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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2020.tde-17012022-103921
Documento
Autor
Nome completo
Rogério Vicente Cannoni
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Chaves, Arthur Pinto (Presidente)
Beneduce Neto, Flavio
Moraes, Sandra Lúcia de
Título em português
Extração do níquel e cobalto do rejeito Caron, através da lixiviação ácida saturada e troca iônica em polpa.
Palavras-chave em português
Hidrometalurgia
Metalurgia extrativa
Mineração
Níquel
Resíduos
Resumo em português
O níquel é um metal que possui diversas aplicações, principalmente na obtenção dos aços inoxidáveis, galvanoplastia, produção de ligas especiais, produtos químicos e baterias. É extraído a partir de minérios lateríticos e sulfetados sendo aplicadas diversas rotas tecnológicas para sua obtenção, podendo ser produzido em diversas formas, metal de alta pureza, ferroníquel e sais. Os minérios de níquel apresentam concentrações em torno de 1 a 2% e os resíduos gerados através dos processos de extração contém teores de aproximadamente 0,3 a 0,6%. Outro metal de grande importância à sociedade moderna devido às suas aplicações, é o cobalto, que geralmente encontra-se associado aos minérios de níquel e de cobre e é considerado subproduto dos processos de obtenção desses metais. A recuperação de níquel e cobalto de um resíduo da cadeia produtiva do níquel foi estudada, de modo a obter uma solução de sulfato de níquel e cobalto, avaliando simultaneamente a seletividade dos processos desenvolvidos a fim de remover o ferro e magnésio pois são impurezas aos metais de interesse. O resíduo estudado é oriundo do processo Caron é armazenado em uma barragem de rejeitos. Foi realizado um estudo de caracterização da barragem de rejeitos a fim de avaliar a distribuição dos teores dos metais de interesse e os resultados apresentaram uma boa distribuição desses elementos por toda a barragem. O resíduo contém principalmente ferro, silício, alumínio, magnésio e cromo, sendo o teor de níquel de 0,51% e de cobalto 0,054%. O processo de recuperação proposto consiste na lixiviação atmosférica do resíduo com altas concentrações de sólidos, neutralização, troca iônica em polpa e eluição. A lixiviação atmosférica em meio sulfúrico a 50 g/L, 80°C e tempo de residência de 48 horas e a neutralização com calcário com tempo de residência de 3 horas e uma concentração de 270 g/L permitiu a recuperação de níquel de 58,69% e de cobalto 82,80%. Nesta mesma etapa a recuperação de ferro foi de 1,59% e de magnésio de 14,75% apresentando uma boa seletividade. Após as etapas de lixiviação e neutralização e com o intuito de aumentar os teores de níquel e cobalto na solução e simultaneamente aumentar a seletividade frente ao ferro e magnésio foram realizados ensaios de troca iônica em polpa com a utilização de resinas de troca iônica do tipo bis-picolilamina ou BPA com tempo de residência de 4 horas e volume de resina de 2%. Logo após a etapa de troca iônica aplicou-se o processo de eluição com ácido sulfúrico diluído e bed volume de 3. A extração de níquel nas etapas de troca iônica em polpa e eluição foi de 59,11%, de cobalto de 67,12%, ferro de 23,28% e magnésio de 21,72%. O rendimento global do processo desenvolvido para o níquel foi de 34,69%, para o cobalto de 55,58%, para o ferro foi de 0,37% e para o magnésio foi de 3,20%. A seletividade do processo desenvolvido entre níquel e ferro foi de 93,72, do níquel e magnésio foi de 10,83, do cobalto e ferro foi de 150,14 e do cobalto e magnésio foi de 17,35.
Título em inglês
Nickel and cobalt extraction from Caron tailings, through starved acid leaching and pulp ion exchange.
Palavras-chave em inglês
Cobalt
Elution
Leaching
Nickel
Resin in pulp
Tailing
Resumo em inglês
Nickel is a metal that has several applications, mainly in obtaining stainless steels, electroplating, production of special alloys, chemicals and batteries. It is extracted from lateritic and sulphide ores and several technological routes are applied to obtain it, and it can be produced in several forms, high-purity metal, ferronickel and salts. Nickel ores have concentrations around 1 to 2% and the tailings generated through the extraction processes contain approximately 0.3 to 0.6%. Another metal of great importance to modern society due to its applications, is cobalt, which is usually found in nickel and copper ores and is considered a by-product of the processes for obtaining these metals. The recovery of nickel and cobalt from the tailings of the nickel production process was studied, in order to obtain a solution of nickel and cobalt sulfate, simultaneously evaluating the selectivity of the processes developed in order to remove iron and magnesium as they are impurities of nickel and cobalt. The studied tailing comes from the Caron process and is stored in a tailings dam. A study was carried out to characterize the tailings dam to assess the distribution of the levels of the metals of interest and the results showed a homogeneous distribution of these elements throughout the dam. The tailing mainly contains iron, silicon, aluminum, magnesium and chromium, with a nickel content of 0.51% and cobalt 0.054%. The suggested process consists of atmospheric leaching of the residue with high concentrations of solids, neutralization, ion exchange in pulp and elution. Atmospheric leaching in sulfuric acid at 50 g / L, 80 ° C, residence time of 48 hours and neutralization with limestone with residence time of 3 hours at a concentration of 270 g / L allowed a nickel recovery of 58.69% and cobalt 82.80%. In this same stage, the recovery of iron was 1.59% and magnesium was 14.75%, showing good selectivity. After the leaching and neutralization steps and in order to increase the levels of nickel and cobalt in the solution and simultaneously increase the selectivity against iron and magnesium, ion exchange tests were carried out on pulp with the use of ion exchange resins of the bis-picolylamine or BPA with a residence time of 4 hours and a volume of resin of 2%. Immediately after the ion exchange stage, the elution process with diluted sulfuric acid and a bed volume of 3. The nickel extraction in the pulp and elution ion exchange stages was 59.11%, cobalt of 67.12%, iron of 23.28% and magnesium of 21.72%. The overall yield of the process developed for nickel was 34.69%, for cobalt 55.58%, for iron it was 0.37% and for magnesium it was 3.20%. The selectivity of the process developed between nickel and iron was 93.72, nickel and magnesium was 10.83, cobalt and iron was 150.14 and cobalt and magnesium was 17.35.
 
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Data de Publicação
2022-01-17
 
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