BRPI0616812A2

BRPI0616812A2 - método para processamento de matéria prima suportando nìquel em lixiviamento baseado em cloro

Info

Publication number: BRPI0616812A2
Application number: BRPI0616812-4A
Authority: BR
Inventors: Olli Hyvarinen; Janne Karonen; Damien Krebs; Liisa Haavanlammi
Original assignee: Outotec Oyj
Priority date: 2005-10-03
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2011-07-05
Also published as: CA2624612C; CN101278064B; WO2007039664A1; CA2624609C; EA014105B1; EP1931807A1; ES2392155T3; ZA200802800B; AP2318A; BRPI0616811B1; EA013353B1; CA2624612A1; BRPI0616811A2; WO2007039663A1; CN101278064A; EP1931807B1; EP1931807A4; AU2006298625B2; AU2006298627A1; AU2006298625A1

Abstract

MéTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATéRIA PRIMA SUPORTANDO NìQUEL EM LIXIVIAMENTO BASEADO EM CLORO. A invenção se refere a um método para processamento de um produto de níquel a partir de matérias primas sulfídicas suportando níquel, tal como concentrado de sulfeto de níquel, ou minério. De acordo com a invenção, a matéria prima é lixiviada em condições atmosféricas em uma solução aquosa de cloreto e cloreto de cobre (II) . Os reagentes necessários para lixiviamento de níquel e para processamento dos produtos, tais como cloro, hidrogênio e hidróxido de sódio, são obtidos a partir de eletrólise de cloro-alcalino que é integrado como uma etapa no processo.

Description

"MÉTODO PARA PROCESSAMENTO DE MATÉRIA PRIMA SUPORTANDONÍQtJEL EM LIXIVIAMENTO BASEADO EM CLORO"

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção se refere a um método para processamento dematéria prima contendo níquel, tais como concentrado deníquel sulfídico, ou minério de níquel em lixiviamentobaseado em cloreto para obtenção de um produto de níquel. 0lixiviamento da matéria prima de níquel é efetuado emcondições atmosféricas. Os reagentes, tais como cloro,hidrogênio e hidróxido de sódio, necessários paralixiviamento de níquel, e para processamento dos produtos,são obtidos a partir de eletrólise de cloro-alcalino que éintegrado como uma etapa no processo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os recursos mundiais de níquel são divididos em duasgrandes categorias, minério de sulfeto e minério oxidado(minério de laterita). A exploração convencional de minériode sulfeto de níquel é essencialmente um processopirometalúrgico, onde o minério escavado é primeiramentefinamente moído, e, em seguida, os minerais de sulfeto deníquel são concentrados por flotação de espuma paraproduzir um concentrado de níquel. 0 concentrado é, emseguida, tratado adicionalmente por fusão de minérios eredução, para produzir um resíduo metálico suportandoníquel, que também contém cobre, cobalto e ferro. 0 resíduometálico é, em seguida, refinado por processoshidrometalúrgicos conhecidos, que podem incluirlixiviamento oxidativo ou lixiviamento de pressão, seguidopor remoção de impureza e redução de hidrogênio, oueIetroextração.

Um problema do processo de fusão de minérios é ageração de dióxido de enxofre, que tem que ser tratado emuma instalação ácida para produzir ácido sulfúrico, umproduto que não é sempre fácil de se dispor a partir dolocal do fundidor de minérios. As perdas de níquel ecobalto na escória do fundidor de minérios sãosignificantes, e podem ser problemas no procedimento comalguns dos elementos menores nos concentrados, tais comomagnésio e arsênico.

A partir das mineralizações que são difíceis deconcentrar, os processos metalúrgicos também podem obterconcentrados que são difíceis de processar com relação asua qualidade. O tratamento pirometalúrgico do concentradotorna-se marcadamente mais difícil, quando o teor demagnésio no concentrado é alto, e respectivamente o teor deferro é baixo. Agora a razão de ferro/magnésio doconcentrado torna-se baixa, e isto traz dificuldades deespuma, porque se o teor de MgO da escória criada noprocesso de fusão de minérios é, por exemplo, acima de 11%,a viscosidade da escória se eleva tão alto que interrompe aremoção da escória a partir da fornalha. À medida que aviscosidade aumenta, isto resulta em que também parte dasgotas de resíduo metálico de níquel permanece na escória.

Em áreas áridas, água salina deve ser usada paraconcentração úmida, em cujo caso o concentrado contémhaletos que são danosos nos processos pirometalúrgicos.

Um grande número de rotas hidrometalúrgicas paraprocessamento de concentrados de sulfeto de níquel têm sidodescrito na literatura; geralmente elas incluem moagem oumoagem fina do concentrado, onde em seguida o sulfeto étratado em lixiviamento de pressão oxidatante paraprocessamento de ácido sulfúrico para o processo delixívia.

O processamento biológico de sulfetos de níquel temsido descrito. Neste caso, lixiviamento bacterialmenteauxiliado é seguido por purificação de solução, separaçãode metal e eletroextração de níquel. Os longos tempos deresidência deste tipo de processos resultam em reatoresimensamente grandes na etapa de lixiviamento, e, devido àsnecessidades notáveis de capital, o processo não tem sidoum sucesso comercial.

O processo Activox que é descrito, por exemplo, napatente EP 1 303 641, compreende a moagem de concentrado deníquel em um material moído muito fino, onde, em seguida,ele é submetido a lixiviamento oxidativo em uma pressãoalta. para separação de níquel na solução de sulfato, e,subseqüentemente, impurezas são removidas por métodosconhecidos, e níquel metálico é recuperado.

Um problema dos processos hidrometalúrgicos acimadescritos é que uma grande parte do enxofre contido nosulfeto é oxidada em ácido sulfúrico, que resulta em altasperdas causadas pelos reagentes de neutralização, e acriação de grandes quantidades de despejo que devem serremovidas, tais como sulfato de amônia e gipsita. Pode serestimado que as altas perdas resultantes destes doisfatores quando combinadas tornam referidos processoscomercialmente menos atrativos.

0 pedido de patente WO 96/41029, "Extraçãohidrometalúrgica auxiliada por cloreto de níquel e cobaltoa partir de minérios de sulfeto", descreve lixiviamento depressão oxidante de sulfeto de níquel e cobalto na presençade oxigênio e, do mesmo modo, um lixiviamento ácidocontendo íons haleto, ferro e sulfato. A solução obtida ésubmetida à separação de sólidos e purificação de solução,precipitação do níquel e hidróxido de cobalto misturados,re-lixiviamento do precipitado em uma solução amoniacal,onde, em seguida, os metais são separados por extração desolvente e recuperados por eletroextração. 0 processo sofrede limitações similares como os processos hidrometalúrgicosbaseados em sulfato acima descritos.

A patente dos Estados Unidos 3.880.653 descreve arecuperação de níquel metálico de um resíduo metálico deníquel contendo cobre e metais preciosos. O lixiviamento doresíduo metálico de níquel é realizado como um processoconcorrente, onde o resíduo metálico de níquel é primeirosuspenso em uma solução de cloreto obtida de eletroextraçãode níquel e contendo cobre monovalente. A solução decloreto é conduzida para uma etapa de lixiviamento, ondetambém cloro criado na eletrólise é alimentado. O clorooxida o cobre monovalente, que, por sua vez, dissolve oníquel, e é, ao mesmo tempo, reduzido de volta para formamonovalente e precipitado como sulfeto de cobre. 0 enxofrecontido nos sulfetos dissolvidos é precipitado como enxofreelementar. Os metais preciosos permanecem não-dissolvidosno lixiviamento. Após a primeira etapa de lixiviamento, abatelada total de pasta fluida é conduzida para uma segundaetapa, onde o cobre divalente dissolvido é precipitado pormeio de resíduo metálico de níquel. A solução e o materialsólido são separados, e a solução é conduzida paraeletroextração de níquel.

0 pedido de patente JP 10-140257 descreve arecuperação de níquel por meio de lixiviamento de cloro eeletrólise de materiais, tais como resíduo metálico deníquel, contendo níquel, cobalto, cobre e enxofre. Oresíduo metálico de níquel é lixiviado em lixiviamentoconcorrente em uma solução de cloro que contém cobremonovalente, e cloro é suprido na solução para lixiviamentode níquel e outros metais. Quando cloro é suprido nasprimeiras etapas do processo de lixiviamento, o enxofrecontido no resíduo metálico de níquel também é parcialmentedissolvido, e forma ácido sulfúrico na solução. Na etapafinal do processo de lixiviamento, não existe mais clorosuprido, mas ar, que significa que na etapa final, olixiviamento é efetuado por meio do oxigênio contido no are ácido sulfúrico. A solução suportando cloreto de níquel éconduzida para eletrólise para recuperação do níquelmetálico, e o cloro criado na eletrólise é usado paralixiviamento da matéria prima. Também a solução recicladaobtida da eletrólise é usada para lixiviamento da matériaprima.

Entre os métodos acima descrito, os últimos dois seconduzem com resíduos metálicos de níquel que sãoproduzidos primeiro pelo processamento do concentrado deníquel pirometalurgicamente. A grande quantidade de óxidode enxofre criada no processo, cujo dióxido de enxofre égeralmente processado adicionalmente no ácido sulfúrico,pode estar relacionada a um problema no tratamentopirometalúrgico. 0 uso e mercadologia comercial de ácidosulfúrico são difíceis, particularmente quando alocalização do fundidor de minérios é distante dalocalização onde o ácido sulfúrico deve ser usado.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

O objetivo da presente invenção é aliviar pelo menosalgumas das limitações dos processos da técnica anterior, eo método é baseado em um processo vantajoso baseado emcloro para tratamento de matérias primas suportando níquel,tais como concentrado de sulfeto de níquel ou minério ourefugo, particularmente concentrados de níquel pobres eminérios. Pelo método de acordo com a invenção, tambémimpurezas, tais como matérias primas contendo magnésio ehaletos, podem ser tratadas sem interromper a recuperaçãode níquel. Os reagentes necessários quando do processamentodo concentrado de níquel e minério são formados emeletrólise de cloro-alcalino que é integrado como parte dométodo. A reciclagem de reagentes dentro do processo tornao método particularmente vantajoso.

RESUMO DA INVENÇÃO

A invenção se refere a um método para produção de umproduto de níquel a partir de matérias primas de sulfetosuportando níquel, tal como concentrado de sulfeto deníquel, ou minério, ou refugo. De acordo com o método, amatéria prima é lixiviada em condições atmosféricas em umasolução aquosa de cloreto de sódio e cloreto de cobre (II) .Os reagentes, tais como cloro, hidrogênio e hidróxido desódio, necessários para lixiviamento de níquel, e paraprodução dos produtos, são obtidos de eletrólise de cloro-alcalino que é integrada como uma etapa no processo.

Vantajosamente, o método de produção de um produto deníquel contém as seguintes etapas:

a) matéria prima suportando níquel é lixiviada em duasou mais etapas por uma solução contendo cloreto de sódio ecloreto de cobre (III) como uma lixívia em contra-correnteem condições atmosféricas, de modo que a primeira etapa delixiviamento quando observada na direção de procedimento doconcentrado é não-oxidante, e as próximas etapas sãooxidante com relação à formação de uma solução de lixíviaabundante de cloreto de níquel enriquecido de níquel -cloreto de sódio,

b) a solução de lixívia abundante enriquecida deníquel é submetida a uma precipitação de ferro e sulfatosdissolvidos, e o precipitado é alimentado na etapa final doprocesso de lixiviamento,

c) níquel é precipitado a partir da solução de lixiviaabundante, por meio de hidróxido de sódio NaOH, comohidróxido de níquel Ni(OH)2,

d) a solução de cloreto de sódio, exaurida de níquel,é conduzida para precipitação de magnésio, onde o magnésioé precipitado a partir da solução, por meio de hidróxido desódio, como hidróxido de magnésio Mg(OH)2,

e) outros resíduos de impureza dissolvidos divalentessão removidos a partir da solução de NaCl por meio de trocade íon,

f) a solução de NaCl é submetida à concentração,

g) a solução de NaCl concentrada é conduzida paraeletrólise de cloro-alcalino, onde parte da solução éprocessada por eletrólise em cloro, hidrogênio e hidróxidode sódio que são usados como reagentes no método,

h) a solução de NaCl que foi exaurida na eletrólise éalimentada para a etapa de lixiviamento final doconcentrado e/ou minério.

Vantajosamente, o lixiviamento de concentradosuportando sulfeto de níquel e/ou minério é efetuado emduas etapas.

Na primeira etapa de lixiviamento, a matéria prima élixiviada em condições não-oxidativas por meio de cloretode cobre (II), de modo que parte dos sulfetos contidos noconcentrado é dissolvida, e cobre é precipitado comosulfeto de cobre. Na etapa de lixiviamento não-oxidante dematéria prima, o pH está dentro da faixa de 0,5-3,0.

Nas etapas de lixiviamento oxidantes de matéria prima,a matéria prima é vantajosamente lixiviada por meio decloreto de cobre (II) para dissolução de sulfetos, e naprimeira etapa de lixiviamento o sulfeto de cobreprecipitado é produzido para ser dissolvido no cloreto decobre (II). Nas etapas de lixiviamento não-oxidantes, o pHé ajustado dentro da faixa de 1,7-2,8, preferivelmentedentro da faixa de 2,0-2,5.

De acordo com uma concretização preferida do método, oreagente oxidante empregado nas etapas de lixiviamento não-oxidantes de concentrado e/ou minério é gás suportandooxigênio, que é oxigênio, ar enriquecido de oxigênio, ouar, e ácido hidroclórico é alimentado ao processo delixiviamento.

De acordo com outra concretização preferida do método,o reagente oxidante empregado nas etapas de lixiviamentooxidantes de concentrado e/ou minério é cloro formado naeletrólise de cloro-alcalino.

De acordo com uma concretização preferida do método,em uma solução de lixivia abundante enriquecida de níquel,é alimentado um composto de cálcio e hidróxido de sódiopara remoção dos sulfatos e ferro dissolvidos. 0precipitado de ferro/gipsita é conduzido para a etapa delixiviamento final.

De acordo com uma concretização preferida do método,como o produto final é precipitado hidróxido de níquel quecontém o cobalto do concentrado. A precipitação dehidróxido de níquel é efetuada por meio de hidróxido desódio obtido a partir de eletrólise de cloro-alcalino. Aprecipitação de hidróxido de níquel é efetuada no valor depH 6-7.

De acordo com outra concretização preferida do método,uma solução de lixívia abundante enriquecida de níquel ésubmetida à remoção de cobalto, vantajosamente por extraçãode solvente, e níquel é precipitado a partir da solução delixívia abundante livre de cobalto, por meio de hidróxidode sódio, como hidróxido de níquel, a partir do qual níquelmetálico é recuperado por redução. Vantajosamente, aredução de níquel metálico é efetuada como redução dehidrogênio, em cujo caso o hidrogênio requerido épreferivelmente formado em eletrólise de cloro-alcalino.

De acordo com uma concretização preferida do método, asolução de NaCl exaurida de níquel que se tornou pobre emníquel é submetida à filtragem de polimento para removersólidas antes da condução da solução a precipitação de Mg.

A precipitação de magnésio é vantajosamente efetuadano valor de pH 9-10.

O ácido hidroclórico que é usado como o reagente delixívia de matéria prima é vantajosamente produzido dohidrogênio e cloro criados na eletrólise de cloro-alcalino.

Uma matéria prima suportando níquel pode conter ouroe/ou outros metais preciosos (PGM). Neste caso, o ouro édissolvido na etapa de lixiviamento final e recuperado apartir da solução da etapa de lixiviamento final; a soluçãolivre de ouro é conduzida à etapa de lixiviamentoprecedente, quando observada na direção de procedimento doconcentrado. Outros metais preciosos são recuperados apartir do resíduo de lixívia.

De acordo com uma concretização preferida do método,Parte da solução exaurida na concentração de cloretode sódio é conduzida para um processo de lixiviamento deconcentrado.

LISTA DE DESENHOS

A Figura 1 representa um desenho esquemático de umaconcretização do método de acordo com a invenção, e

A Figura 2 representa um desenho esquemático de outraconcretização do método de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A invenção se refere a um método para produção de umproduto de níquel a partir de matéria prima suportandosulfeto de níquel pelo lixiviamento da mesma em uma soluçãoaquosa de cloreto de sódio - cloreto de cobre (II) comolixiviamento em contracorrente em várias etapas, emcondições onde a etapa de lixiviamento final com relação aofluxo de sólidos é oxidante, e a primeira etapa évantajosamente não-oxidante.

Neste contexto, o conceito de matéria prima suportandosulfeto de níquel significa principalmente concentrado desulfeto de níquel ou minério, mas ela pode ser refugo ouresíduo metálico. Para a proposta de clareza, o textoapenas menciona concentrado. Geralmente matéria primasuportando sulfeto de níquel sempre contém uma certaquantidade de cobre, ferro, cobalto e magnésio. Cada etapade lixiviamento tipicamente consiste de uma série de váriosreatores, onde a suspensão de solução e sólidos étransferida como descarga de um reator para o próximo. Osreatores são providos com agitadores. Entre as etapas deprocesso, é realizado espessamento, de modo que a solução eos sólidos são transferidos para etapas diferentes nolixiviamento em contracorrente. A descrição da invençãodescreve um processo de lixiviamento de duas etapas, masela pode verificar-se ser necessária para se aplicar avárias etapas. A noção de condições atmosféricas significaque as operações são efetuadas na pressão do ambiente e auma temperatura que esteja dentro da faixa de 90 graus C -o ponto de ebulição da solução - isto é, aproximadamente110 graus C. 0 cloro alcalino pode ser cloreto de sódio oupotássio, mas para a proposta de simplicidade, o textosomente menciona cloreto de sódio.

Um método de acordo com a invenção é descrito abaixo,com referência ao fluxograma mostrado na Figura 1. 0lixiviamento de matéria prima suportando níquel 1 éefetuado como lixiviamento em contracorrente 2 em duas oumais etapas. No arranjo de acordo com o desenho, as etapasde lixiviamento são separadas por uma linha pontilhada. 0concentrado é alimentado na primeira etapa de lixiviamento,e as soluções de cloreto e reagentes oxidantes usados noprocesso de lixiviamento são alimentados na segunda etapa.Na primeira etapa de lixiviamento, as condições sãoajustadas para serem tais que o níquel e ferro contidos noconcentrado são dissolvidos, devido à influência de cobredivalente, e o cobre monovalente criado no processo delixiviamento é precipitado como sulfeto de cobre. Nemoxigênio nem outro oxidante é alimentado na primeira etapade lixiviamento para dissolução de cobre, mas as condiçõesna primeira etapa de lixiviamento são não-oxidantes. 0lixiviamento ocorre na faixa de pH 0,5 - 3,0, dependendo doconcentrado. A reação principal que ocorre nesta etapa podeser ilustrada pela reação de lixiviamento de pentlandite:

2(Ni,Fe)9S8 + 18CuC12 -> 9 NiCl2 + 9FeCl2 + 9Cu2s4 + 7S° (1)

A reação (1) pode ser descrita como uma reação detroca, onde cobre divalente é reduzido para monovalente e,ao mesmo tempo, dissolve o ferro e níquel contidos noconcentrado. Outros minerais de níquel e ferro, tais comoviolarita, millerita e pirrotita, são também dissolvidos deacordo com o mesmo princípio, e respectivamente sulfeto decobre e enxofre elementar são precipitados. O magnésiocontido na matéria prima de níquel é dissolvido, formando,desse modo, cloreto de magnésio.

O cobre contido no concentrado não se dissolve nascondições da primeira etapa de lixiviamento, mas somente nasegunda etapa, ou se existem várias etapas de lixiviamento,somente na última etapa. Se o teor de cobre da matériaprima não é suficiente para lixiviamento eficiente, maiscobre é trazido para o processo de lixiviamento em algummodo adequado, por exemplo, na forma de concentrado decobre ou sulfato de cobre. Vantajosamente, o teor de cobrena solução é da ordem de 5-50 g/l. Pelo ajuste dascondições a serem adequadas no modo descrito acima, quasetodo cobre é precipitado na primeira etapa como sulfeto, eé conduzido, junto com o precipitado, para a próxima etapade lixiviamento. É uma vantagem do método que não existanecessidade de uma etapa de precipitação separada paraseparação de cobre a partir da solução enriquecida deniquel, mas precipitação é efetuada em conjunto com olixiviamento de niquel. Se a quantidade do cobre contida noconcentrado é maior do que o que é necessária no processode lixiviamento, parte do cobre pode ser removida em ummodo adequado para a proposta.

Após a primeira etapa de lixiviamento, é efetuada aseparação da solução e dos sólidos, que é geralmenterealizada por espessamento (não representado na figura). Adescarga, isto é, sólidos do espessador, é conduzida para apróxima etapa de lixiviamento, e a descarga do espessador,isto é, a solução de lixivia abundante enriquecida deniquel (PLS) é conduzida para purificação da solução paraformação do produto de niquel.

O precipitado a partir da primeira etapa delixiviamento é tratado na próxima etapa de lixiviamento,onde o lixiviamento do precipitado de concentrado éefetuado em condições oxidantes. 0 reagente oxidanteempregado é gás suportando oxigênio que é alimentado naetapa de lixiviamento. O gás suportando oxigênio é ouoxigênio, ar, ou ar enriquecido de oxigênio. Ar é oreagente oxidante mais barato, mas seu alto teor denitrogênio resulta em um aumento nos teores do reator, epode causar dificuldades na agitação dos reatores. Quandooxidação é efetuada por meio de gás suportando oxigênio,ácido hidroclórico é também alimentado para a etapa delixiviamento para ajustar as condições de lixivia. Devidoao reagente oxidante, o sulfeto de cobre contido noconcentrado, bem como o sulfeto de cobre criado na primeiraetapa de lixiviamento, são dissolvidos em cloreto de cobre(II) divalente, que, por sua vez, resulta na dissolução deoutros sulfetos de concentrado, tais como sulfetos deniquel e ferro. O lixiviamento oxidante é efetuado dentroda fa ixa de pH de 1,7—2,8, preferivelmente dentro da faixade 2,0-2,5. O ferro que é dissolvido como divalente é, nascondições de lixivia, oxidado a trivalente e precipitado apartir da solução. O lixiviamento de niquel é novamenteilustrado por meio da reação de lixiviamento depentlandite:

2 (NifFe)9S8 + 36cuc12 9 NiCl2 + 9FeCl2 + 36CuCl+ 16S° (2)

O cloreto cuproso criado em conjunto com olixiviamento de niquel é, nas condições de lixivia, oxidadode volta a divalente:

4 CuCl + o2 + 4hc1 - 4cuc12 + 2h20 (3)O ácido hidroclórico usado como um reagente emconjunto com a oxidação de cloreto cuproso é vantajosamenteformado de cloro e hidrogênio criados na eletrólise decloro-alcalino 8.

Em principio, a oxidação e precipitação de ferroocorrem conforme segue:

FeCl2 + 2CuCl2 - FeCl3 + CuCl (4)FeCl3 + 2H20 - FeOOHj, + 3 HCl (5)

De acordo com a reação (5), ferro é precipitado comogoetita, mas tem sido verificado que quando a temperatura éalta e o tempo de residência longo, a parte principal doferro é precipitada como hematita (Fe2O3) . Conforme pode servisto nas reações (1) e (2), o enxofre contido no sulfetoé, durante o processo de lixiviamento, precipitado comoenxofre elementar.

No final da etapa de lixiviamento final, é efetuada aseparação da solução e sólidos. A solução é conduzida apartir da segunda etapa para o lixiviamento da segundaetapa. Se ouro está contido no concentrado, ele estádissolvido na solução obtida a partir da segunda etapa, bemcomo parte dos outros metais preciosos. Os metais preciososdissolvidos são recuperados a partir da solução da segundaetapa por métodos conhecidos antes da alimentação dasolução para a primeira etapa de lixiviamento. 0 resíduo delixivia a partir da segunda etapa de lixiviamentoprincipalmente inclui precipitado de ferro e enxofreelementar. No caso da matéria prima conter, além de ouro,também outros metais preciosos, tais como platina e paládio(PGM = Grupo de Metais Preciosos) que são pobrementesolúveis em condições de lixívia, eles permanecemparcialmente no resíduo de lixívia. No caso da quantidadede PGM no precipitado ser notável, a recuperação de PGM éefetuada a partir do resíduo de lixívia como uma etapa deprocesso separada por algum método adequado.

A solução de NiCl2-NaCl enriquecida de níquel, PLS,obtida a partir da primeira etapa de lixiviamento, contémuma pequena quantidade de ferro e sulfatos dissolvidos. Aremoção de ferro e sulfatos é efetuada como uma etapa depurificação separada 3. Os sulfatos são vantajosamenteprecipitados por meio de um composto de cálcio, tal comocalcário, ou outro composto de cálcio, de modo que, quandocalculado como enxofre, seu teor deixado na solução é nomínimo 2 g/l. De modo a oxidar ferro na forma trivalente, évantajoso alimentar lixívia (NaOH) na solução, em cujo casoferro é precipitado a partir da solução. 0 precipitado éalimentado de volta para a etapa final do processo delixiviamento de concentrado, de onde precipitado de ferro egipsita são removidos junto com o resíduo de lixívia.

No caso do teor de cobre do concentrado de níquel sermais alto do que o que é necessário no processo delixiviamento, a solução de NaCl enriquecida de níquel aindacontém cobre divalente. O cobre pode ser removido em umaetapa de recuperação de cobre separada, que évantajosamente, ou precipitação de sulfeto, ou extração desolvente (não mostrada na figura).A recuperação de níquel a partir da soluçãoenriquecida de níquel pode ser realizada, embora a soluçãocontenha uma certa quantidade de impurezas, tal comomagnésio. De acordo com a Figura 1, a solução é conduzidapara a etapa de precipitação de hidróxido de níquel 4, ondeo reagente de precipitação empregado é vantajosamentehidróxido de sódio, isto é, lixívia obtida a partir daeletrólise de cloro-alcalino 8. A precipitação de hidróxidode níquel é efetuada dentro da faixa de pH 6-7.

Geralmente o concentrado de níquel também contém umacerta quantidade de cobalto que é co-precipitada junto comníquel. Contudo, o hidróxido de níquel suportando cobalto éum produto final comercial a partir do processo de níquel,e sua purificação é efetuada em uma unidade de recuperaçãoseparada.

A solução de cloreto de sódio obtida a partir daprecipitação de hidróxido de níquel contém uma pequenaquantidade de impurezas. As impurezas que são encontradasna forma sólida na solução são vantajosamente removidas porfiltragem em um assim denominado processo de filtragem depolimento (não mostrado na figura). Impurezas insolúveissão metais, tais como magnésio, cal, níquel e zinco em suasformas divalentes. Estas são removidas antes da condução dasolução em eletrólise de cloro-alcalino.

Entre impurezas solúveis, a quantidade de magnésio égeralmente maior, e o dimensionamento da purificação desolução final, tal como troca de íon, de acordo com aquantidade de magnésio, torna-se razoavelmente custosa. Ummétodo vantajoso de acordo com a invenção é remover omagnésio a partir da solução na etapa de precipitação de Mg5 pelo uso de hidróxido de sódio NaOH, formado naeletrólise de cloro-alcalino 8, como o reagente deprecipitação. O pH da solução é elevado para dentro dafaixa 9-10, em cujo caso Mg é precipitado como hidróxido demagnésio Mg(OH)2-0 precipitado de hidróxido é submetido aespessamento, e o fluxo inferior do espessamento éreciclado para a etapa de precipitação vantajosamente paraaperfeiçoamento da qualidade do precipitado. Quando otratamento hidrometalúrgico é completado com umarecuperação de magnésio separada, é possível, desse modo,tratar concentrados, onde a quantidade de magnésio éperigosamente alta para tratamento do concentradopirometalurgicamente.

Quando a quantidade de outras impurezas, tais comozinco e níquel deixada na solução, é da ordem de miligramaspor litro, o método mais vantajoso para removê-las é trocade íon 6. A troca de íon é pref erivelmente efetuada pormeio de uma resina de troca de íon quelante. A troca de íonfunciona de acordo com técnica conhecida, de modo que asimpurezas ligadas na resina são removidas por meio de ácidohidroclórico, e a resina é regenerada com uma solução deNaOH. Conseqüentemente, os reagentes necessários em umatroca de íon são vantajosamente obtidos a partir deeletrólise de cloro-alcalino que forma parte do processo.

O teor da solução de NaCl, obtida a partir deprecipitação de níquel e purificada, é da ordem de 150-240g/l de NaCl, preferivelmente 200 g/l. Contudo, para aeletrólise de cloro-alcalino, é necessário elevar o teor deNaCl na solução até a ordem de 160-300 g/L, preferivelmente280-300 g/L. O aumento de teor é efetuado em algum modoadequado, por exemplo, por meio de um evaporador de vácuoou evaporador de imersão na etapa de evaporação 7. Quandonecessário, a solução de NaCl exaurida criada na etapa deevaporação pode ser conduzida ao processo de lixiviamentode concentrado (não mostrado na figura).

A solução de cloreto de sódio purificada e concentradaé conduzida para eletrólise de cloro-alcalino 8 paraprodução de cloro, hidrogênio e hidróxido de sódionecessários em etapas diferentes do processo de produto deníquel. A eletrólise de cloro-alcalino funciona em um modoconhecido. A solução salina de NaCl é na eletróliseconduzida para o lado do anodo, onde a corrente elétrica adesintegra, formando, desse modo, gás cloro. Os íons sódioprocedem através de uma membrana colocada entre os lados doanodo e catodo para o lado do catodo, onde a correnteelétrica desintegra água em gás hidrogênio, formando, dessemodo, hidróxido de sódio. A solução de NaCl conduzida paraeletrólise é exaurida na eletrólise na proporção dos gasese lixivia produzidos a partir desta. 0 teor de NaCl dasolução removida a partir da eletrólise é da ordem de 150-240 g/L, pref erivelmente 200 g/L, e é reciclada de voltapara o processo de lixiviamento de matéria prima.

Conforme foi mencionado acima, o hidróxido de sódioformado na eletrólise de cloro-alcalino é usado pelo menosna precipitação de hidróxido de níquel e hidróxido demagnésio. Hidróxido de sódio é também necessário naregeneração de troca de íon, e quando necessário, pode serusado na remoção de sulfatos.

Um método vantajoso para lixiviamento de matéria primasuportando níquel é alimentar oxigênio para a etapa delixiviamento final, e ajustar as condições de lixívia pelaalimentação de ácido hidroclórico na mesma de acordo com areação 3. O ácido hidroclórico é vantajosamente produzidodo hidrogênio e cloro criados na eletrólise na etapa 9 doprocesso de produção de ácido hidroclórico.

O processo de acordo com a Figura 2 é similar àquelemostrado na Figura 1, mas agora o produto final de níquel éníquel metálico. Em princípio, o lixiviamento deconcentrado suportando sulfeto de níquel é efetuado domesmo modo conforme foi explanado acima, em conjunto com adescrição da Figura 1. Ao invés de oxidação do cobremonovalente na etapa de lixiviamento final na formadivalente por meio de oxigênio e ácido hidroclórico, aoxidação de cobre de acordo com a Figura 2 é efetuadadiretamente por gás cloro de acordo com a seguinte reação:

2 CuCl + Cl2 CuCl2 (6)

O cloro usado como o oxidante no processo delixiviamento é vantajosamente obtido a partir de eletrólisede cloro-alcalino 8, que constitui uma etapa no método.

Quando o produto final do processo é níquel metálico,a solução conduzida em precipitação de hidróxido de níqueldeve estar livre de outros metais que são precipitados nasmesmas ou mais condições ácidas do que níquel. Tais metaissão, por exemplo, cobalto e zinco, a remoção dos quaissendo vantajosamente efetuada por meio de uma etapa deextração 10. Dependendo do número dos metais a seremremovidos, a etapa 10 pode incluir um processo de extraçãopor um ou vários agentes de extração. Após as etapas depurificação de solução 3 e 10, a precipitação de hidróxidode níquel por meio de lixívia NaOH é efetuada a partir deuma solução de cloreto pura. 0 hidróxido de níquel criado(Ni(OH)2) é muito puro, e pode ser produzido para redução,o produto da qual sendo níquel metálico. A redução deníquel é vantajosamente realizada com hidrogênio, obtido apartir de eletrólise de cloro-alcalino, servindo pelo menosparcialmente como o reagente de redução. Quando aalternativa de acordo com a Figura 2 não inclui criação deácido hidroclórico, o hidrogênio formado na eletrólise podeser usado para redução de níquel. As reações resultantessão as seguintes:

NiCl2 + 2NaOH - Ni(OH)2 + 2NaClNi(OH)2 + H2 Ni + 2 H2O

Na especificação acima, nós descrevemos um método ondehidrogênio e cloro criados na eletrólise de cloro-alcalinosão usados para produção de ácido hidroclórico que éconduzido para um processo de lixiviamento, e, ao mesmotempo, o produto de níquel é um hidróxido de níquelsuportando cobalto, e, por outro lado, nós descrevemos ummétodo onde cloro é alimentado no processo de lixiviamento,e o produto de níquel é níquel metálico, mas é, contudo,apontado que a invenção não é restrita a estas aplicaçõesexclusivamente. O escopo da invenção também envolvearranjos onde cloro é alimentado no processo delixiviamento, e o produto final é hidróxido de níquel, bemcomo arranjos onde ácido hidroclórico é alimentado noprocesso de lixiviamento, e níquel metálico é produzido.

EXEMPLOS

Exemplo 1

Concentrado de níquel sulfídico foi lixiviado deacordo com o método da invenção. A maior parte do níquelcontido no concentrado estava ligada na pentlandite. Outrosminerais principais eram serpentinita, millerita e pirita.A análise química do concentrado foi:

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Etapa de lixiviamento 1

Concentrado de níquel (1000 g) foi lixiviado em umasolução (3170 ml), o teor inicial do qual foi:

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O oxidante foi usado no lixiviamento, e o valor do pHda solução foi 2-3 durante o processo de lixiviamento. Ocobre foi precipitado a partir da solução como chalcochitaCu2S, e, ao mesmo tempo, níquel foi dissolvido. Apóslixiviamento três horas na temperatura de 95C, foi obtidauma solução (solução de produto de lixívia, PLS), acomposição da qual sendo:

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Após três horas, a composição de sólidos foi:

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Etapa de lixiviamento 2

Sólidos, isto é, o resíduo de lixívia a partir daprimeira etapa de lixiviamento, completados pelos sólidos apartir da remoção de ferro, foram lixiviados oxidantementeem uma solução, a composição inicial da qual sendo:

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Oxigênio e ácido hidroclórico foram alimentados noprocesso de lixiviamento para oxidar os sulfetos. O valordo pH foi mantido dentro da faixa de 2,0-2,5. O consumo deácido hidroclórico foi 250 g. A duração do processo delixiviamento foi 20 horas, onde em seguida as composiçõesda solução e dos sólidos foram:Solução

Ni Fe S Ca Co Cu Mg Na Zng/L mg/L mg/L mg/L mg/L Mg/L mg/l g/L mg/L62, 1 12, 8 8810 361 1680 15, 5 3990 72, 2 182

Sólidos

Ni Fe S Co Cu MgO. Ό O, O o O O, O o o o Ό1,3 28, 0 17, 6 0, 03 0, 14 7, 66

Os rendimentos totais para a solução, calculados apartir do equilíbrio de ferro (etapa de lixiviamento 1 +etapa de lixiviamento 2):. Níquel 95,8%

. Cobalto 96,4%

Remoção de ferro e sulfato

Δ solução obtida a partir da primeira etapa delixiviamento foi tratada com cloreto de cálcio e lixívia15 para precipitação de ferro e abaixamento do teor desulfato. O teste foi efetuado na temperatura de 80°C, e aduração da precipitação foi uma hora. O precipitado criadofoi alimentado na segunda etapa de lixiviamento. O consumode cloreto de cálcio foi 81 g e aquele de lixívia foi 65 g.20 0 pH da solução de produto foi 4, e a análise foi:

5

10<table>table see original document page 27</column></row><table>

Precipitação de níquel

A solução obtida a partir da precipitação de ferro esulfato foi adicionalmente tratada por lixívia, e o pH foielevado ao valor 6,8, de modo que níquel foi precipitadocomo hidróxido de níquel, que é um produto comercial. Aanálise química da solução obtida e precipitado é dadaabaixo:

Solução

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Precipitado

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Remoção de magnésio

O magnésio foi precipitado por lixívia a partir dasolução de produto, obtido a partir da precipitação deníquel e níquel exaurido, pela elevação do valor do pH dasolução para aproximadamente 9, de modo que o Mg foiprecipitado como hidróxido de magnésio que também é umproduto comercial. As análises da solução e dos sólidosforam conforme segue:

Solução de produto

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Precipitado

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A solução obtida a partir da precipitação de magnésiofoi tratada por uma resina de troca de ion comercialmentedisponível para purificá-la, de modo a torná-la adequadacomo alimentação para a eletrólise de cloro-alcalino. Emseguida, a solução foi submetida à evaporação em umevaporador de vácuo, onde, em seguida, o teor de NaCl dasolução foi da ordem de 300 g/L. A solução foi conduzidapara eletrólise de cloro-alcalino, onde parte do cloreto desódio foi processado em lixívia, cloro e hidrogênio. Alixivia foi usada para oxidação de ferro e precipitação dehidróxido de níquel. O cloro e hidrogênio foram usados paraprodução de ácido hidroclórico que foi conduzido para asegunda etapa de lixiviamento, junto com a solução de NaClexaurida, o teor de NaCl do qual neste estágio sendo de 200g/L.

Exemplo 2O concentrado de sulfeto de níquel de acordo com oExemplo 1 foi lixiviado em uma solução de cloreto que erasimilar como no Exemplo 1. A primeira etapa de lixiviamentofoi efetuada de modo similar como no Exemplo 1, mas nasegunda etapa de lixiviamento, a oxidação de sulfetos ecloreto de cobre monovalente foi efetuada diretamente pormeio de gás cloro.

Isto foi testado pela oxidação do resíduo de lixívia apartir da primeira etapa, e da solução de alimentação dasegunda etapa. A solução de produto e as análises doprecipitado são dadas abaixo:

Solução

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Sólidos (resíduo de lixívia)

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A solução a partir da segunda etapa de lixiviamentofoi conduzida para a primeira etapa de lixiviamento, onde,em seguida, o tratamento adicional da solução foi efetuadode modo similar como no Exemplo 1.

Claims

1.- Método para produção de um produto de níquel apartir de matéria prima contendo níquel, tal como concen-trado de sulfeto de níquel, ou minério, ou refugo, hidrome-talurgicamente em lixiviamento baseado em cloreto, o métodode produção sendo caracterizado pelo fato de compreender asseguintes etapas:a) matéria prima é lixiviada em duas ou mais etapaspor uma solução contendo cloreto de sódio e cloreto de co-bre (III) como uma lixívia em contra-corrente em condiçõesatmosféricas, de modo que a primeira etapa de lixiviamento,quando observada na direção de procedimento da matéria pri-ma, é não-oxidante, e as próximas etapas são oxidantes comrelação à formação de uma solução de lixívia abundante decloreto de níquel enriquecido de níquel (PLS) e resíduo delixívia,b) a solução de lixívia abundante enriquecida de ní-quel é submetida a uma precipitação de ferro e sulfatosdissolvidos, e o precipitado é alimentado na etapa final doprocesso de lixiviamento,c) níquel é precipitado a partir da solução de lixíviaabundante, por meio de hidróxido de sódio NaOH, como hidró-xido de níquel Ni(OH)2,d) a solução de cloreto de sódio exaurida de níquel éconduzida para precipitação de magnésio, onde o magnésio éprecipitado a partir da solução, por meio de hidróxido desódio, como hidróxido de magnésio Mg(OH)2,e) outros resíduos de impureza dissolvidos divalentessão removidos a partir da solução de NaCl por meio de trocade íon,f) a solução de NaCl é submetida a concentração,g) a solução de NaCl purificada e concentrada é condu-zida para eletrólise de cloro-alcalino, onde parte da solu-ção é processada por eletrólise em cloro, hidrogênio e hi-dróxido de sódio que são usados como reagentes no método,h) a solução de NaCl que foi exaurida na eletrólise éalimentada para a etapa de lixiviamento final do concentra-do e/ou minério.

2.- Método, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que o lixiviamento da matéria primacontendo níquel ocorre em duas etapas.

3.- Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que na primeira etapa de lixivia-mento, a matéria prima é lixiviada em condições não-oxidantes por meio de cloreto de cobre (II), de modo queparte dos sulfetos da matéria prima é dissolvida, e cobre éprecipitado como sulfeto de cobre.

4.- Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1-3, caracterizado pelo fato de que o valor do pH naetapa de lixiviamento não-oxidante está dentro da faixa de0,5-3,0.

5.- Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizado pelo fato de que nas etapas de lixiviamentonão-oxidantes de matéria prima, a matéria prima é lixiviadapor meio de cloreto de cobre (II) para dissolução de sulfe-tos, e que o sulfeto de cobre precipitado na primeira etapade lixiviamento é produzido para ser dissolvido no cloretode cobre (II).

6. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1, 2 ou 5, caracterizado pelo fato de que o reagenteoxidante usado nas etapas de lixiviamento oxidantes da ma-téria prima é um gás suportando oxigênio que é oxigênio, arenriquecido de oxigênio, ou ar, e que ácido hidroclórico éconduzido ao processo de lixiviamento.

7. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1, 2 ou 5, caracterizado pelo fato de que nas etapasde lixiviamento oxidantes da matéria prima, o reagente oxi-dante é cloro formado na eletrólise de cloro-alcalino.

8. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1, 2 ou 5-7, caracterizado pelo fato de que nas etapasde lixiviamento oxidantes da matéria prima, o valor do pH éajustado dentro de uma faixa de 1,7-2,8, preferivelmentedentro da faixa de 2,0-2,5.

9. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1-8, caracterizado pelo fato de que o ferro contido noresíduo de lixivia é principalmente hematita.

10. - Método, de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 1-9, caracterizado pelo fato de que para remoção desulfatos e ferro dissolvidos, um composto de cálcio e hi-dróxido de sódio é alimentado para a solução de lixivia a-bundante enriquecida com níquel, e o precipitado criado deferro/gipsita é conduzido para a etapa de lixiviamento final .

11.- Método, de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 1-10, caracterizado pelo fato de que hidróxido deníquel é precipitado como um produto final contendo o co-balto.

12.- Método, de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 1-10, caracterizado pelo fato de que a solução delixivia abundante enriquecida com níquel é submetida à re-moção de cobalto por extração.

13.- Método, de acordo com a reivindicação 12, carac-terizado pelo fato de que o níquel é precipitado a partirde solução de lixivia abundante livre de cobalto, por meiode hidróxido de sódio, como hidróxido de níquel, do qualníquel metálico é recuperado por redução.

14.- Método, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que a redução de níquel metálico é efe-tuada por meio de hidrogênio que é pelo menos parcialmenteformado na eletrólise de cloro-alcalino.

15.- Método, de acordo com qualquer uma das reivindi-cações 1-14, caracterizado pelo fato de que a solução deNaCl exaurida de níquel é submetida à filtragem de polimen-to para remover substâncias sólidas antes da condução dasolução a precipitação de Mg.

16.- Método, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que a precipitação de magnésio é prefe-rivelmente efetuada no valor de pH 9-10.

17.- Método, de acordo com a reivindicação 6, caracte-rizado pelo fato de que o ácido hidroclórico usado como umreagente de lixiviamento é produzido de hidrogênio e cloroformados na eletrólise de cloro-alcalino.

18. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que a matéria prima suportando níquelcontém ouro e/ou outros metais preciosos (PGM).

19. - Método, de acordo com a reivindicação 18, carac-terizado pelo fato de que o ouro é dissolvido na etapa delixiviamento final, e recuperado a partir da solução da e-tapa de lixiviamento final; a solução livre de ouro é con-duzida à etapa de lixiviamento precedente, quando observadana direção de procedimento do concentrado.

20. - Método, de acordo com a reivindicação 19, carac-terizado pelo fato de que nas condições de lixívia, metaispreciosos pobremente solúveis (PGM) são recuperados a par-tir do resíduo de lixívia.

21. - Método, de acordo com a reivindicação 1, caracte-rizado pelo fato de que a solução exaurida criada na con-centração de cloreto de sódio é pelo menos parcialmenteconduzida para o processo de lixiviamento de matéria prima.