 para remover a hematita dasolução. Um fluxo de reciclagem 26 é então empregado para retornar uma porçãodo resíduo de hematita ao circuito de precipitação 20 como granulados dehematita.

O excesso do filtrado ou adensado é então encaminhadopara um estágio de recuperação de níquel e cobalto 26, no qual o níquel e ocobalto podem ser recuperados utilizando diversas técnicas hídrometalúrgicasconhecidas, incluindo precipitação, extração de solventes ou troca de íons.O ácido livre é mantido na faixa aproximada de 0 a 10 g/Ldurante o estágio de precipitação da hematita 20. Isto pode ser obtido com aadição de um agente neutralizador, incluindo calcrete, cal ou pedra calcária.Outros agentes neutralizadores, incluindo amônia e cáusticos, também podem serutilizados.

Considera-se que também pode ser vantajoso espargiroxigênio através da solução durante o estágio de precipitação 20, assegurandocom isto que o ferro ferroso seja completamente oxidado para férrico eaumentando a precipitação da hematita.

Considera-se adicionalmente que este método pode seraplicado a soluções de lixívia resultantes da lixiviação de concentrados de sulfetode níquel e de minérios de Iaterita de níquel.

Como pode ser visto na descrição acima, o método dapresente invenção facilita a precipitação de ferro na forma de hematita a partir desoluções de processos hidrometalúrgicos contendo níquel, na faixa entrepressões atmosféricas e médias pressões, com isto representando umaalternativa bastante proveitosa em relação aos métodos das artes anteriores.

Claims

1. MÉTODO HIDROMETALÚRGICO PARA APRECIPITAÇÃO DE FERRO NA FORMA DE HEMATITA A PARTIR DESOLUÇÕES DE LIXÍVIA CONTENDO NÍQUEL, COBALTO E FERRO,caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:(i) pré-neutralização da solução de lixívia com a adição deum agente de neutralização;(ii) oxidação de sulfato ferroso em sulfato férricoespargindo ar ou oxigênio na solução resultante da etapa (i) em elevadatemperatura;(iii) ajuste do ácido livre e do pH da solução resultante daetapa (ii) em níveis adequados para a precipitação de hematita;(iv) adição de granulados de hematita na soluçãoresultante da etapa (iii), mantendo a solução nestas condições por um tempo depermanência tal a completar substancialmente a conversão do sulfato férrico emprecipitado de hematita;(v) filtração ou adensamento da solução da etapa (iv) paraa remoção do precipitado de hematita;(vi) reciclagem de uma porção da hematita da etapa (v)para a etapa (iv) como granulados de hematita; e(vii) recuperação de níquel e cobalto da solução filtrada.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a oxidação do sulfato ferroso em sulfato férrico naetapa (ii) ocorre em uma faixa de temperatura aproximada de 60°C a 150°C.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido livre é inferior a 10 g/L.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 3,caracterizado pelo fato de que o pH da solução resultante da etapa (ii) é mantidoabaixo de aproximadamente 2,5.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a solução da etapa (iv)é mantida entre aproximadamente 60°C e 150°C.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a concentração degranulados se encontra preferencialmente na faixa aproximada de 5 g/L e 100 g/L.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que oxigênio é espargidona solução da etapa (iv) durante a precipitação da hematita.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma dasreivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o agente deneutralização compreende um ou mais de calcrete, pedra calcária ou cal.