BRPI0416616B1 - processo para lixiviação de titânio a partir de um material de minério contendo titânio - Google Patents

Abstract

"processo para lixiviação de titânio a partir de um material de minério contendo titânio". trata-se de um processo para lixiviação de um metal valioso de um material de minério contendo titânio compreendendo a etapa de lixiviar o material de minério a pressão atmosférica com um lixiviante compreendendo um cloreto e ácido clorídrico. as condições de lixiviação são tais que o titânio é lixiviado e permanece na solução. a temperatura é mantida a menos de 85<198>c e a concentração de ácido clorídrico é, de preferência, menor do que 20% (razão de massa) . o cloreto preferido é cloreto de magnésio. o lixiviante pode conter oxidante, por exemplo, clorato de sódio ou cloro.

Description

PROCESSO PARA LIXIVIAÇÃO DE TITÂNIO A PARTIR DE UM MATERIAL DE MINÉRIO CONTENDO TITÂNIO

Referência ao pedido relacionado Este pedido reivindica prioridade do pedido de patente provisório N2 60/523.090, depositado em 19 de novembro de 2003, nos termos do Título 35 do USC, Artigo 119, alínea (e), Fundamentos da invenção A presente invenção refere-se a um método para a lixiviação e a recuperação de metais valiosos, especialmente titânio na forma de metal titânio ou de dióxido de titânio, a partir de material mineral que contém titânio, especialmente minérios ou concentrados, por exemplo, minérios ilmenita ou concentrados. Em particular, a presente invenção se refere a um processo para lixiviar minérios contendo titânio com um lixiviante de ácido clorídrico e cloreto, especialmente cloreto de magnésio, sob condições tais que tanto o ferro quanto o titânio no minério são lixiviados para a solução. A temperatura é controlada de tal modo que os valores de titânio permanecem na solução. Então, o ferro pode ser seletivamente extraído da solução para proporcionar uma solução de valores de titânio, a partir dos quais o titânio pode ser recuperado. 0 processo opera a pressão atmosférica. O pré-tratamento do minério, por exemplo, oxidação e/ou redução do minério, não é necessário. Pode-se adicionar oxidante ao lixiviante. O processo opera com uma concentração relativamente baixa de ácido clorídrico, especialmente com a concentração de ácido clorídrico sendo menor do que 20% (razão de massa). De preferência, o cloreto é cloreto de magnésio e o ácido clorídrico e o cloreto de magnésio são regenerados e reciclados no processo. 0 processo pode ser descrito como um processo direto para lixiviação e recuperação de titânio, já que não é necessário o pré-tratamento do minério e a etapa de lixiviação produz uma solução de valores de titânio. Acredita-se que o processo é favorável ao ambiente, sem procedimentos de tratamento extensivos.

Descrição da técnica anterior Os processos para a recuperação de dióxido de titânio a partir de minérios são conhecidos. A maioria destes processos envolve a extração do minério em um ácido mineral, tal como ácido clorídrico ou ácido sulfúrico, para remover pelo menos os valores de titânio do minério. Em muitos tais processos, a pureza do dióxido de titânio obtido pode ser cerca de 90 a 95% em assim, outros procedimentos de purificação são requeridos para produzir um produto de grau de pigmento de alta qualidade. Os procedimentos de purificação adicionais aumentam consideravelmente os custos e muitos dos procedimentos envolvem técnicas que são ambientalmente inaceitáveis sem procedimentos extensivos para tratar diversos gases, soluções e sólidos obtidos. A ilmenita é um minério que contém titânio com fórmula geral Ti02.Fe0 com quantidades variadas de Fe203 e materiais de ganga, usualmente silicatos, alumina, oxido de cálcio e magnésia. Além do titânio, a ilmenita contém, tipicamente, outros metais valiosos, por exemplo, um ou mais dentre vanádio, cromo, cobre, manganês, molibdênio, chumbo, níquel, zinco, zircônio, nióbio e tântalo. O minério ilmenita pode ser lixiviado ou beneficiado para produzir um concentrado, sendo que o beneficiamento pode ser empregado se o minério tiver baixo teor de titânio. Os processos para a recuperação de dióxido de titânio a partir da ilmenita em alta pureza e rendimento são conhecidos.

Um processo para a extração de ferro a partir de minérios titaníferos contendo ferro é descrito em US 2406577, de Alessandroni etla, com um objetivo de obter um concentrado contendo titânio a partir de minérios titaníferos contendo ferro. Isso é conseguido por meio da extração seletiva de ferro do minério. A temperatura é mantida acima de 70°C, tal que qualquer titânio que possa ser dissolvido é precipitado novamente. A extração seletiva aperfeiçoada de ferro a temperaturas mais altas, temperaturas de cerca de 110°C sendo ilustradas, é obtida quando sais de cloreto são adicionados ao ácido clorídrico. Alessandroni et al., descrevem a lixiviação seletiva de valores de ferro a partir de minério titanífero com uma solução de ácido clorídrico de uma gravidade específica de aproximadamente 1,10 e pelo menos 0,5 mol de um cloreto solúvel, por exemplo, cloretos de metal alcalino, cloretos de metal alcalino terroso e cloreto de alumínio, e exemplificam temperatura além de 108°C. O aquecimento da mistura de minério e lixiviante até haver dissolução substancial do ferro contido no minério é descrito.

Um processo para a lixiviação de ilmenita é descrito na patente U.S. 3903239 de S. A. Berkovich. O processo compreende fazer a ilmenita, ou um concentrado da mesma, entrar em contato com solução lixiviante de ácido clorídrico concentrado a uma temperatura de cerca de 15-30°C para solubilizar e lixiviar do minério pelo menos 80% e, de preferência, pelo menos 95% do ferro e dos valores de titânio. 0 tempo de lixiviação é tipicamente 3 a 25 dias, usando fluxo contracorrente ou o uso de laços de ciclo fechado em que o ácido clorídrico é continuamente passado através de um leito do minério. A reação é exotérmica e o resfriamento dos reagentes pode ser necessário. Subseqüentemente à lixiviação, o íon férrico na solução lixiviante é convertido para íon ferroso, por exemplo, usando um redutor gasoso tal como dióxido de enxofre, após o que a solução é submetida a hidrólise. 0 minério pode ser pré-tratado antes de entrar em contato com o ácido clorídrico concentrado para aumentar a taxa de dissolução dos valores de titânio e de ferro durante a lixiviação. 0 pré-tratamento é uma etapa de fusão que pode incluir a oxidação a temperatura elevada, por exemplo, 600-1000°C, na presença de ar ou oxigênio, seguido por uma redução de pelo menos parte do óxido de ferro com carbono ou monóxido de carbono. "Upgrading of Titania Slags by Selective Chlorination of Molten Salts", por L., Freitas e M. Gueguin, páginas 449 - 461, Chloride Metallurgy 2002, Volume II 32nd Annual Hydrometallurgy Meeting, Editado por E. Peek e G. Van Weert, publicado por CIM, descreve a cloração seletiva de escória de eletro-fusão de ilmenitas de rocha dura, em um banho de sal fundido seguido pela separação da escória clorada do banho de sal e lixiviação com água. As impurezas na escória são convertidas em cloretos que volatilizam ou permanecem no sal fundido. A patente U.S. 3922164, Reid et al., descreve a remoção de ferro a partir da ilmenita em um processo de melhoramento em estágios da ilmenita. A ilmenita é lixiviada com uma solução de ácido clorídrico contendo pelo menos 10% por peso de ácido clorídrico e pelo menos 5% por peso de um sal solúvel, sendo que os sais adequados incluem cloreto ferroso, cloreto de manganês, cloreto de magnésio, cloreto de níquel, cloreto de cálcio e cloreto de amônio. A introdução de cloreto adicional muda as características de ebulição do licor de lixiviação tal que possam ser empregadas temperaturas mais altas, temperatura entre 100°C e 112°C sendo preferidas, mas temperaturas de até 115°C sendo possíveis em alguns sistemas. A lixiviação de minério oxidado/desoxidado com solução de HCl/MgCl2 sob condições de refluxo é exemplificada e a extração de ferro é mostrada graficamente. A patente U.S. 6375923, Duyvesteyn et al., e "The Altair Ti02 Pigment Process and its Extension into the Field of Nanomaterials", por D. Verhulst, B Sabacky, T. Spitler e W. Duyvesteyn, páginas 417 a 432, Chloride Metallurgy 2002 Volume II 32nd Annual Hydrometallurgy Meeting, editado por E. Peek e G. Van Weert, publicado por CIM, descrevem um processo hidrometalúrgico para a produção de dióxido de titânio de grau de pigmento a partir de minério titanífero. O processo compreende lixiviar o minério com uma solução de ácido clorídrico e ou ácido clorídrico reciclado/solução de cloreto de ferro a uma temperatura de pelo menos 50°C para proporcionar um lixiviado de cloreto de titânio, cloreto ferroso, cloreto férrico e cloretos como impureza, um resíduo de sólidos não dissolvidos e ácido clorídrico em excesso suficiente para impedir a precipitação de dióxido de titânio. O lixiviante usado tem um alto teor de cloreto, especialmente > 400 g/L e a pressão de vapor da solução é maior do que a atmosférica. Cloreto de hidrogênio gasoso pode ser injetado na solução de lixiviação. 0 lixiviado é separado dos sólidos e os íons férricos no lixiviado são reduzidos a íons ferrosos. Então, a solução é resfriada para cristalizar o cloreto ferroso. A solução resultante contendo íons de titânio, íons férricos e íons ferrosos, entra em contato com um dissolvente para extração de organo-fósforo imiscível com água. A solução de desmonte contendo titânio e íons férricos e uma quantidade menor de íons ferrosos, entra em contato com um dissolvente de extração de amina. O rafinato obtido, que contém íons de titânio, é hidrolisado para produzir dióxido de titânio. Soluções de HC1 da pirohidrólise e da hidrólise de Ti02 são combinadas e convertidas em gás HC1 e água por destilação com pressão oscilante.

As patentes U.S. 6.500.396 e 6.699.446, de V.I. Lakshmanan et al., descrevem métodos para a produção de metal titânio e tetracloreto de titânio a partir de minério contendo titânio, sendo que o dióxido de titânio é produzido a partir de tetracloreto de titânio. Nas modalidades, minério ou concentrado é lixiviado com uma solução aquosa de um haleto de hidrogênio, especialmente ácido clorídrico, a uma temperatura de pelo menos 90°C, seguida por uma separação de sólidos/líquidos e extração com uma fase orgânica imiscível. Em outras modalidades, o minério é lixiviado com o haleto de hidrogênio na presença de um agente oxidante. Uma variedade de agentes oxidantes é descrita, inclusive ar, hidrogênio ou outros peróxidos, ou sódio ou outros percloratos. Na solução de lixiviação, o ferro é solubilizado e o titânio é convertido em dióxido de titânio. 0 uso de ácido clorídrico concentrado (11N) é ilustrado. A patente U.S. 3.104.950, D. A. Ellis, descreve a lixiviação de minério titanífero com o uso de ácido clorídrico concentrado e a separação de valores de ferro e titânio usando extração com solvente. A concentração efetiva de ácido clorídrico é estabelecida como estando entre 6 e cerca de 12 molar. A temperatura pode ser de cerca de 50°C a cerca de 80°C. À luz do que foi dito acima, são requeridos métodos alternativos que proporcionem a extração de titânio a partir de minérios contendo titânio ou de concentrados com boa relação custo-benefício.

Sumário da invenção É um objetivo de um aspecto desta invenção proporcionar um processo para a lixiviação de titânio e de outros metais valiosos a partir de material de minério contendo titânio, especialmente minério ou concentrado. É um objetivo de um outro aspecto da presente invenção proporcionar tal processo que opere a pressão atmosférica e em que, na etapa de lixiviação, o titânio é lixiviado para a solução. Em particular, na etapa de lixiviação, valores de titânio e de ferro são lixiviados para a solução.

Sendo assim, a presente invenção proporciona um processo para lixiviar titânio de um material de minério contendo titânio selecionado a partir do grupo que consiste de um minério contendo titânio, um concentrado do mesmo, minério modificado do mesmo e resíduos do mesmo, e misturas dos mesmos, sendo que o dito processo compreende a etapa de lixiviar o material de minério contendo titânio a uma pressão atmosférica com um lixiviante que compreende ácido clorídrico e um cloreto selecionado a partir do grupo que consiste de cloretos de metal alcalino, cloreto de magnésio e cloreto de cálcio e misturas dos mesmos, sendo que a lixiviação é realizada a uma temperatura tal que o titânio lixiviado do material de minério contendo titânio permanece na solução.

Em uma modalidade preferida da invenção, o material de minério contendo titânio é um minério titanífero, concentrado do mesmo, minério modificado do mesmo e resíduos do mesmo e misturas dos mesmos e os valores de titânio e de ferro são lixiviados do material de minério contendo titânio.

Em outras modalidades, a temperatura é menor do que 85°C, especialmente menor do que 80°C e, em particular, está a faixa de 65-80°C.

Em modalidades particularmente preferidas, o cloreto é cloreto de magnésio e o ácido clorídrico está a uma concentração de menos de 20% (razão de massa).

Em outras modalidades, o material de minério contendo titânio, contém titânio e pelo menos um metal valioso selecionado a partir do grupo que consiste de vanádio, cromo, manganês, molibdênio, chumbo, zircônio, nióbio e tântalo.

Em uma modalidade adicional, o potencial de oxi-redução (Eh) da solução de lixiviação é pelo menos 350 mV.

Em outras modalidades, a concentração de cloreto de magnésio é pelo menos 100 g/L, especialmente com a concentração total de íon cloreto na faixa de 100 a 500 g/L. De preferência, a concentração total de íons cloreto está na faixa de 100 a 400 g/L, sendo que dita concentração total é formada de cloreto de magnésio e ácido clorídrico. Adicionalmente, a quantidade de ácido clorídrico está, de preferência, na faixa de 30 a 200 g/L.

Em uma outra modalidade, o lixiviante compreende ácido clorídrico a uma concentração de menos de 20% (razão de massa), um cloreto selecionado do grupo que consiste de cloretos de metal alcalino, cloreto de magnésio e cloreto de cálcio e misturas dos mesmos, e um oxidante selecionado do grupo que consiste de peróxido de metal alcalino, percloreto de metal alcalino, perclorato de amônio, perclorato de magnésio, clorato de magnésio, clorato de metal alcalino, cloro, hipoclorito de metal alcalino, peróxido de hidrogênio, ácido perclórico e outros oxidantes que não contenham enxofre e misturas dos mesmos. De preferência, o cloreto é cloreto de magnésio e o oxidante é selecionado do grupo que consiste de cloro, clorato de sódio, perclorato de sódio, peróxido de hidrogênio e ácido perclórico e especialmente, ácido perclórico.

Nas modalidades, a solução obtida a partir da lixiviação do material de minério contendo titânio é submetida a uma etapa de separação de líquido/sólido, obtendo-se assim uma fração de sólidos e uma fração líquida, e a fração líquida assim obtida é submetida a etapas para recuperar os metais valiosos. De preferência, a fração líquida assim obtida é submetida a etapa de extração por solvente para a remoção de compostos de ferro, proporcionando assim uma segunda fração líquida. Nas modalidades, a segunda fração líquida é submetida a uma etapa para a remoção de qualquer vanádio e cromo na dita segunda fração líquida, proporcionando assim uma terceira fração líquida contendo composto de cloreto de titânio. De preferência, o composto de cloreto de titânio na terceira fração líquida é convertido para dióxido de titânio por uma etapa selecionada a partir de (i) extração por solvente da terceira fração líquida e subsequente formação de dióxido de titânio a partir da dita extração por solvente, (ii) por precipitação de dióxido de titânio por meio da adição de água ou de uma base, especialmente óxido de magnésio, ou (iii) elevando-se a temperatura da terceira fração líquida para 85 a 110°C.

Nas modalidades preferidas, a solução de lixiviação é regenerada. De preferência, uma ou mais das ditas frações líquidas ou soluções derivadas delas, são tratadas para regeneração de ácido clorídrico, cloreto de magnésio e óxido de magnésio. 0 material de minério contendo titânio preferido é ilmenita.

Em uma modalidade particularmente preferida, a presente invenção proporciona um processo para a lixiviação de titânio a partir de um material de minério contendo titânio, sendo que o dito material de minério contendo titânio é selecionado do grupo que consiste de um minério contendo titânio, um concentrado do mesmo, minério modificado do mesmo e resíduos do mesmo, e misturas dos mesmos, compreendendo as etapas de: a) lixiviar o material de minério contendo titânio a pressão atmosférica com um lixiviante compreendendo ácido clorídrico e cloreto de magnésio, sendo que a lixiviação é realizada a uma temperatura tal que o titânio lixiviado do material de minério contendo titânio permanece na solução; b) submeter a solução obtida na etapa a) a uma etapa de separação líquido/sólido, obtendo assim uma fração de sólidos e uma fração líquida; e c) submeter a fração líquida obtida na etapa b) a etapas para recuperar metais valiosos. De preferência, o ácido clorídrico está a uma concentração de menos de 20% (razão de massa) e a temperatura é menor do que 80°C.

Em modalidades preferidas, o material de minério contendo titânio é um minério titanífero, concentrado do mesmo, minério modificado do mesmo e resíduos do mesmo e misturas dos mesmos, a temperatura está na faixa de 65 a 80°C e os valores de titânio e de ferro são lixiviados do material de minério contendo titânio. De preferência, o potencial de oxi-redução (Eh) da solução de lixiviação é pelo menos 350 mV, a concentração de cloreto de magnésio é pelo menos 100 g/L e a concentração total de íon cloreto está na faixa de 100 a 500 g/L. Além disso, prefere-se que a concentração total de íons cloreto está na faixa de 100 a 400 g/L, sendo que a dita concentração total é formada de cloreto de magnésio e ácido clorídrico e a quantidade de ácido clorídrico está na faixa de 30 a 200 g/L.

Em modalidades preferidas, na etapa c) , a fração líquida obtida na etapa b) é submetida a uma etapa de extração por solvente para a remoção de compostos de ferro, proporcionando assim uma segunda fração líquida. De preferência, a segunda fração líquida obtida é submetida a uma etapa para a remoção de qualquer vanádio e cromo na dita segunda fração líquida, proporcionando assim uma terceira fração líquida contendo composto de cloreto de titânio. Além do mais, prefere-se que o composto de cloreto de titânio na terceira fração líquida seja convertido para dióxido de titânio por uma etapa selecionada a partir de (i) extração por solvente da terceira fração líquida e subseqüente formação de dióxido de titânio a partir da dita extração por solvente, (ii) por precipitação de dióxido de titânio por meio da adição de água ou de uma base, especialmente óxido de magnésio, ou (iii) elevando-se a temperatura da terceira fração líquida para 85 a 110°C.

Nas modalidades, o lixiviante compreende ácido clorídrico a uma concentração de menos de 20% (razão de massa) e cloreto de magnésio, e um oxidante selecionado a partir do grupo que consiste de peróxido de metal alcalino, perclorato de metal alcalino, perclorato de amônio, perclorato de magnésio, clorato de magnésio, clorato de metal alcalino, cloro, hipoclorito de metal alcalino, peróxido de hidrogênio e outros oxidantes que não contenham enxofre e misturas dos mesmos.

Em modalidades preferidas, a solução de lixiviação é regenerada a partir de frações líquidas ou de soluções obtidas em uma ou mais etapas nela, ou a partir de soluções derivadas dela. Em adição, de preferência, as frações líquidas ou soluções obtidas em uma ou mais etapas, ou soluções derivadas dela, são tratadas para regeneração de ácido clorídrico, cloreto de magnésio e óxido de magnésio.

Breve descrição dos desenhos A presente invenção será descrita com referência às modalidades da invenção mostradas nos desenhos, em que: A Figura 1 mostra um fluxograma de uma modalidade de um método para a recuperação de metais valiosos a partir de material de minério contendo titânio.

Descrição detalhada da invenção A presente invenção refere-se a um processo para a lixiviação de um metal valioso a partir de um material de minério contendo titânio. Em modalidades particularmente preferidas, a presente invenção está direcionada à recuperação de titânio na forma de metal titânio ou dióxido de titânio a partir de minérios contendo titânio, especialmente ilmenita.

Em suas modalidades mais preferidas e abrangentes, a presente invenção refere-se à lixiviação de ilmenita com um lixiviante de ácido clorídrico e cloreto de magnésio sob condições tais que ambos os valores de titânio e de ferro são lixiviados para a solução. Com o uso de procedimentos de extração seqüenciais, especialmente procedimentos de extração por solvente, os valores de ferro e de outros metais valiosos são separados da solução de lixiviação de modo a proporcionar uma solução purificada de cloreto de titânio. Esta solução é tratada para recuperação de dióxido de titânio ou outra forma de titânio. A solução de lixiviação é regenerada e o ácido clorídrico, o cloreto de magnésio e o óxido de magnésio usados no processo são recuperados e reciclados. A presente invenção se refere, particularmente, a processos operados a pressão atmosférica para a lixiviação de minérios contendo titânio. Tais minérios contêm titânio e podem conter, adicionalmente, outros metais valiosos, especialmente pelo menos um dentre vanádio, cromo, magnésio, molibdênio, chumbo, zircônio, nióbio e tântalo. Entende-se que o titânio é o principal metal valioso nos minérios e a presente invenção está direcionada â extração de titânio. 0 teor de metal valioso do minério pode variar bastante no tipo e na quantidade, dependendo da fonte do minério. 0 processo é operado a pressão atmosférica. Embora a concentração de ácido clorídrico possa ser variada, a concentração preferida de ácido clorídrico não é mais do que cerca de 20% (razão de massa). Tal concentração de ácido pode ser obtida por destilação azeotrópica de solução de ácido clorídrico, por exemplo, na reciclagem de solução de ácido clorídrico no processo usando, por exemplo, pirohidrólise. Conforme discutido aqui, tal baixa concentração de ácido clorídrico proporciona vantagens ao processo, inclusive nas etapas de reciclagem no processo e nos requisitos de descarte de efluentes. O material de minério contendo titânio pode ser minério em si, mas, de preferência, é um concentrado do mesmo. São conhecidas técnicas para o tratamento de minério de ilmenita, para formar um concentrado ou para beneficiamento do minério, inclusive o uso de etapas de separação por gravidade ou magnética. De preferência, o processo é operado com um concentrado do minério. Em outras modalidades, o minério pode ter sido submetido a uma etapa de fusão na presença de carbono e/ou de fundentes, depois do que, uma escória é separada do processo de fusão e submetida à etapa de lixiviação. Assim, o minério pode estar na forma de um resíduo metálico, por exemplo, resíduo metálico conversor ou resíduo metálico de forno líquido. O minério também pode estar na forma de concentrados ustulados e/ou reduzidos contendo titânio ou outros intermediários, sendo que todos os quais incluem os resíduos metálicos discutidos acima, referidos aqui como minérios modificados. 0 minério também pode estar na forma de resíduos de um minério contendo titânio. Entende-se que a expressão "minério" também inclui qualquer outra forma do minério e que misturas das diversas formas do minério podem ser usadas. 0 processo da presente invenção pode ser operado sem pré-tratamento do minério contendo titânio. Em particular, o processo pode ser operado com ou sem ustulação ou redução do minério.

No método da presente invenção, minério em uma forma, conforme discutida acima, é alimentado em uma etapa de lixiviação em que o minério entra em contato e é lixiviado com um lixiviante compreendendo um cloreto e ácido clorídrico, opcionalmente, também contendo um oxidante. 0 cloreto é selecionado do grupo que consiste de cloretos de metal alcalino, cloreto de magnésio e cloreto de cálcio e misturas dos mesmos. Exemplos de cloretos de metal alcalino incluem cloreto de sódio e cloreto de potássio. No entanto, o cloreto preferido é cloreto de magnésio. Outros cloretos ou misturas de cloretos podem ser usados na etapa de lixiviação, mas tais outras misturas de cloretos podem afetar adversamente as etapas na separação de metais valiosos e/ou nas etapas de reciclagem para regenerar ingredientes do lixiviante. Ê particularmente preferido que cátions alimentados ao processo sejam restritos a magnésio, isto é, na forma de cloreto de magnésio ou óxido de magnésio. 0 oxidante opcional é selecionado do grupo que consiste de peróxido de metal alcalino, perclorato de metal alcalino, perclorato de amônio, perclorato de magnésio, clorato de metal alcalino, clorato de magnésio, hipoclorito de metal alcalino, cloro, peróxido de hidrogênio e outros oxidantes que não contêm enxofre e misturas dos mesmos. Exemplos de peróxido de metal alcalino são: peróxido de sódio e peróxido de potássio. Exemplos de percloratos de metal alcalino são: perclorato de sódio e perclorato de potássio. Perclorato de amônio, perclorato de magnésio e clorato de magnésio também podem ser usados.

Exemplos de cloratos de metais alcalinos são: clorato de sódio e clorato de potássio. Um exemplo de um hipoclorito de metal é hipoclorito de sódio. Outros oxidantes são os oxidantes que não contêm enxofre; a presença de enxofre nos oxidantes deve ser evitada. Os oxidantes preferidos são cloro e clorato de sódio. A etapa de lixiviação pode ser conduzida continuamente como uma etapa co-corrente, uma etapa contracorrente ou de uma outra maneira, ou a etapa de lixiviação pode ser conduzida como uma etapa de lote. A etapa de lixiviação é realizada a pressão atmosférica (ambiente), isto é, não é necessário conduzir a etapa de lixiviação sob pressão. A lixiviação é realizada sob condições tais que o titânio lixiviado do material de minério contendo titânio é lixiviado para a solução e permanece na solução, isto é, o titânio não precipita como, por exemplo, dióxido de titânio. Se o material de minério contendo titânio for ilmenita, tanto o titânio quanto o ferro são lixiviados para a solução. Em particular, a lixiviação é executada a uma temperatura de menos de 85°C, especialmente a uma temperatura de menos de 80°C e, mais preferivelmente, a uma temperatura na faixa de 65 a 80°C. Em modalidades preferidas, a etapa de lixiviação é realizada co uma concentração de cloreto de pelo menos 50 g/L e com ácido clorídrico tendo uma concentração máxima de 20% (razão de massa). 0 limite superior na concentração de cloreto pode depender dos íons presentes na solução de lixiviação, especialmente como um resultado de lixiviação do minério, e a formação resultante de complexos. A concentração de cloreto, mais preferivelmente, está na faixa de 100 a 500 g/L e, especialmente, 150 a 400 g/L.

Em modalidades particularmente preferidas da invenção, o cloreto é derivado de cloreto de magnésio e ácido clorídrico e a concentração de cloreto de 100 a 400 g/L é calculada com base nas quantidades de cloreto de magnésio e de ácido clorídrico na solução de lixiviação. Em modalidades particularmente preferidas, a quantidade de ácido clorídrico está na faixa de 30 a 200 g/L e a quantidade de cloreto de magnésio está na faixa de 80 a 350 g/L. A razão entre cloreto de metal/HCl (metal e ácido clorídrico) expressa em termos de porcentagem de massa (m/m) na lixiviação é ajustada, de preferência, para otimizar a lixiviação, com base, por exemplo, no minério particular que está sendo lixiviado e na temperatura. A quantidade de oxidante, se presente, refere-se ao potencial de oxi-redução (Eh) da solução de lixiviação. O Eh (potencial de oxi-redução versus SHE (eletrodo de hidrogênio padrão)) é mantido, de preferência, na faixa de 150 a 700 mV e nas modalidades preferidas, é pelo menos 350 mV. Acredita-se que aumentos no Eh tendem a aumentar a quantidade de titânio que é lixiviada.

Conforme notado acima, a lixiviação é realizada a temperatura sob as quais o titânio permanece na solução durante a lixiviação. Em particular, a lixiviação pode ser realizada a uma temperatura de até 85°C, especialmente menor do que cerca de 80°C e, de preferência, a temperaturas na faixa de cerca de 65 a 80°C. Sob tais condições de lixiviação, a precipitação de dióxido de titânio pode ocorrer a temperaturas que se aproximam de 85°C, caso em que a temperatura da lixiviação deve ser abaixada.

Uma solução rica em metal valioso (lixiviado) é obtida na etapa de lixiviação. 0 resíduo (sólidos) pdoe estar na forma de suspensão. A mistura de lixiviação é alimentada em uma etapa de separação sólido/líquido para efetuar a separação do lixiviado de sólidos, por exemplo, resíduo de lixiviação e ganga. São conhecidas técnicas para tal separação, por exemplo, usando-se um filtro de pressão ou a vácuo, decantação contracorrente ou centrífuga.

De modo a recuperar metais valiosos, o lixiviado obtido a partir da etapa de separação acima de sólidos/líquido é submetido a uma ou mais etapas para separar os metais valiosos. Técnicas para a separação e a recuperação de metais valiosos a partir do lixiviado ficarão aparentes para as pessoas versadas na arte. Por exemplo, metais valiosos, especialmente titânio na forma do metal em si, ou como dióxido de titânio, pode ser recuperado da solução de lixiviação por métodos padrões ou por outros métodos conhecidos. Por exemplo, os métodos de separação, por exemplo, troca de íons, extração por solvente ou precipitação, podem ser usados para remover impurezas, por exemplo, ferro, cromo e vanádio, seguidos pela recuperação de titânio como, em particular, metal titânio ou especialmente dióxido de titânio, usando, por exemplo, precipitação. Algumas destas técnicas são discutidas na patente U.S. 6500396 mencionada anteriormente. Os procedimentos de extração por solvente são preferidos. Um exemplo de um procedimento de separação usando extração por solvente é ilustrado na Figura 1, e as etapas mostradas serão discutidas abaixo.

Os valores de titânio no lixiviado estarão na forma de um composto de cloreto de titânio, que pode incluir oxicloreto de titânio. Conforme discutido na patente U.S. 6500396 mencionada anteriormente, o lixiviado pode ser tratado com uma fase orgânica. A fase orgânica pode ser selecionada de tal modo que os valores de ferro sejam extraídos seletivamente para a fase orgânica, com valores de titânio permanecendo na solução aquosa. De preferência, os valores de ferro são separados quase até a exclusão de outros metais valiosos, ou com valores que são imediatamente separados, tal que os óxidos de ferro podem ser obtidos em alta pureza. Exemplos da fase orgânica são cloretos de amônio quaternário, aminas (primária, secundária ou terciária). A fase orgânica pode ser separada dos valores de ferro e reciclada. De preferência, o ácido clorídrico também é obtido como um sub-produto, por exemplo, por hidrólise ou solução de cloreto de ferro e é reciclado. 0 método usado para remover o ferro também pode remover outros metais de impureza, por exemplo, cromo e vanádio, ou etapas separadas podem ser usadas para remover tais outros metais.

Subsequente à remoção de ferro, cromo e vanádio, etapas podem ser seguidas para a obtenção de titânio a partir da solução, por exemplo, por extração com uma fase orgânica. Tal fase orgânica é selecionada tal que o cloreto de titânio é solúvel na fase orgânica. De preferência, a fase orgânica é selecionada tal que a fase orgânica e o cloreto de titânio podem ser separados por destilação fracionada, por exemplo, com uma separação em pontos de ebulição entre a fase orgânica e o cloreto de titânio de pelo menos 50°C e, de preferência, pelo menos 70°C, com um ou outro tendo o menor ponto de ebulição. A fase orgânica tem que ser imiscível com a fase aquosa, tal que a separação possa ser efetuada. Pode-se usar extração contínua ou em lote. A fase orgânica deve ser selecionada tal que ela tenha um ponto de fulgor que seja aceitável sob as condições de operação, e tal que seja estável com relação tanto a solução aquosa quanto ao cloreto de titânio. 0 óxido de ferro pode ser recuperado da solução aquosa e o ácido clorídrico pode ser reciclado. Exemplos da fase orgânica incluem éteres, óxido de ácido fosfino, ácido ou ésteres fosfônicos ou sal de amõnio terciário ou quaternário. 0 lixiviado oriundo da etapa de separação de sólidos/líquido pode ser submetido seqüencialmente a extração por solvente para remover impurezas, incluindo ferro e então para separar os valores de titânio. Exemplos de tais métodos são discutidos aqui, especialmente abaixo com referência à modalidade mostrada na Figura 1, mas outros métodos podem ser usados. 0 produto de cloreto de titânio assim obtido pode ser tratado com água ou uma base, especialmente óxido de magnésio ou elevando-se a temperatura da solução para 85 a 110°C para efetuar a precipitação de dióxido de titânio, com o cloreto de magnésio obtido sendo submetido a pirohidrólise para recuperação e reciclagem de ácido clorídrico e óxido de magnésio. 0 produto de cloreto de titânio obtido também pode ser submetido a calcinação em um reator de pirohidrólise, por exemplo, um reator Torbed, de acordo com a reação TiCl4 + 2H20 => Ti02 + 4HC1 T1OCI2 + H20 =* Ti02 + 2HC1 Similarmente, a solução contendo cloreto de magnésio inaproveitável pode sofrer pirohidrólise, de acordo com a reação: MgCl2 + H20 => MgO + 2HC1 com etapas sendo realizadas, se necessário, para lavar o óxido de magnésio do óxido de titânio obtido.

Nas modalidades, essencialmente todo o ferro é dissolvido pelo ácido clorídrico. 0 cloreto de ferro obtido, por exemplo, H+FeCl'4 ou FeCl3, é submetido, de preferência, a hidrólise para regenerar HC1. 0 lixiviado da separação inicial de sólidos/líquido, que contêm valores de titânio, também pode ser submetido a uma etapa de precipitação, elevando-se a temperatura para 85 a 110°C ou usando-se, por exemplo, água ou uma base, de preferência, óxido de magnésio. Se for usado óxido de magnésio, 0 cloreto de magnésio obtido pode ser reciclado para a etapa de lixiviação, ou pode ser submetido a etapas para recuperar oxido de magnésio e ácido clorídrico.

Outros métodos podem ser usados para tratar a solução de lixiviado obtida acima, para separar titânio, ferro e outros metais valiosos.

Uma modalidade preferida de um método para a lixiviação de um minério contendo titânio ou concentrado e para a recuperação de metais valiosos é mostrada na Figura 1. 0 método mostrado na Figura 1 é uma ilustração da invenção e a recuperação de produtos e a invenção não está limitada a ela.

No método, conforme exemplificado pela modalidade mostrada na Figura 1, minério ou concentrado é alimentado na etapa de lixiviação 1, que é ilustrada como sendo que uma etapa de lixiviação por lote. A lixiviação pode ser realizada com um lixiviante de ácido clorídrico 6N e 300 g/L de cloreto de magnésio (MgCl2) , sendo que o lixiviante é usado em uma quantidade suficiente necessária para a lixiviação do titânio no minério ou concentrado, especialmente de tal modo que o ácido clorídrico é maior do que a quantidade estequiométrica, por exemplo, 1,2 x, requerida para a lixiviação de titânio. Nas modalidades, a lixiviação pode ser realizada por 4 horas a uma temperatura de 70 a 73°C. A solução de lixiviação obtida é mostrada como sendo submetida â etapa de filtração de sólidos/líquido 2, em que os sólidos são lavados com Água 4 em uma quantidade que é, por exemplo, 4x o deslocamento dos sólidos. 0 resíduo 3 é separado. O resíduo 3 é ganga e outro material sólido não lixiviado. Licor de lixiviação 5, que contém a água de lavagem, é obtido; sob as condições da modalidade ilustrada e com base na lixiviação de um minério contendo, por exemplo, 10 a 30 % por peso de titânio e, por exemplo, 15 a 50% por peso de ferro, um exemplo da composição do licor de lixiviação obtido é um licor contendo cerca de 24 g/L de titânio e cerca de 40 g/L de ferro.

Licor de lixiviação 5 é mostrado como sendo submetido a uma primeira extração por solvente 6 (estágio de extração por solvente 1). No exemplo ilustrado, o solvente é 25% por volume de fosfato tributil (TBP), 35% de EXXAL 10 e 45% de CF 431; EXXAL 10 é isodecanol obtido da Exxon e CF 431 é uma solução a base de querosene obtida de Univer Canadá. O solvente é obtido como fluxo de reciclagem orgânico 7, que será discutido abaixo, com solução de composição sendo adicionada, conforme necessário. A primeira extração por solvente 6 proporciona uma solução orgânica carregada 8, que é mostrada como sendo alimentada à etapa de separação de titânio 9. A etapa de separação de titânio 9 pode ser realizada em 5 estágios, usando, por exemplo, uma razão de 20:1 entre solução orgânica e aquosa. A solução aquosa é obtida, por exemplo, de ácido clorídrico 6N, que é adicionada na etapa de separação de titânio 9. Uma solução de cloreto de titânio 10 é obtida, que é mostrada como ■ sendo enviada para o estágio de extração 11, discutido abaixo. A solução orgânica da etapa de separação de titânio 9 é mostrada como sendo enviada para a etapa de lavagem 12, em que a solução orgânica é lavada, por exemplo, em um único estágio com uma solução de ácido clorídrico IN contendo, por exemplo, 100 g/L de cloreto de magnésio (MgCl2) , a uma razão entre orgânica:aquosa de, por exemplo, 4:1. A solução aquosa contendo ferro que é obtida, é mostrada como sendo avançada para a etapa 13 para a produção de oxido de ferro grau pigmento. A solução orgânica obtida da etapa de lavagem do ferro 12 é mostrada como sendo submetida à etapa de lavagem com água 14, que é, por exemplo, uma lavagem de um único estágio com água em uma razão de, por exemplo, 4:1 entre as fases orgânica:aquosa. A solução orgânica resultante é o fluxo de reciclagem orgânica 7 e é mostrada como sendo reciclada para a primeira extração por solvente 6, conforme discutido acima.

Na modalidade ilustrada e com base no exemplo de licor de lixiviação inventivo acima, o rafinato 15 da primeira extração por solvente 6 contém, por exemplo, cerca de 14 g/L de titânio e cerca de 24 g/L de ferro. 0 rafinato 15 é mostrado como sendo submetido a segunda extração por solvente 16 usando o fluxo de reciclagem orgânico 17. 0 fluxo de reciclagem orgânico 17 contém, por exemplo, 15% de TOPO, isto é, oxido de trioctil fosfino, 5% de EXXAL 10 isodecanol e 80% de solução a base de querosene CF 231 com composição sendo adicionada, conforme requerido. A segunda extração por solvente 16 proporciona a solução orgânica carregada 18, que é mostrada como sendo alimentada à etapa de separação de titânio 19. A etapa de separação de titânio 19 pode ser realizada em, por exemplo, 3 estágios, usando-se, por exemplo, uma razão 4:1 de solução orgânica para aquosa. A solução aquosa é obtida, por exemplo, de ácido clorídrico IN tendo um Eh de 650 mV, o Eh aumentado sendo obtido por meio da adição de oxidante, por exemplo, acido perclórico, adicionado na etapa de separação de titânio 19. Uma solução de cloreto de titânio 20 é obtida, que também pode ser enviada para o estágio de extração 11, discutido abaixo. A solução orgânica da etapa de separação de titânio 19 pode ser enviada para a etapa de lavagem de ferro 21, em que a solução orgânica é lavada, por exemplo, em um único estágio com, por exemplo, solução de ácido clorídrico 0,25N contendo 100 g/L de cloreto de magnésio (MgCl2) em uma razão de orgânica:aquosa de 5:1. A solução aquosa contendo ferro que é obtida também pode ser avançada para a etapa 13 para a produção de oxido de ferro de grau de pigmento. A solução orgânica resultante é o fluxo de reciclagem orgânico 17.

Na modalidade ilustrada, com base no exemplo acima do licor de lixiviação da invenção, o rafinato 22 da segunda extração por solvente 16 contém uma quantidade muito baixa de titânio, mas uma concentração mais alta, por exemplo, cerca de 23 g/L de ferro. Assim, a primeira e a segunda extrações por solvente 6 e 16 reduziram a quantidade de titânio no licor de lixiviação inventivo de, por exemplo, cerca de 24 g/L para uma quantidade muito baixa, isto é, efetuou um grau muito alto de remoção de titânio do licor de lixiviação. Por outro lado, a quantidade de ferro foi reduzida de, por exemplo, cerca de 40 g/L para cerca de 23 g/L, com quase toda a remoção de ferro sendo na primeira extração por solvente 6. O raf inato 22, que pode ser referido como um rafinado exaurido de titânio, pode então ser submetido â etapa de remoção de metal valioso 23 para a remoção de vanádio, cromo, manganês e ferro. O óxido de magnésio é adicionado na etapa de remoção de metal 23 e resíduo 24 contendo vanádio, cromo, manganês e ferro é obtido. A solução 25 obtida na etapa de remoção de metal 23 é, deste modo, uma solução de cloreto de magnésio, que pode ser submetida a pirohidrólise 26. A pirohidrólise 26 fornece óxido de magnésio, que pode ser reciclado para a etapa de remoção de metal valioso 23 e o ácido clorídrico (ou cloreto de hidrogênio) , que pode ser reciclado para a etapa de lixiviação 1 ou usado em algum outro lugar no processo.

As soluções de cloreto de titânio 10 e 20 são mostradas como sendo submetidas ao estágio de extração 11 usando óxido fosfino Cyanex 921, da Cytec, por exemplo, em um estágio de extração quatro usando razoes orgânica:aquosa de, por exemplo, 4:1. 0 rafinato 27 do estágio de extração 11 é mostrado como sendo submetido ao estágio de precipitação de titânio 28, em que o pH da solução é ajustado para, por exemplo, 0,25 e a temperatura da solução é elevada para, por exemplo, 95 a 100°C. A solução contendo dióxido de titânio que é obtida pode ser submetida a filtração 29, que fornece licor inaproveitável 30 e sólidos (Ti02) que pode ser submetida a etapa de secagem e calcinação 31 e qualquer outro tratamento e transporte 32. O licor de separação orgânico 33 pode ser submetido à etapa de separação 34 em que o licor de separação orgânico 33 é separado, por exemplo, em três estágios, com, por exemplo, ácido clorídrico IN tendo um Eh de 650 mV, obtido conforme acima, usando uma razão orgânica:aquosa de por exemplo, 4:1. A solução aquosa resultante pode ser submetida à etapa de lavagem 35 usando, por exemplo, ácido clorídrico 0,25N contendo 100 g/L de cloreto de magnésio em um único estágio usando, por exemplo, razão de 4:1 de orgânica .-aquosa. A etapa de lavagem destina-se a remover impurezas, por exemplo, vanádio, ferro e cromo da solução. A solução de lavagem aquosa 3 6 é obtida, a qual pode ser tratada para descarte, enquanto que a solução orgânica 37 pode ser reciclada para o estágio de extração 11.

Na recuperação e reciclagem de HCl, a solução contendo HCl pode ser submetida a etapas parciais ou pré-evaporação. Os gases resultantes da pirohidrólise podem ser usados na pré-evaporação, para enriquecer a solução em HCl e reduzir custos de energia. No entanto, o grau de pré-evaporação ou parcial pode ser reduzido ou mesmo eliminado, alimentando-se cloreto de hidrogênio gasoso na solução. 0 cloreto de hidrogênio pode ser formado queimando-se cloro com hidrogênio. Desta maneira, a energia requerida para a evaporação da água é reduzida ou eliminada e é obtido um azeótropo de ácido clorídrico. 0 azeótropo de ácido clorídrico tem um teor de ácido clorídrico de cerca de 20% (razão de massa) . O azeótropo pode ser reciclado para a solução de lixiviação, oferecido para venda ou usado de uma outra maneira.

No processo da presente invenção, a razão entre cloreto de metal/HCl, por exemplo, a razão de metal/HCl e a quantidade e o tipo de oxidante na etapa de lixiviação, pode ser ajustada para refletir qualquer requerimento específico ou características do processo e do minério alimentado no processo. Em alguns casos, uma grande parte do íon cloreto na solução de lixiviação pode ser fornecida a partir, por exemplo, do cloreto de magnésio reciclado. O processo de lixiviação pode ser conduzido de maneira contínua em pelo menos um reator de tanque agitado. De preferência, pelo menos dois reatores são usados; três ou mais reatores podem ser ótimos. Conforme discutido acima, a lixiviação também pode ser conduzida em lote, co-corrente ou contracorrente, totalmente ou em parte.

Embora não estando limitada por qualquer teoria com relação ao processo descrito aqui, tem sido reconhecido um aumento na atividade de HC1 quando os sais, tais como CaCl2 e Mgl2 são adicionados para diluir as soluções de HCl. 0 aumento na reatividade de HCl é entendido como uma função da concentração de íon cloreto, especialmente cloreto de magnésio. Em um meio de cloreto, os íons de magnésio têm um alto número de hidratação, que se acredita que cause atividade substancialmente aumentada dos íons de hidrogênio na solução de lixiviação na presente invenção. 0 processo da presente invenção não requer pré-tratamento do minério contendo titânio antes da etapa de lixiviação. As condições de lixiviação, especialmente o potencial de oxi-redução (Eh) e a concentração de cloreto, podem ser controladas, proporcionando assim o controle da lixiviação de metais de valor, formação de complexos de cloreto e extração de ferro, assim como ficará aparente para aqueles versados na química de extração de minérios contendo titânio.

Uma vantagem particular do processo da presente invenção é que altas taxas de extração de metais de valor são obtidas em uma etapa de lixiviação que opera a pressão atmosférica e a concentrações relativamente baixas de ácido clorídrico. Não é necessário operar a etapa de lixiviação sob pressão. 0 uso de pressão atmosférica resulta em substanciais vantagens econômicas, especialmente em custos de capital. Os metais de valor podem ser recuperados. 0 uso de cloreto oferece vantagens na operação e nos custos do processo. 0 agente de lixiviação pode ser regenerado e reciclado, especialmente com o uso de uma etapa de pirohidrólise com ácido clorídrico adicional sendo formado a partir do cloro, se requerido. 0 cloreto de magnésio é o cloreto particularmente preferido, já que é reciclado mais imediatamente até a etapa de lixiviação. 0 uso de ácido clorídrico permite a recuperação e a reciclagem de ácido clorídrico para a etapa de lixiviação, especialmente com quantidades relativamente pequenas de ácido clorídrico de composição. Em particular, o uso do lixiviante preferido de ácido clorídrico e de cloreto de magnésio permite a reciclagem de ácido clorídrico, cloreto de magnésio e oxido de magnésio no processo. A ausência preferida de adição de cátions que não sejam magnésio no processo facilita reciclar, minimizando os efeitos potencialmente deletérios de outros cátions na reciclagem. Em adição, o uso de ácido clorídrico em concentrações de não mais do que 20% (razão de massa) permite o uso de destilação azeotrópica e sem a adição de quantidades substanciais de ácido clorídrico mais concentrado. Este último iria requerer o uso de técnicas extensivas de destilação a vácuo. 0 uso das concentrações mais baixas de ácido clorídrico tenderá a resultar em menor extração de impurezas ou ganga do minério, e, deste modo, concentrações mais baixas de impurezas na solução. Os requerimentos de materiais para a neutralização e outras etapas são menores. Em particular, a presente invenção proporciona o uso de ácido clorídrico azeotrõpico produzido pela pirohidrólise de soluções de reciclagem sem a necessidade de adição de ácido clorídrico e descarte de ácido clorídrico em excesso, que é um problema ambiental. A presente invenção é ilustrada pelos exemplos a seguir. A menos que seja dito o contrário, o Eh das soluções de lixiviação nos exemplos abaixo foi 450 a 460 mV.

Exemplo 1 Experimentos de lixiviação em escala laboratorial foram realizados usando um concentrado de minério contendo titânio obtido de um minério de ilmenita. O concentrado de minério (Alimentação 1) tinha os seguintes teores de Ti e Fe: TiC>2 28,5% e Fe 35,8%. Na Corrida 1, cem gramas deste concentrado foram lixiviados com 792 g de solução de HCl 20%, tal solução contendo 158 g de HCl. A temperatura da solução foi 75°C e o tempo de lixiviação foi de 3 horas. Todas as lixiviações foram realizadas a pressão atmosférica.

Na Corrida 2, o procedimento da Corrida 1 foi repetido, exceto pelo fato de que cem gramas do mesmo concentrado foram lixiviados com 765 g de solução de HCl 20%, contendo 153 g de HCl e 426 g de MgCl2.6H20.

As soluções lixiviadas foram submetidas a uma etapa de separação líquido/sólidos. Os sólidos lavados obtidos foram submetidos a análise para o teor de Ti e Fe. A extração de cada metal foi então calculada.

Os resultados obtidos são mostrados na Tabela 1. Os resultados são expressos como porcentagens de titânio e ferro no líquido, isto é, extraídos para a solução e com base na quantidade de concentrado alimentado para a solução de lixiviação.

TABELA I

Os resultados mostram que a lixiviação da amostra usando uma solução de lixiviação de ácido clorídrico e cloreto de magnésio resultou em extração mais alta de titânio e ferro. A extração de titânio aumentou de 25,9% do titânio no concentrado para 54,7%, que é mais do que o dobro (2x) a quantidade de titânio extraído. 0 aumento na extração para o ferro entre a Corrida 1 e a Corrida 2 foi de 37,2 para 63,7%, isto é, mais de l,7x.

Este exemplo mostra a extração tanto de titânio quanto de ferro do concentrado. 0 titânio e o ferro na solução obtida podem ser separados conforme discutido acima, especialmente com o uso de procedimentos de extração por solvente discutidos acima.

Exemplo II

Uma série de experimentos de lixiviação foram realizados em um minério de ilmenita (Alimentação II) que continha 22,8 por cento por peso de titânio, 38 por cento por peso de ferro, 0,13 por cento por peso de óxido de cromo (Cr203) , 4,69 por cento por peso de Si02 e 2,82 de óxido de magnésio. O minério tinha um tamanho de malha de -100. O lixiviante foi uma solução de ácido clorídrico (6N) e cloreto de magnésio; a quantidade estequiométrica de ácido clorídrico e a quantidade de cloreto de magnésio adicionada, em g/L, são dadas na Tabela 2. Todas as lixiviações foram realizadas por 4 horas a pressão atmosférica, a uma temperatura de 70 a 73°C. 0 volume inicial de solução foi 1 L.

Outros detalhes experimentais e os resultados obtidos são dados na Tabela 2. *Quantidade HCl = quantidade estequiométrica em ácido clorídrico, com base na quantidade de titânio e ferro na amostra que está sendo lixiviada.

Os resultados mostram a extração tanto de titânio quanto de ferro usando um lixiviante de ácido clorídrico e cloreto de magnésio. Um nível de extração de titânio tão alto quanto 96,9% foi alcançado sob as condições experimentais usadas. Nas concentrações estequiométricas de ácido clorídrico, o cloreto de magnésio pareceu ter tido efeitos mínimos sobre a extração de titânio. Os efeitos do cloreto de magnésio no aumento da extração de titânio foram mais pronunciados nas concentrações de ácido clorídrico que foram maiores (l,2x e l,4x) que a quantidade estequiométrica requerida para a extração de titânio e de ferro. Nas concentrações mais altas de cloreto de magnésio que foram testadas, o nível de extração de titânio e ferro diminuiu; as concentrações mais altas de cloreto de magnésio foram próximas dos limites de solubilidade nas soluções usadas. Assim, os resultados indicam que existe uma faixa ótima de concentrações tanto do ácido clorídrico quanto do cloreto de magnésio para a extração de titânio e de ferro do minério para a solução.

Exemplo III

Para ilustrar os efeitos da concentração de ácido clorídrico e da presença de cloreto de magnésio, uma outra série de experimentos de lixiviação foi realizada no minério ilmenita (Alimentação III) que continha 22,8 por cento por peso de titânio, 38 por cento por peso de ferro, 0,13% de óxido de cromo (Cr203) , 4,69 por cento por peso de Si02 e 2,82 de óxido de magnésio. O minério tinha um tamanho de malha de -100. O lixiviante foi uma solução de ácido clorídrico e, opcionalmente, cloreto de magnésio; a quantidade estequiométrica de ácido clorídrico e a quantidade de cloreto de magnésio adicionada, em g/L, são fornecidas na Tabela 3. Todas as lixiviações foram realizadas por 4 horas a pressão atmosférica a uma temperatura de 65 a 70°C. A corrida 15 é uma corrida comparativa a alta concentração de ácido clorídrico, na ausência de cloreto de magnésio.

Outros detalhes experimentais e os resultados obtidos são fornecidos na Tabela 3.

Tabela 3 Quantidade HC1 = quantidade estequiométrica em ácido clorídrico, com base na quantidade de titânio e ferro na amostra que está sendo lixiviada.

Os resultados mostram que a concentração de ácido clorídrico tem um efeito sobre a extração de titânio. Além disso, altas extrações de titânio podem ser obtidas a concentrações relativamente baixas de ácido clorídrico se o lixiviante contiver cloreto adicionado, isto é, cloreto de magnésio. Extrações mais altas de titânio foram obtidas com ácido clorídrico 6N no Exemplo II do que as obtidas com as concentrações mais baixas de ácido neste exemplo. A corrida 14 mostra o efeito de uma baixa quantidade estequiométrica de ácido clorídrico sobre a extração de titânio e ferro. A corrida 15 é uma corrida comparativa em que o cloreto de magnésio não foi adicionado. 0 nível de extração de titânio e ferro é apenas ligeiramente maior do que aquele alcançado a uma concentração mais baixa de ácido clorídrico, porém na presença de cloreto de magnésio.

Exemplo IV

Em uma série de experimentos comparativos, para ilustrar os efeitos da concentração de ácido clorídrico na ausência de cloreto de magnésio, uma série de experimentos de lixiviação foi realizada em um minério ilmenita (Alimentação IV) que continha 26,8 por cento por peso de titânio, 35,8 por cento por peso de ferro, 0,03 por cento por peso de cromo e 0,12 por cento por peso de vanádio. 0 minério tinha um tamanho de malha -100. 0 lixiviado foi uma solução de ácido clorídrico; o lixiviante não continha cloreto de magnésio. Todas as lixiviações foram realizadas a pressão atmosférica, por 6 horas. A temperatura foi 70 a 75°C nas corridas 16, 18 e 19 e 60°C na Corrida 17.

Outros detalhes experimentais e os resultados obtidos são fornecidos na Tabela 4 Tabela 4 *Quantidade HCl = quantidade estequiométrica em ácido clorídrico, com base na quantidade de titânio e ferro na amostra que está sendo lixiviada.

Os resultados mostram baixa extração de titânio a partir de minério de ilmenita na ausência de cloreto de magnésio, embora tenham sido usadas concentrações de ácido clorídrico tão altas quanto 11,8N e quantidades estequiométricas tão altas quanto 3,83x.

Exemplo V

Para ilustrar os efeitos da lixiviação a pressão atmosférica usando um lixiviante contendo tanto ácido clorídrico quanto cloreto de magnésio, incluindo os efeitos de variação da concentração de cloreto de magnésio, uma outra série de experimentos de lixiviação foi realizada no minério ilmenita (Alimentação IV) de Exemplo IV. Como no Exemplo IV, o minério tinha um tamanho de malha de -100. O lixiviante era uma solução de 6N de ácido clorídrico contendo cloreto de magnésio, exceto pelo fato de que nas Corridas 24 e 25 o cloreto de magnésio foi substituído por cloreto de sódio e cloreto de cálcio, respectivo. Todas as lixiviações foram realizadas a pressão atmosférica. Ma corrida 20, a temperatura foi 70 a 75°C e o tempo de lixiviação foi 6 horas. Nas Corridas 21 a 25, a temperatura foi 65 a 70°C e o tempo de lixiviação foi 4 horas.

Outros detalhes experimentais e os resultados obtidos são fornecidos na Tabela 5. *Quantidade HC1 = quantidade estequiométrica em ácido clorídrico, com. base na quantidade de titânio e ferro na amostra que está sendo lixiviada.

Os resultados mostram os efeitos de cloreto, especialmente cloreto de magnésio, sobre a extração de titânio a partir do minério de ilmenita. As corridas 20 a 23 mostram a extração melhorada de titânio em comparação com a Corrida 17. A adição de mais cloreto de magnésio (Corrida 21 cf Corrida 20) resultou em um aumento substancial na extração de titânio, para 41,4%. Corridas 22 e 23, com quantidade estequiométrica alta de ácido clorídrico adicionalmente melhorou a extração para 93% e 89,9%, respectivamente. As corridas 24 e 25 mostram o efeito da substituição de cloreto de magnésio por cloreto de sódio ou cloreto de cálcio. Ambos os cloretos deram extração mais alta, particularmente cloreto de sódio, em comparação com aquela obtida usando cloreto de magnésio. O cloreto de magnésio também é o cloreto preferido, pelas razões discutidas aqui.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1. Processo para lixiviação de titânio a partir de um material de minério contendo titânio, selecionado a partir do grupo que consiste em minério contendo titânio, concentrado do mesmo, minério modificado do mesmo e resíduos do mesmo, e misturas dos mesmos, o processo sendo carao teri z ado pelo fato de compreender as etapas de: a) lixiviar o material de minério contendo titânio a pressão atmosférica com um lixiviante que compreende ácido clorídrico e cloreto de magnésio, de modo a obter uma solução de lixiviação rica em titânio, o lixiviante tendo uma concentração de ácido clorídrico não maior do que cerca de 20% em razão de massa, com base na quantidade de lixiviante, e uma concentração de cloreto de magnésio de pelo menos 100 g/L, a lixiviação sendo realizada a uma temperatura tal que o titânio na referida solução rica em titânio permaneça na referida solução, a referida temperatura de lixiviação sendo menor do que 85 °C; b) submeter a solução obtida na etapa a) a uma etapa de separação líquido/sólido, obtendo-se assim uma fração sólida e uma fração líquida; c) submeter a fração líquida na etapa b) a etapas para recuperar uma fração líquida contendo compostos de cloreto de titânio do mesmo; e d) submeter a fração líquida contendo compostos de cloreto de titânio da etapa c) a etapas para recuperar dióxido de titânio da mesma.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de minério contendo titânio é selecionado do grupo que consiste em um minério titanífero, um concentrado do mesmo, um minério modificado do mesmo, resíduos do mesmo e misturas dos mesmos, e os valores de titânio e de ferro são lixiviados a partir do material de minério contendo titânio.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura é menor do que 80 °C.

4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a temperatura está na faixa de 65-80 °C.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material de minério contendo titânio é ilmenita.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracteri z ado pelo fato de que o material de minério contendo titânio contém titânio e pelo menos um metal valioso selecionado do grupo que consiste em vanádio, cromo, manganês, molibdênio, chumbo, zircônio, nióbio e tântalo.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o potencial de oxi-redução (Eh) da solução de lixiviação é de pelo menos 350 mV.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a concentração total de íons cloreto está na faixa de 100-500 g/L.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade de ácido clorídrico está na faixa de 30-200 g/L.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o líxiviante compreende ácido clorídrico, cloreto de magnésio e um oxidante selecionado do grupo que consiste em peróxido de metal alcalino, perclorato de metal alcalino, perclorato de amônio, perclorato de magnésio, clorato de magnésio, clorato de metal alcalino, cloro, hipoclorito de metal alcalino, peróxido de hidrogênio, ácido perclórico e outros oxidantes que não contenham enxofre e misturas dos mesmos.

11. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dióxido de titânio é formado na etapa d) pelo aumento da temperatura da fração liquida que contém compostos de cloreto de titânio para 85110 °C.

12. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a precipitação de dióxido de titânio na etapa d) é obtida pela adição de óxido de magnésio na fração liquida que contém compostos de cloreto de titânio.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução de lixiviante é regenerada.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma ou mais das referidas frações líquidas são tratadas para regeneração de ácido clorídrico, cloreto de magnésio e óxido de magnésio.

15. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido clorídrico no lixiviante é a concentração azeotrópica.

16. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o ácido clorídrico é regenerado por destilação azeotrópica e o ácido clorídrico regenerado é reciclado para a etapa a).