BRPI0707373A2 - processo de recuperação do metal de base melhorado a partir de lixiviação em pilha - Google Patents
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Abstract
PROCESSO DE RECUPERAçãO DO METAL DE BASE MELHORADO A PARTIR DA LIXIVIAçãO EM PILHA. Um processo para a recuperação de metais de base de um minério de óxido, compreendendo as etapas de: e) formar pelo menos uma pilha (40) do minério de óxido contendo os metais de base a serem recuperados; f) irrigar pelo menos uma pilha (40) de minério de óxido com uma solução de lixiviação (42) compreendendo ácido sulfúrico; g) coletar solução de lixiviação rica resultante (44,50) da pilha irrigada (40); e tratar a solução de lixiviação rica (44,50) com uma corrente de gás redutor para criar uma solução de lixiviação rica tratada para a recuperação de metais de base requeridos. O processo é aplicável para tratamento de minérios de laterita e a conversão de lons férricos para lons ferrosos, com regeneração de ácido sulfúrico no processo, tem benefícios em termos da eficiência do processo realçada e custos de operação reduzidos.
Description
"PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DO METAL DE BASE MELHORADO A PARTIRDA LIXIVIAÇÃO EM PILHA"
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção diz respeito a um processo para melhorar a recuperação demetais de base usando lixiviação em pilha. O processo diz respeito particularmente, masnão exclusivamente, à recuperação de níquel e cobalto a partir de minérios de laterita.
FUNDAMENTOS PARA A INVENÇÃO
Níquel é tipicamente extraído de seus minérios de óxido pelo uso de tanto métodospirometalúrgicos quanto hidrometalúrgicos. Métodos pirometalúrgicos envolvem a fundiçãode minérios para produção de níquel metálico e fundição para produção de ferroníquel. Mé-todos hidrometalúrgicos incluem o método Caron de lixiviação amoniacal e o método Free-port Sulphur de lixiviação sob pressão com ácido sulfúrico. Na Austrália, níquel é extraído deseus minérios de óxido usando tanto os métodos hidrometalúrgicos do processo Caronquanto o processo de lixiviação sob pressão.
Infelizmente, a maioria destes métodos convencionais são de custo intensivo deenergia e capital e não são adequados para minérios de níquel em baixo grau, tais comoIateritas de níquel. Portanto, a exploração de custo eficaz de minérios de óxido de níquel ecobalto em grau baixo, na Austrália e internacionalmente, requer o desenvolvimento de no-vos métodos tendo um custo de energia muito maior do que os métodos existentes.
Lixiviação em pilha é um método hidrometalúrgico convencional de extrair economi-camente minérios em baixo grau e foi com êxito usado para recuperar metais tais como co-bre, ouro e níquel. Geralmente ele envolve formar pilhas de minério bruto e introduzir solu-ção de lixiviação tal como ácido sulfúrico no topo da pilha para percolar abaixo da pilha. Olíquido efluente é drenado da base da pilha e passa para uma maquinaria de recuperaçãoonde os metais são recuperados. Um problema que impede a lixiviação em pilha de níquel ecobalto contendo minérios de laterita é o componente de argila substancial destes minérios.A maioria das argilas têm um efeito prejudicial na percolação da solução de lixiviação atra-vés do minério visto que os componentes de argila do minério podem intumescer e fecharlacunas levando à canalização da solução de lixiviação.
Em uma invenção prévia de uma companhia associada do presente requerentedescrita no pedido provisório da Austrália 2005904274. os conteúdos dos quais são incorpo-rados aqui por referência, a companhia associada relatou a separação do minério de lateritaem uma fração fina e uma fração grossa antes da lixiviação em pilha. A fração grossa temuma porcentagem alta de material de argila e é tratada com uma etapa de aglomeração an-tes de ser formada em uma pilha para lixiviação em pilha. O tratamento por aglomeraçãoauxilia na superação de problemas associados com a presença das partículas de argila.
No caso de lixiviação em pilha de Iateritas de níquel, o ferro que é Iixiviado na solu-ção tipicamente está presente na forma de mais do que 80 % de sulfato férrico. A invençãopreviamente divulgada no pedido de patente provisório da Austrália 2005904274 para Iateri-tas de níquel de lixiviação em pilha, descreve a necessidade de adicionar sulfeto de hidro-gênio para reduzir o sulfato férrico para sulfato ferroso na solução de lixiviação rica.
A adição de sulfeto de hidrogênio possui várias desvantagens incluindo que: (a) oreagente é caro para produzir, (b) o reagente pode ser perigoso para manusear, e (c) a adi-ção de sulfeto de hidrogênio resulta na formação de enxofre elementar que forma particula-dos de enxofre e escala de enxofre, e necessidades de serem removidos do processo, comofornecido pela fórmula:
Fe2(SO4)3 + H2S -> 2FeS04 + H2SO4 + S
A presente invenção visa aliviar ou pelo menos parcialmente aliviar uma ou maisdas dificuldades associadas com a técnica anterior.
Referências à técnica anterior neste relatório descritivo são fornecidas para propósi-tos ilustrativos apenas e não devem ser tomadas como uma admissão que tal técnica ante-rior é parte do conhecimento comum geral na Austrália ou em outro lugar.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção fornece um processo para a recuperação de metais de base apartir de um minério de óxido, compreendendo as etapas de:
a) formar pelo menos uma pilha do minério de óxido contendo os metais de base aserem recuperados;
b) irrigar pelo menos uma pilha de minério de óxido com uma solução de lixiviaçãocompreendendo ácido sulfúrico;
c) coletar a solução de lixiviação rica resultante da pilha irrigada; e
d) tratar a solução de lixiviação rica com uma corrente de gás redutor para criaruma solução de lixiviação rica tratada para a recuperação de metais de base requeridos.
Preferivelmente1 a corrente de gás redutor compreende dióxido de enxofre.
Preferivelmente1 á corrente de gás redutor compreende uma mistura de dióxido deenxofre e oxigênio. Preferivelmente o dióxido de enxofre e o oxigênio estão na razão de cer-ca de 1:1.
Mais preferivelmente, a corrente de gás redutor compreende uma mistura de dióxi-do de enxofre, oxigênio e um gás inerte tal como nitrogênio.
Mais preferivelmente, a solução de lixiviação rica é tratada com a corrente de gásredutor na presença de carbono ativado ou um adsorvente similar. Tipicamente, o carbonoativado é adicionado à solução de lixiviação rica antes do tratamento da solução com o gásredutor. O carbono ativado preferivelmente está na forma de carbono ativado granular. Ocarbono ativado granular é preferivelmente de tamanho de 6 χ 12 malhas. A solução de lixi-viação rica pode ser contatada com carbono ativado em uma coluna de absorção - operadaem modo contínuo de gás - ou um reator de pasta fluida.
A solução de lixiviação, ou lixiviante, utilizada para irrigar pelo menos uma pilha po-de incluir componentes adicionais para ácido sulfúrico. Por exemplo, o lixiviante pode incluirdióxido de enxofre ou um sal do qual o dióxido de enxofre pode ser derivado, tal como umsal de metabissulfito.
O processo pode ainda compreender uma etapa de beneficiação que é utilizada an-tes da etapa a) para separar o minério em uma fração substancialmente grossa e uma fra-ção substancialmente fina. A fração fina geralmente é a fração pequena da peneira de aber-tura de cerca de 2 mm; ou, alternativamente, pode ser a fração pequena da peneira de cer-ca de 1 mm. A fração de minério grossa é geralmente o maior refugo da peneira. Pelo me-nos uma pilha é preferivelmente formada a partir da fração de minério grossa. A fração deminério grossa preferivelmente é aglomerada antes de formar a pilha. A aglomeração prefe-rivelmente compreende umectar o minério a um teor de umidade de cerca de 20 % a 30 %.A aglomeração geralmente também compreende umectar com uma solução contendo ácidosulfúrico e curar durante cerca de 1 a 20 dias antes da irrigação da pilha. O teor de ácidosulfúrico do agente umectante pode variar de 01 % em peso a 100 % em peso (ácido sulfú-rico concentrado).
A solução de lixiviação aplicada à pilha pode ser uma solução de processo recircu-lada tal como uma solução excedente por decantação contra-corrente a partir de uma etapade lixiviação sob pressão. A solução excedente por decantação contra-corrente preferivel-mente contém ácido sulfúrico diluído na faixa de 10 a 50 g/l. Esta solução também pode serutilizada no estágio umectante.
Preferivelmente, o minério de óxido é um minério de Iaterita contendo níquel, cobal-to e ferro. Tipicamente, o ferro no minério está presente na forma de sulfato férrico, e o gásredutor é aplicado em uma concentração para converter pelo menos uma porção do sulfatoférrico para sulfato ferroso. Preferivelmente, o gás redutor é aplicado em uma concentraçãopara converter todo o sulfato férrico para sulfato ferroso.
Preferivelmente, o fluxo da corrente gasosa para a solução de lixiviação rica é ajus-tado de modo que a solução de lixiviação rica tratada tenha uma concentração de menos doque 2 g/l de sulfato férrico.
A solução de lixiviação rica tratada é preferivelmente passada para uma etapa deneutralização antes de uma etapa de recuperação do metal de base. Em relação a esta úl-tima etapa, sulfeto de hidrogênio geralmente é usado para formar sulfetos de metal na etapade recuperação do metal que é conduzida através da precipitação seletiva de níquel e cobal-to.
Acredita-se que a adição do gás redutor à solução de lixiviação rica auxilia na de-composição de sulfato férrico para sulfato ferroso.Também acredita-se que o tratamento da solução de lixiviação rica com a correntede gás redutor na presença de carbono ativado melhora ainda a cinética da reação para aconversão de sulfato férrico para sulfato ferroso. A utilização do gás redutor é consideradaser melhorada com a adição do carbono ativado que pode agir como um catalisador. O car-bono ativado também pode utilmente remover espécie intermediária de ferro que pode inter-ferir com as etapas de recuperação de lixiviação/metais de base.
Assim, íons férricos indesejáveis podem ser removidos da solução de lixiviação ricaenquanto ácido sulfúrico é produzido na reação de redução. Portanto, a reação de reduçãoteve o benefício de remover íons férricos e ao mesmo tempo gerar ácido sulfúrico requeridono processo de lixiviação em uma etapa de regeneração útil. Um outro benefício da reaçãodè redução é que removendo-se íons férricos da solução de lixiviação rica a quantidade desulfeto de hidrogênio requerida na etapa de recuperação do metal é reduzida visto que sul-feto de hidrogênio não é necessário para a redução de íons férricos.
A presente invenção compreende ainda um processo para a recuperação de metaisde base de um minério de óxido, o processo compreendendo as etapas de:
a) formar pelo menos uma primeira pilha do minério de óxido;
b) irrigar a primeira pilha do minério de óxido com uma solução de lixiviação com-preendendo ácido sulfúrico;
c) coletar a primeira solução de lixiviação rica resultante da primeira pilha irrigada;
d) passar pelo menos uma porção da primeira solução de lixiviação rica como umasolução de lixiviação intermediária para uma segunda pilha do minério de óxido, a soluçãode lixiviação intermediária tendo sido tratada com uma mistura de gás redutor antes de serliberada para a segunda pilha; e
e) coletar a segunda solução de lixiviação rica resultante da segunda pilha para arecuperação de metais de base requeridos.
Preferivelmente, a corrente de gás redutor compreende dióxido de enxofre.
Preferivelmente, a corrente de gás redutor compreende uma mistura de dióxido deenxofre e oxigênio. Preferivelmente o dióxido de enxofre e o oxigênio estão na razão de cer-ca de 1:1.
Mais preferivelmente, a corrente de gás redutor compreende uma mistura de dióxi-do de enxofre, oxigênio e nitrogênio.
Mais preferivelmente, a solução de lixiviação intermediária é tratada com a correntede gás redutor na presença de carbono ativado ou um adsorvente similar. Tipicamente, ocarbono ativado é adicionado à solução de lixiviação intermediária antes do tratamento dasolução com o gás redutor. O carbono ativado preferivelmente está na forma de carbonoativado granular. O carbono ativado granular é preferivelmente do tamanho de 6 χ 12 ma-lhas.A solução de lixiviação aplicada à primeira pilha pode ser uma solução de processorecirculada tal como uma solução excedente por decantação contra-corrente de uma etapade lixiviação sob pressão. A solução excedente por decantação contra-corrente preferivel-mente contém ácido sulfúrico diluído na faixa de 10 a 60 g/l. A solução excedente por de-cantação contra-corrente é tipicamente combinada com a solução de lixiviação intermediáriaantes da liberação para a segunda pilha, a solução combinada contendo ácido sulfúrico nafaixa de 20 a 60 g/l.
Preferivelmente1 o minério de óxido é um minério de Iaterita contendo níquel, cobal-to e ferro. Tipicamente, o ferro no minério está presente na forma de sulfato férrico, e o gásredutor é aplicado em uma concentração para converter pelo menos uma porção do sulfatoférrico para sulfato ferroso. Preferivelmente1 o gás redutor é aplicado em uma concentraçãopara converter todo o sulfato férrico para sulfato ferroso.
Por todo o relatório descritivo, a menos que o contexto requeira de outro mo-do, a palavra "compreender" ou variações tais como "compreende" ou "compreendendo",será entendida para implicar a inclusão de um número inteiro estabelecido ou grupo de nú-meros inteiros mas não a exclusão de qualquer outro número inteiro ou grupo de númerosinteiros. Do mesmo modo a palavra "preferivelmente" ou variações tais como "preferido",será entendida para implicar que um número inteiro estabelecido ou grupo de números intei-ros é desejável mas não essencial para o trabalho da invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A natureza/da invenção será melhor entendida a partir da descrição detalhada se-guinte de várias formas de realização específicas da invenção, fornecida por via de exemploapenas, com referência ao desenho anexo, em que:
A Figura 1 é um diagrama de fluxo de um processo para a recuperação de ní-quel e cobalto a partir de minérios de Iaterita de acordo com as formas de realização da in-venção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS
Na Figura 1 foi mostrado um diagrama de fluxo de um processo 10 para a recupe-ração de níquel e cobalto a partir de minérios de óxido na forma de minérios de laterita.
O processo 10 inclui um fluxo de minério de laterita de mina 12 que é alimentado auma maquinaria de beneficiação tendo um estágio de esmagamento 14 e um estágio demoagem 16. Água do processo 18 é adicionada ao estágio de moagem 16 a cerca de 90° C.
A maquinaria compreende ainda um circuito de peneiramento 20 usado para umpeneiramento de duas etapas do produto do estágio de moagem 16. As peneiras usadas nocircuito de peneiramento 20 são uma peneira primária de 5 mm e uma peneira secundáriade 1,75 mm. A fração de minério grossa rejeitada no processo de peneiramento e referidacomo "resíduos" moídos é passada do circuito de peneiramento 20 para uma etapa de a-glomeração 22. Os resíduos compreendem uma quantidade significante do componente deargila do minério de laterita.
A etapa de aglomeração 22 compreende ajustar o teor de umidade da fração deminério grossa para entre cerca de 20 % e 30 %. A etapa de aglomeração pode ainda com-preender aplicar ácido sulfúrico concentrado durante a aglomeração na faixa de cerca de 10kg a 300 kg de ácido por tonelada de minério grosso, seguido por curagem durante cerca de1 a 20 dias antes da irrigação.
O material pequeno da peneira a partir da etapa de moagem 16 é passado parauma etapa de lixiviação de ácido por pressão 26. Um Iixiviante de ácido sulfúrico é usadopara extrair níquel e cobalto da fração de minério fina em solução nas temperatura e pres-são elevadas; produzindo uma pasta fluida da lixiviação compreendendo componentes líqui-dos e resíduos sólidos. A pasta fluida da lixiviação é passada para uma etapa de separaçãode líquido/sólido, por exemplo uma decantação contra-corrente ("CCD") etapa 28. O sub-transbordamento de sólidos para a etapa de CCD 28 é passado para o resíduo 30. Entre 0 e100 % do líquido separado ou clarificado da etapa de CCD 28 é passado por intermédio deum reservatório 31 para uma etapa de neutralização 32, e uma etapa de recuperação deníquel e cobalto 34. Calcreto, um material calcário similar à pedra calcária, é usado na etapade neutralização 32 para neutralizar o líquido para entre cerca de 0 e 3 g/l de ácido livre.Sulfeto de hidrogênio é usado na etapa de recuperação de níquel e cobalto 34 para gerarum produto de sulfeto misto 36 adequado para operações de recuperação adicionais. Líqui-do estéril 38 da etapa de recuperação 34 é devolvido à etapa de CCD 28.
A fração de minério grossa aglomerada 20 da etapa de aglomeração 22 é empilha-da em uma primeira pilha 40 e uma solução de lixiviação 42 é aplicada ao topo da pilha 40,referida como irrigação. A solução de lixiviação 42 consiste de uma solução excedente porCCD 42 tirada do reservatório 32. A solução de lixiviação 42 contém ácido sulfúrico diluídona faixa de cerca de 10 a 50 g/l, e usualmente entre cerca de 20 a 50 g/l. A solução de lixivi-ação está na temperatura elevada, usualmente na faixa de cerca de 30° C a 60° C. A solu-ção de lixiviação 42 é deixada percolar abaixo da pilha 40 de modo a Iixiviar o níquel e co-balto a partir do minério; em particular a partir do componente de argila do minério.
Uma solução de lixiviação rica na forma de uma solução de lixiviação intermediária44 é coletada da base da primeira pilha 40 em um primeiro tanque de coleta 46. Uma cor-rente de mistura de gás redutor na forma de uma corrente de dióxido de enxofre 54 é pas-sada na solução de lixiviação 44. A solução de lixiviação rica tratada 56 depois é aplicada auma segunda pilha 48.
Em uma forma preferida da invenção, carbono ativado é adicionado a, ou contatadocom a mistura da solução de lixiviação rica 44 e a mistura de gás redutor. Esta etapa podeser conduzida usando coluna(s) de adsorção/absorção ou reator(es) do reservatório. O car-bono ativado é 30 adicionado na faixa de cerca de 5 g/l a 500 g/l.
Tratando-se a solução de lixiviação rica 44 com dióxido de enxofre, o sulfato férriconesta solução é reduzido para sulfato ferroso gerando ácido sulfúrico na etapa de reação(regeneração) como segue:
Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H20 2FeS04 + 2H2S04
Isto é uma etapa benéfica visto que íons férricos são removidos, e 2 mois de ácidosulfúrico são gerados para cada mol de sulfato férrico convertido. A geração de ácido sulfú-rico na reação significa que menos ácido sulfúrico precisou ser adicionado ao processo delixiviação contribuindo com uma economia nos custos de produção. Além disso, menos sul-feto de hidrogênio é requerido como um precipitante no estágio de recuperação do metal debase com redução consecutiva no custo e risco.
A corrente de gás redutor também pode ser uma mistura de gases diferentes, porexemplo uma mistura de dióxido de enxofre, nitrogênio e oxigênio. A escolha de uma mistu-ra adequada freqüentemente dependerá da disponibilidade do equipamento de maquinariaexistente, e usando equipamento de gás existente usualmente forneceria a vantagem deeconomias no custo adicionais. Por exemplo, uma corrente de gás redutor contendo umamistura de dióxido de enxofre, oxigênio e nitrogênio pode ser produzida tomando-se umacorrente de drenagem de uma maquinaria de ácido que queima enxofre existente, ou alter-nativamente uma maquinaria dedicada a queimar enxofre pode ser instalada. O controlesobre a composição da mistura também pode permitir o controle sobre o grau de redução deíons férricos para íons ferrosos no processo.
A introdução da mistura de gás redutor na solução de lixiviação rica permite que aconcentração de ácido sulfúrico seja ajustada, como requerido, simplesmente ajustando-seo fluxo de dióxido de enxofre. Por exemplo, a solução de lixiviação 56 aplicada à pilha 48 éajustada para entre cerca de 20 g/l a 60 g/l de ácido sulfúrico, por meio de regulação da adi-ção de dióxido de enxofre e conversão resultante de sulfato férrico para sulfato ferroso.
A segunda pilha 48 é novamente formada da fração de minério grossa aglomeradada etapa de aglomeração 22. Um dos propósitos de fornecer pilhas múltiplas 30 é neutrali-zar a entrada de ácido livre abaixo da faixa de cerca de 0 a 20 g/l e preferivelmente abaixode cerca de 0 a 10 g/l. Isto auxilia na redução dos custos de neutralização na etapa de neu-tralização 32.
A solução de lixiviação rica final 50 é coletada de uma base da pilha 48 no tanque52. A solução de lixiviação rica 50 é devolvida ao circuito do processo existente por via doreservatório 31 como mostrado na Figura 1. Como uma alternativa para a adição da correntegasosa na etapa 54, ou além da etapa 54, uma corrente de gás redutor 58 pode ser adicio-nada à solução de lixiviação rica final 50 para reduzir a concentração de íons férricos. Istoevita a necessidade quanto ao uso de sulfeto de hidrogênio para reduzir os íons férricos.A solução de lixiviação rica Iixiviada em pilha 44 tipicamente contém entre cerca de3 g/l e 5 g/l de níquel na solução e também entre cerca de 1 g/l e 25 g/l de ferro, principal-mente na forma de sulfato férrico. O sulfato férrico é tipicamente reduzido a menos do que 2g/l com a adição de mistura gasosa contendo dióxido de enxofre, oxigênio e nitrogênio.
Como uma alternativa para passar a solução de lixiviação rica 50 ao reservatório31, a solução de lixiviação 50 pode ser passada para a etapa de neutralização 32 e depoispara a etapa de recuperação do metal de base 34. Uma corrente de gás redutor 60 é adicio-nada à linha de processo imediatamente antes da etapa de neutralização 32 (além das cor-rentes 56 e 58) para remover íons férricos imediatamente antes da neutralização.
Na etapa de recuperação 34, o níquel e cobalto são recuperados tratando-se a so-lução de lixiviação 50 com gás de sulfeto de hidrogênio em uma pressão parcial entre cercade 160 kPa e 400 kPa em uma temperatura entre cerca de 80° C e 120° C. O tempo depermanência é entre cerca de 15 e 90 minutos. O produto de sulfeto misto precipitado con-tém entre cerca de 50 e 55 % de níquel e entre cerca de 3 e 5 % de cobalto. Visto que amassa do sulfato férrico já foi reduzida, a necessidade de sulfeto de hidrogênio para a redu-ção dos íons férricos é significantemente reduzida desse modo melhorando a eficiência doprocesso de recuperação do metal.
Líquido estéril 38 da etapa de recuperação 34 pode ser usado para lavar a/ou cadapilha uma vez que essas pilhas são exauridas como um estoque de solução de lixiviaçãosignificante que pode permanecer contido nelas. O líquido estéril 38 é passado para a etapade CCD 28 antes de ser transportado para as pilhas.
O processo 10 da invenção pode ser variado de acordo com nécessidades opera-cionais. Por exemplo, mais do que duas pilhas podem ser utilizadas. A corrente 60 de gásredutor pode tomar o lugar das correntes 56 e/ou 58 descritas acima.
O efeito de reduzir o potencial elétrico (Eh) nas soluções recirculantes adicionando-se a corrente de gás redutor é que alguns minerais tais como o manganês contendo mineralasbolano, que contêm tanto cobalto quanto níquel, seria rapidamente lixiviado. Estes mine-rais, sob condições de Iixiviamento em pilha típicas, seriam lentos para Iixiviar devido aopotencial de oxidação alto da solução de lixiviação da pilha.
Nos Exemplos 1 e 2 mostrados abaixo, os resultados da redução em concentraçõesde íon férrico de soluções de lixiviação ricas tendo sido tratadas com misturas de gás redu-tor de acordo com a invenção são fornecidos.
EXEMPLO 1
Uma primeira solução de lixiviação rica contendo níveis de ferro altos na forma desulfato férrico foi tratada com gás SO2 puro para reduzir o sulfato férrico para sulfato ferroso.
A composição das soluções de alimentação é apresentada na Tabela 1 abaixo:Tabela 1: Composição da Solução de Lixiviação Rica 1.
<table>table see original document page 10</column></row><table>
A solução 1 foi contatada com 100 % de SO2 e isto reduziu o Eh da Solução 1 de506 mV a 422 mV (eletrodo de referência de Pt-Ag/AgCI) como o ferro na forma férrica foiconvertido para sulfato ferroso. Além disso, a concentração de ácido livre aumentou de 19,2g/l a 45,9 g/l como o sulfato férrico foi convertido para sulfato ferroso, como pela reação se-guinte regenerando ácido sulfúrico.
Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H20 2FeS04 + 2H2S04
A composição da solução de lixiviação rica resultante é apresentada na Tabela 2abaixo:
Tabela 2: Composição da Solução de Lixiviação Rica Tratada 1.
<table>table see original document page 10</column></row><table>
EXEMPLO 2
Uma segunda solução de lixiviação rica contendo níveis de ferro altos na forma desulfato férrico foi tratada com uma mistura gasosa de O2, N2 e SO2 para reduzir o sulfatoférrico para sulfato ferroso. A composição das soluções de alimentação é apresentada na
Tabela 3 abaixo:
<table>table see original document page 10</column></row><table>
Tabela 3: Composição da Solução de Lixiviação Rica 2.
<table>table see original document page 10</column></row><table>A solução 2 foi contatada com 4 % de O2, 79 % de N2 e 17 % de SO2 e isto reduziuo Eh da Solução 1 de 504 mV a 490 mV (eletrodo de referência de Pt-Ag/AgCI) como o ferrona forma férrica foi convertido para sulfato ferroso. Além disso, a concentração de ácido livreaumentou de 40,3 g/l a 44,9 g/l como o sulfato férrico foi convertido para sulfato ferroso, co-mo pela reação seguinte.
Fe2(SO4)3 + SO2 + 2H20 -> 2FeS04 + 2H2S04
A composição da solução de lixiviação rica resultante é apresentada na Tabela 4abaixo:
Tabela 4: Composição de Solução de Lixiviação Rica Tratada 2.
<table>table see original document page 0</column></row><table>
O efeito de reduzir o potencial elétrico (Eh) nas soluções recirculantes, através deaplicação do gás redutor SO2, é que alguns minerais, tais como asbolano, que contêm tantocobalto quanto níquel, seriam rapidamente lixiviados. Estes minerais, sob condições de lixi-viação em pilha típicas, seriam lentos para Iixiviar devido ao potencial de oxidação alto dasolução de lixiviação em pilha.
O uso de um gás redutor contendo dióxido de enxofre, oxigênio e nitrogênio ao in-vés de sulfeto de hidrogênio supera as desvantagens associadas com o uso de sulfeto dehidrogênio. A corrente de gás redutor da invenção é significantemente menos dispendiosapara produzir, e a segurança associada e riscos de saúde são menores.
Além disso, a adição de dióxido de enxofre, para reduzir o sulfato férrico para sulfa-to ferroso, resulta na formação de ácido sulfúrico que pode ser utilizada no processo de lixi-viação em pilha, vantajosamente evitando a formação de enxofre elementar.
No Exemplo 3 mostrado abaixo, carbono ativado foi adicionado a uma terceira solu-ção de lixiviação rica que depois foi tratada com uma mistura gasosa redutora de dióxido deenxofre de acordo com a invenção. O efeito da presença de carbono ativado na redução deíons férricos para ferrosos na solução de lixiviação rica foi medido como resumido na Tabela6.
EXEMPLO 3
Uma terceira solução de lixiviação rica contendo níveis de ferro altos na forma desulfato férrico foi tratada com gás SO2 puro para reduzir o sulfato férrico para sulfato ferroso.A composição da terceira solução de lixiviação é apresentada na Tabela 5.Tabela 5: Composição da Solução de Lixiviação Rica 3.
<table>table see original document page 12</column></row><table>
A solução de lixiviação 3 foi contatada com 100 % de SO2 em dois testes idênticos.No primeiro teste, nenhum carbono ativado foi adicionado à terceira solução de lixiviaçãorica e no segundo teste carbono ativado foi adicionado à solução de lixiviação. O carbonoativado usado foi Haycarb (marca registrada) de grau YAG de uma forma granular de 6 χ 12malhas.
A comparação dos dois testes é mostrada abaixo na Tabela 6 que resume a con-versão para sulfato férrico para cada um do primeiro e segundo testes.
Tabela 6: Concentrações de sulfato férrico depois do teste 1 e teste 2 medidas nasolução de lixiviação rica (concentrações em mg/L)
<table>table see original document page 12</column></row><table>
Agora que as formas de realização preferidas do processo para a recuperação demetais de base foram descritas em detalhe, será evidente que o processo fornece váriasvantagens sobre a técnica anterior, incluindo o seguinte:
i) Ácido sulfúrico é gerado na etapa de redução de gás da invenção desse modoreduzindo a quantidade de ácido sulfúrico que deve ser diretamente contribuída ao proces-so, e diminuindo os custos de produção globais.
ii) Menos sulfeto de hidrogênio é requerido no processo de recuperação global de-vido à conversão de íons férricos para íons ferrosos pela corrente de gás redutor da inven-ção. A corrente de gás redutor é mais barata para produzir e tem menos riscos à saúde esegurança associados do que sulfeto de hidrogênio,
iii) A introdução da mistura de gás redutor na solução de lixiviação permite que aconcentração de ácido sulfúrico (e a concentração de íon férrico) seja facilmente ajustadacomo requerido simplesmente ajustando-se o fluxo e concentração da mistura gasosa.
iv) A introdução de carbono ativado à solução de lixiviação rica junto com a adiçãoda mistura de gás redutor melhora o processo de conversão de íon férrico para íon ferrosodesse modo contribuindo para uma redução em custos de operação globais.
Seria facilmente evidente a pessoas habilitadas na técnica relevante que váriasmodificações e melhoras podem ser feitas às formas de realização precedentes, além da-quelas já descritas, sem divergir dos conceitos inventivos básicos da presente invenção. Porexemplo, nas formas de realização descritas apenas duas pilhas são mostradas. Entretanto,três ou quatro pilhas podem ser utilizadas e a solução de lixiviação intermediária liberadapara cada pilha pode ser tratada com a corrente de gás redutor antes da liberação para ca-da pilha sucessiva. Além disso, embora as formas de realização descrevam o uso de carbo-no ativado granular, outras formas de carbono ativado tais como pelotas e pó, também po-dem ser usadas. Portanto, será avaliado que o escopo da invenção não é limitado às formasde realização específicas descritas.
Claims (24)
1. Processo, para a recuperação de metais de base de um minério de óxido,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:a) formar pelo menos uma pilha do minério de óxido contendo os metais de base aserem recuperados;b) irrigar pelo menos uma pilha de minério de óxido com uma solução de lixiviaçãocompreendendo ácido sulfúrico;c) coletar a solução de lixiviação rica resultante da pilha irrigada; em que a dita so-lução de lixiviação rica é tratada com uma corrente de gás redutor para criar uma solução delixiviação rica tratada para recuperação de metais de base requeridos.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de quea solução de lixiviação rica é tratada com a corrente de gás redutor na presença de um cata-lisador.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de queo catalisador é carbono ativado, preferivelmente carbono ativado granular.
4. Processo, de acordo com a Reivindicação 2 ou 3 CARACTERIZADO pelo fato deque o catalisador é adicionado à solução de lixiviação rica antes do tratamento da soluçãocom o gás redutor.
5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de gás redutor compreende dióxido de enxo-fre.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de quea corrente de gás redutor compreende uma mistura de dióxido de enxofre e um oxidante.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de queo oxidante é oxigênio.
8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 7,CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de gás redutor compreende uma mistura dedióxido de enxofre, oxidante e um gás inerte.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de queo dito gás inerte é nitrogênio.
10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda uma etapa de beneficiação do miné-rio antes da etapa (a).
11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato deque o minério é separado em uma fração substancialmente grossa e uma fração substanci-almente fina.
12. Processo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, CARACTERIZADO pelo fa-to de que a dita pelo menos uma pilha é formada da fração grossa de minério beneficiado.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, CARACTERIZADO pelo fa-to de que a fração de minério grossa é aglomerada antes de formar a pilha.
14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que aglomeração compreende umectar o minério a um teor de umidade de cerca de 20 % a-30 % em peso.
15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato deque a aglomeração compreende umectar com uma solução contendo ácido sulfúrico.
16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato deque aglomeração compreende curar durante cerca de 1 a 20 dias antes da irrigação da pi-lha.
17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADO pelo fato de que a pilha é irrigada com uma solução de processo recir-culada.
18. Processo, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentesCARACTERIZADO pelo fato de que o minério de óxido é um minério de Iaterita contendoníquel, cobalto e ferro.
19. Processo, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, CARACTERIZADO pelo fa-to de que a solução de lixiviação rica contém ferro na forma férrica e o gás redutor é aplica-do em uma concentração para converter pelo menos uma porção do ferro férrico para ferroferroso, regenerando ácido sulfúrico para irrigar a dita pelo menos uma pilha.
20. Processo, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato deque o gás redutor é aplicado em uma concentração para converter todo o ferro férrico paraferro ferroso.
21. Processo, de acordo com a reivindicação 19 ou 20, CARACTERIZADO pelo fa-to de que o fluxo da corrente de gás redutor é ajustado de modo que a solução de lixiviaçãorica tratada tenha uma concentração de menos do que 2 g/l de sulfato férrico.
22. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes,CARACTERIZADO pelo fato de que a solução de lixiviação rica tratada é passada para umaetapa de neutralização antes de uma etapa de recuperação do metal de base.
23. Processo, de acordo com qualquer uma das Reivindicações precedentesCARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:a) formar pelo menos uma primeira pilha do minério de óxido;b) irrigar a primeira pilha de minério de óxido com uma solução de lixiviação çom-preendendo ácido sulfúrico;c) coletar a primeira solução de lixiviação rica resultante da primeira pilha irrigada;d) passar pelo menos uma porção da primeira solução de lixiviação rica como umasolução de lixiviação intermediária para uma segunda pilha do minério de óxido, a soluçãode lixiviação intermediária tendo sido tratada com uma mistura de gás redutor antes de serliberada para a segunda pilha; ee) coletar a segunda solução de lixiviação rica resultante da segunda pilha para re-cuperação de metais de base requeridos.
24. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 23,CARACTERIZADO pelo fato de que a corrente de gás redutor é uma corrente de drenagemde uma maquinaria que queima enxofre.
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