Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “PROCESSO DE OBTENÇÃO DE UM CONCENTRADO DE MINÉRIO DE NÍQUEL, PROCESSO DE BENEFICIAMENTO DE UM CONCENTRADO DE MINÉRIO DE NÍQUEL, E PROCESSO DE RECUPERAÇÃO DE MATERIAIS DERIVADOS DE MINÉRIO DE NÍQUEL”.

[001] A presente invenção refere-se um processo de recuperação de materiais derivados do níquel proveniente de alteração supergênica, envolvendo um processo de obtenção de concentrado de níquel e um processo de beneficiamento do referido concentrado.

[002] Permite-se, através da presente invenção, ganhos e vantagens de ordem ecológica e econômica, particularmente:

(i) Permitir a recuperação de minérios de níquel e materiais atualmente não aproveitados deste níquel, reduzindo drasticamente a disposição de rejeitos no meio ambiente;

(ii) Diminuição do uso de fontes fósseis de aquecimento, reduzindo a emissão de CO2 típica deste tipo de processo;

(iii) Recuperação de materiais economicamente relevantes, de acordo com a nova realidade da economia circular.

Descrição do Estado da Técnica

[003] O níquel é um metal básico estratégico na construção de aço inoxidável. É também estratégico na tecnologia de bateria junto com o fosfato de ferro, é ainda estratégico para equipamentos médicos, turbinas eólicas, produção de ligas especiais de aço, dentre outras aplicações.

[004] Atualmente, o mercado de níquel é de mais de dois terços relativo à produção de aço e ligas de aço (níquel classe II), e menos de um terço relativo à produção dos derivados de alta pureza com mínimo de 99,0% (níquel classe I), sendo este último um metal crítico no desenvolvimento do setor energético, que tem como gargalo o armazenamento de energia e vem crescendo muito com a alteração da matriz energética de combustível fóssil para renovável.

[005] Os depósitos de níquel conhecidos são os de origem laterí- tica, sulfetados e nódulos magnesianos marinhos. Este último se apresenta em grande quantidade, no entanto, não é viável de ser explorado, já os dois primeiros são matéria prima para a produção de níquel e ligas de níquel.

[006] Os depósitos sulfetados de níquel são derivados de processos vulcânicos e hidrotermais, este tipo de minério é facilmente beneficiado pelos processos convencionais de flotação pelo fato de o níquel estar sulfetado. Em contrapartida, as jazidas de níquel sulfetado representam cerca de 30% a 40% das reservas mundiais de níquel que podem ser beneficiadas.

[007] Já os depósitos de minério laterítico de níquel representam de 60% a 70% das reservas mundiais, o que leva os minérios lateríticos serem a fonte mais relevante para beneficiamento.

[008] Para fins práticos de agrupamento para beneficiamento pode-se dividir o depósito de minério laterítico de níquel em 4 zonas, a zona 1 , laterita vermelha, com menor teor de níquel (0,5% a 0,8% Ni), a zona 2 laterita amarela com maior teor de níquel (0,8% a 1 ,2% Ni), a zona 3 de transição para o saprólito com maior teor de níquel (1 ,2 a mais de 2% de Ni) e a zona 4, o saprólito, com teores de níquel acima de 1 ,5%, e composição de magnésio e ferro diferentes da zona 3, de forma geral.

[009] Nestes depósitos são feitos diferentes tipos de beneficiamento, principalmente, são eles: a utilização das 3 primeiras zonas em processos de beneficiamento hidrometalúrgicos como o high pressure acid leaching (HPAL) e o Caron. E a zona 4, do saprólito, é utilizada no processo pirometálurgico de produção de ferro-níquel metálico.

[0010] A formação de depósitos de níquel por processos de lateriti- zação envolve a combinação e interação de vários fatores geológicos e ambientais. Se inicia com a intrusão e serpentinização de corpos ultra- máficos, seguidos pela sua exposição através de eventos tectônicos e/ou processos de erosão e submetidos a climas tropicais úmidos que promovem o desenvolvimento de um regolito profundo e fortemente in- temperizado. Durante esta fase o Níquel é concentrado nas goethitas e/ou esmectitas na forma residual devido à forte dissolução do Magnésio e Silício da rocha primaria. Aqui se dá o desenvolvimento dos níveis lateríticos ferruginosos de limonita vermelha (LV) e amarela (LM). Em seguida a maioria dos depósitos foram submetidos a eventos tectônicos e mudanças climáticas. Onde estas mudanças foram pequenas os depósitos podem ter sido soterrados, ou em climas mais áridos ter provocado a redução do intemperismo e preservado os depósitos. Quando o soerguimento for significante, a perda por erosão pode aumentar mas, sob ação de climas úmidos e lençol freático mais profundo, é compensada pela continuação do intemperismo e o enriquecimento do Niquel mobilizado das porções superiores do perfil em silicatos neoformados de magnésio hidratado, constituindo aí os níveis mais profundos de sa- prólito mineralizado. Este processo faz com que os ions com mais mobilidade fiquem em solução enriquecendo as camadas do depósito oxidado com os minerais de interesse como níquel e cobalto, estas partículas precipitam de forma fina e recobrem as demais partículas dos depósitos, inclusive algumas ricas em níquel e cobalto como a olivina.

[0011] Para melhor entendimento, a figura 1 revela uma representação esquemática da zona laterítica, compreendendo uma região A1 que representa a porção ferruginosa próxima à superfície, uma região A2 que representa a porção oxidada (limonita vermelha e amarela), e uma região A3 que representa a região saprolítica. Destaca-se que a zona laterítica é subutilizada ou simplesmente ignorada pelas empresas produtoras de ferro níquel, sendo considerada abaixo das especificações de alimentação da planta ou não-aproveitável. Neste sentido, a produção mundial de níquel se concentra em 52% do minério sulfetado e 48% do minério laterítico. O minério laterítico é utilizado principalmente para a produção de gusa de níquel (NPI) e ferro níquel, e a parte utilizada para este fim encontra-se na zona do saprólito.

[0012] Das reservas mundiais do minério laterítico, apenas de 5% a 8% da zona laterítica é utilizada para produção de níquel classe I, principalmente, pelo processo HPAL.

[0013] Cumpre notar que atualmente, os processos de beneficia- mento de minério de níquel laterítico, principalmente conhecidos, são Caron e o High Pressure Acid Leaching (HPAL) e estes não são capazes de utilizar a zona saprolítica do depósito.

[0014] No que diz respeito ao processo Caron, este se torna economicamente e ambientalmente desfavorável na medida que demanda um alto custo de produção e operacionais, além de altas emissões de dióxido de carbono (CO2).

[0015] Já o processo HPAL, comumente utilizado, pode ser descrito de um modo geral como um processo de lixiviação ácida de alta pressão que utiliza, além do ácido sulfúrico, temperaturas elevadas (cerca de 255 graus Celsius) e pressões elevadas (cerca de 50 bar ou 725 psi) para separar o níquel e o cobalto do minério de laterita.

[0016] Daqui desprendem-se alguns problemas do estado da técnica em relação à extração de níquel da zona laterítica:

[0017] Nenhum dos processos conhecidos atualmente são capazes de processar a porção ferruginosa A1 (acima da porção oxidada de li- monita vermelha e amarela) da zona laterítica de níquel. Significa dizer que a referida porção ferruginosa A1 é considerada um rejeito/resíduo pela indústria ¹ que opera com a zona laterítica de níquel, sendo que a mesma é simplesmente armazenada indefinidamente (por empilhamento a seco ou “dry stacking”), trazendo sérios problemas ecológicos e altos prejuízos operacionais. [0018] Ademais, a porção de saprólito A3 da zona laterítica é atualmente utilizada apenas para extração de níquel classe II (ferro níquel), o qual é um níquel de pureza reduzida utilizado para produção de aço inoxidável, majoritariamente. Não são conhecidos atualmente processos que permitam a recuperação de níquel classe I de alta pureza da porção saprolítica A3 da zona laterítica de níquel, o que significa que ao menos parte desta porção saprolítica é tratada como resíduo/rejeito do processo pela indústria ² , também ela sendo meramente empilhada no pós-processamento e trazendo problemas ecológicos e prejuízos operacionais.

[0019] Ainda, nenhum dos processos atualmente conhecidos do estado da técnica são capazes de extrair com eficiência outros materiais de interesse da zona laterítica, se limitando apenas a níquel classe I ou II. É sabido que a zona laterítica possui outros materiais economicamente relevantes (como o magnésio, por exemplo), mas tais materiais não podem ser extraídos a partir dos processos atualmente conhecidos, tal que são descartados ou empilhados após o processamento como resíduo/rejeito.

[0020] Ressalta-se ainda que a porção oxidada A2 da zona laterítica só pode ser atualmente processada através de processos tais como o HPAL e CARON para extração de hidróxido de níquel e cobalto. Tais processos não são capazes de trabalhar com a porção de saprólito A3 da zona laterítica. Tais processos também não são capazes de trabalhar com porções de níquel que sejam ricas em magnésio, visto que a extração se torna inviável de ser realizada do ponto de vista econômico.

[0021] Importante notar também que não existe atualmente nenhum processo que seja capaz de extrair materiais de interesse de ambas as porções oxidada A2 e saprolítica A3 da zona laterítica. Estudos ³ são atualmente realizados na tentativa de aplicar o processo de “heap leaching” às porções oxidada e saprolítica, mas este processo é extremamente custoso e operacionalmente inconveniente por exigir o empilhamento de grandes quantidades de material e a realização da lixiviação por gotejamento superior. Este processo também não é capaz de tratar da porção ferruginosa A1 superior da zona laterítica.

[0022] Em relação aos resíduos/rejeitos propriamente ditos, des- prende-se que os processos conhecidos estado da técnica geram ao menos três tipos de resíduos/rejeitos:

[0023] (A) Um primeiro tipo de resíduo/rejeito é a porção ferruginosa

A1 superior da zona laterítica propriamente dita, visto que nenhum dos processos conhecidos é capaz de operar de maneira eficiente sobre esta porção.

[0024] (B) Um terceiro tipo de resíduo/rejeito é o restante dos materiais de interesse da porção oxidada A2 da zona laterítica, dado que os processos atualmente existentes (por exemplo, HPAL, CARON) não são capazes de extrair nenhum material da zona laterítica além do níquel classe I. Assim, demais materiais de interesse econômico (tais como o magnésio) são descartados.

[0025] (C) Um segundo tipo de resíduo/rejeito é o que sobra do be- neficiamento da porção de saprólito A3 processada para produção de níquel classe II. Visto que os processos conhecidos de hidrometalurgia não são capazes de extrair níquel classe I da porção de saprólito da zona laterítica, o restante dos materiais de interesse desta porção é descartado ao final do processo.

[0026] A partir dos esclarecimentos acima, se desprende ainda outro problema do estado da técnica que é o uso de calor proveniente de fontes poluentes como o carvão, cuja queima produz CO2, conhecida- mente prejudicial ao meio ambiente.

[0027] Além disso, se desprende também um outro problema do estado da técnica que é o uso de ácido sulfúrico no processo de recuperação de materiais derivados de minério de níquel, gerando um resíduo contaminado, ao contrário do processo desta patente.

[0028] O ácido sulfúrico possui baixa seletividade para lixiviação neste tipo de processo, e sua pressão de vapor é relativamente baixa, o que dificulta sua regeneração nestes processos e exige neutralização e tratamento posterior para seu descarte.

Bibliografia Supracitada

[0029] 1. GUIMARÃES, Carolina das Graças Graciano. Caracterização Tecnológica de Minério de Níquel Laterítico. Orientador: Leandro Rocha Lemos. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minas) - UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS, [S. I.], 2019.

[0030] 2. DA COSTA, João Paulo Rodrigues. Caracterização da escória de ferro-níquel para aplicação como enrocamento de diques galgáveis drenantes. Orientador: Gilberto Fernandes. 2019. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) - Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Perto, 2019.

[0031] 3. OXLEY, Anne et al. Why heap leach nickel laterites?. Minerals Engineering, [S. I.], p. 1-8, 15 mar. 2016.

Objetivos da Invenção

[0032] Assim, um primeiro objetivo da presente invenção é prover processos relacionados ao processamento de minério de níquel, incluindo a porção saprolítica, de forma a permitir a recuperação de minério marginal da lavra de produção do ferro-níquel e materiais atualmente não aproveitados deste tipo de depósito, permitindo assim a utilização desta parte do depósito. Empresas produtoras de ferro-níquel estocam essa porção laterítica e utilizam, principalmente, a fração saprolítica do depósito.

[0033] Um segundo objetivo da presente invenção é prover processos relacionados ao processamento de minério de níquel que permitem a redução do uso de fontes fósseis de aquecimento, diminuindo a emissão de CO2 típica deste tipo de processo se comparado ao estado da técnica.

[0034] Um terceiro objetivo da presente invenção é prover processos relacionados ao processamento de minério de níquel que permitem a recuperação de materiais economicamente relevantes.

[0035] Um quarto objetivo da presente invenção é prover um processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel que compreenda características adequadas para permitir um posterior benefici- amento químico de alta eficiência.

[0036] Um quinto objetivo da presente invenção é prover um processo de beneficiamento aprimorado do minério de níquel por meio de etapas particulares que aumentam a eficiência do processo, partindo-se de um concentrado de minério de níquel.

[0037] Um sexto objetivo da presente invenção é prover um processo de beneficiamento de um concentrado de minério de níquel para recuperação de materiais estratégicos, por exemplo, mas não exaustivamente, fosfato de ferro (FePÜ4) e hidróxido de níquel e cobalto (HNC), ou como é conhecido comercialmente Mixed Hydroxide Precipitate (MHP).

Breve Descrição da Invenção

[0038] A presente invenção trata de um processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel que compreende as etapas de: realizar atrição intensa do minério de níquel; separar por tamanho o minério de níquel em ao menos uma fração fina e em uma fração grossa; separar magneticamente a fração grossa para obtenção de uma fração magnética; realizar moagem da fração magnética para obtenção de uma fração magnética fina; e combinar a fração fina e a fração magnética fina para obtenção de um concentrado de minério de níquel.

[0039] Em uma concretização possível do processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel, a etapa de atrição intensa é realizada através de um equipamento do tipo moinho de rotor duplo, moinho de barras ou “scrubber”.

[0040] Em outra concretização possível do processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel, a etapa de atrição intensa ocorre por entre 2 a 50 minutos.

[0041] Em outra concretização possível do processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel, a etapa de separar por tamanho obtém uma fração fina com tamanho de partícula menor que 75pm e uma fração grossa com tamanho de partícula maior que 75pm.

[0042] Em outra concretização possível do processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende uma etapa de britagem realizada até que o material processado se encontre em dimensões abaixo de 2”.

[0043] A presente invenção ainda compreende um processo de be- neficiamento de um concentrado de minério de níquel que compreende as etapas de misturar um concentrado de minério de níquel com ácido clorídrico; aquecer o concentrado de minério de níquel até alcançar uma conversão acima de 90% do níquel e cobalto contido no concentrado de minério de níquel para sua forma solúvel de cloreto, e até alcançar uma conversão desejada do ferro, cromo e titânio contidos no concentrado minério de níquel para sua forma insolúvel de óxido; lixiviar com água o concentrado de minério de níquel para solubilização do níquel e o cobalto contidos no concentrado de minério de níquel; e obter um licor carregado de níquel, cobalto, ferro e magnésio.

[0044] Em uma concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, a etapa de aquecimento é realizada através de irradiação por micro-ondas.

[0045] Em uma concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, a etapa de lixiviação é assistida por irradiação de micro-ondas. [0046] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende a etapa de regenerar o ácido clorídrico utilizado na primeira etapa de lixiviação pela sua evaporação na etapa de aquecimento, condensar o vapor de ácido clorídrico e retornar o ácido clorídrico condensado à etapa de lixiviação.

[0047] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, a primeira etapa de lixiviação compreende adição de 0,1 a 5 ml/g de ácido clorídrico por grama concentrado de minério de níquel.

[0048] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, a etapa de aquecimento compreende aquecer por um período de 15 a 30 minutos.

[0049] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, a segunda etapa de lixiviação compreende irradiação de micro-ondas a uma temperatura entre 20°C e 60°C.

[0050] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende uma etapa de filtração do licor para obtenção da forma insolúvel de óxido contendo ferro, cromo e titânio.

[0051] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende uma etapa de precipitação para extração do ferro contido no licor LI mediante adição de ao menos uma fonte de fosfato em proporção estequi- ométrica ao licor.

[0052] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende as etapas de: utilizar MnO2 e KMnO4 para precipitar o manganês subproduto da etapa de precipitação (240) para extração do ferro contido no licor LI; e precipitar o MHP adicionando óxido de magnésio.

[0053] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende as etapas de: adição de um solvente ao licor para obtenção de um licor compreendendo majoritariamente níquel e cobalto; realização de “stripping” do solvente através da adição de ácido clorídrico ao licor; e retorno do solvente à etapa de extração.

[0054] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende a etapa de adicionar óxido de magnésio ao licor para obtenção de hidróxido de níquel e cobalto.

[0055] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende uma etapa de pirohidrólise do licor para extração de óxido de magnésio e ácido clorídrico.

[0056] Em outra concretização possível do processo de beneficia- mento de um concentrado de minério de níquel, o processo compreende as etapas de: misturar uma fração magnética grossa rica em cromo com H2O2; e irradiar a mistura através de micro-ondas até o tempo de conversão acima de 90% das fases do cromo em cromato de sódio.

[0057] A presente invenção ainda contempla um processo de recuperação de derivados de minério de níquel que compreende as etapas de um processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel tal como o supracitado em qualquer uma de suas concretizações possíveis, e compreende ainda as etapas de um processo de beneficiamento de um concentrado de minério de níquel tal como o supracitado em qualquer uma de suas concretizações possíveis.

Breve Descrição dos Desenhos

[0058] As figuras mostram:

[0059] Figura 1 - é uma reprodução esquemática da zona laterítica dividida em suas porções ferruginosa A1 , porção oxidada A2 e porção saprolítica A3.

[0060] Figura 2 - é um fluxograma do processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel de acordo com uma concretização possível da presente invenção;

[0061] Figura 3 - é um fluxograma do processo de beneficiamento de concentrado de minério de níquel de acordo com outra concretização possível da presente invenção;

[0062] Figura 4 - é um primeiro gráfico relacionando a recuperação de ferro (%) obtida pelos processos da presente invenção correlacionado com a quantidade de ácido clorídrico utilizado (em L/kg) e o tempo de irradiação de micro-ondas (em minutos); e

[0063] Figura 5 - é um segundo gráfico relacionando a recuperação de níquel (%) obtida pelos processos da presente invenção correlacionado com a quantidade de ácido clorídrico utilizado (em L/kg) e o tempo de irradiação de micro-ondas (em minutos).

[0064] Figura 6 - é um terceiro gráfico relacionando a recuperação de ferro (%) obtida pelos processos da presente invenção correlacionado com a quantidade de ácido clorídrico utilizado (em L/kg) e o tempo de irradiação de micro-ondas (em minutos).

[0065] Figura 7 - é um quarto gráfico relacionando a recuperação de níquel (%) obtida pelos processos da presente invenção correlacionado com a quantidade de ácido clorídrico utilizado (em L/kg) e o tempo de irradiação de micro-ondas (em minutos).

Descrição Detalhada das Figuras

[0066] Primeiramente, cumpre notar que o termo “preferencial” aqui utilizado não deve ser entendido como “imperativo” ou “obrigatório”. O termo “preferencial” trata de caracterizar uma concretização de particular eficiência da invenção dentre as múltiplas possíveis, sendo o escopo da invenção limitado tão somente pelas suas características absolutamente essenciais para obtenção dos efeitos técnicos propostos.

[0067] Para efeitos de entendimento da presente invenção, o termo “minério de níquel” deve ser entendido como qualquer fonte de níquel, natural ou não, pura ou pré-processada, que não seja sulfetada.

[0068] A presente invenção propõe processos de recuperação de materiais derivados de minério de níquel, envolvendo a obtenção de um concentrado de minério de níquel e o beneficiamento deste concentrado para recuperação de materiais de interesse.

[0069] Quanto ao processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel, uma concretização possível é descrita a seguir:

PROCESSO DE OBTENÇÃO DE UM CONCENTRADO DE MINÉRIO DE NÍQUEL

[0070] No que diz respeito a obtenção de um concentrado minério de níquel, o processo em questão compreende, de maneira geral, numa concretização possível, mas não imperativamente, as etapas de:

[0071] - opcionalmente, realizar etapas preliminares 100A de processamento;

[0072] - opcionalmente, realizar secagem, britagem e moagem

100B do minério de níquel;

[0073] - realizar atrição intensa 100 do minério de níquel, à seco ou à úmido;

[0074] - separar por tamanho 110 o minério de níquel em ao menos uma fração fina FF e em uma fração grossa FG;

[0075] - separar magneticamente 120 a fração grossa FG para obtenção de uma fração magnética FM,

[0076] - realizar atrição 130 da fração grossa FG para obtenção de uma fração magnética fina FMF; e

[0077] - combinar 140 a fração fina FF e a fração magnética fina

FMF para obtenção de um concentrado de minério de níquel CNL. [0078] Detalhamentos de cada uma destas etapas serão descritos a seguir:

Etapas preliminares de processamento:

[0079] Em uma concretização possível, e de maneira opcional, pode-se utilizar etapas preliminares de processamento 100A, tais como alimentação do minério de níquel em um silo alimentador, entre outras etapas necessárias à logística de preparação do referido material para as etapas subsequentes.

Secagem e britagem:

[0080] Em uma concretização possível, e de maneira opcional, pode-se fazer uso de uma etapa de secagem e britagem 100B do minério de níquel, que tem por objetivo a obtenção de partículas em granu- lometria homogênea, o que facilita o beneficiamento posterior do material. A britagem pode ser realizada, por exemplo, em britador do tipo mineral sizer ou cônico. A moagem pode ser realizada, por exemplo, em moinho de barras ou moinho de rolos duplos. Referida cominuição 100B é realizada preferencialmente até que o material processado se encontre em dimensões abaixo de 2”, preferencialmente podendo atingir faixas inferiores a 1/4".

[0081] Subsequentemente, o minério está pronto para uma etapa de atrição intensa 100.

Etapa de atrição intensa:

[0082] A etapa de atrição intensa 100 tem o objetivo principal de desfazer as crostas que encapsulam os minerais silicatados de níquel e os aglomerados de ferro-níquel deste produto de mineração, permitindo desta forma a obtenção de partículas que contenham níquel com uma grande área superficial, o que é benéfico para o processamento posterior deste material, efetivamente enriquecendo o teor de níquel contido na fração fina do minério de níquel.

[0083] Em outras palavras, a etapa de atrição intensa 100 vantajosamente desagrega as partículas do minério além de limpá-las, na superfície, do material precipitado quimicamente pela alteração su- pergênica, essencialmente composto por goethita. Essas partículas finas, resultado de precipitação química que estavam agregadas na superfície da partícula maior e foram liberadas pela atrição, vão se concentrar na porção mais fina do minério. Esta etapa faz com que a parte mais fina ferruginosa esteja apropriada para a lixiviação e a fração grossa apta a ser separada magneticamente pois as superfícies minerais destas partículas grossas estarão limpas. Sendo um ponto vital para que os processos de lixiviação e separação magnética ocorram com grande eficiência.

[0084] Em suma, após essa limpeza pela atrição intensa 100 e separação por tamanho, a partícula de minério que contém níquel tem uma maior área superficial, vantajosamente facilitando seu beneficiamento posterior. Além disto a fração grossa fica isenta destas partículas, possibilitando assim sua separação magnética com eficiência.

[0085] A título de exemplo, as Tabelas 1 a 4 abaixo mostram testes comparativos entre o aumento de tempo de atrição (etapa de atrição intensa 100) e o teor de níquel da fração fina obtida:

Tabelas 1 a 4 - comparativos entre o aumento de tempo de atrição (5min., 20min.) e o teor de níquel da fração fina obtida.

[0086] Nas tabelas acima, das amostras que passaram pela atrição intensa 100, todas do perfil oxidado separados por zonas, nomeadas respectivamente na Tabela 5 como zona 1 , zona 2, zona 3 e zona 4, aumentaram de teor com aumento de tempo de exposição à atrição intensiva.

[0087] Neste sentido, a atrição intensa 100 faz com que cobertura de material ferruginoso quimicamente depositado que recobrem as partículas, bem como as partículas de minerais que contém níquel que recobre outras partículas, sejam liberadas e concentradas numa fração fina FF. Ademais, cabe notar que a concentração do níquel na fração fina FF por conta da retirada das partículas finas ricas em goethita e níquel é ocasionada também pelo estágio de cristalinidade da goethita. Quanto menor esta cristalinidade (estrutura cristalina imatura e mais aberta) maior a tendencia de absorver o Ni na estrutura, portanto a atri- ção tenderá a desagregar estas goethitas que são mais jovens e friáveis, sendo concentradas nos finos e carregando maior quantidade de níquel em sua estrutura. Em oposição a isso, nos níveis superiores mais maduros onde a goethita sofreu várias fases de dissolução e recristali- zação “aging”) tende a expulsar o níquel da estrutura formando goethitas mais cristalinas e mais podres em níquel.

[0088] Observando a distribuição de níquel, em todas as frações testadas, obteve-se aumento na fração fina FF com o aumento de tempo de exposição ao equipamento de atrição intensa. A tabela abaixo mostra a composição mineralógica do minério de níquel após a atrição de 20 minutos na fração fina, onde se pode observar considerável concentração da goethita contendo ferro e níquel:

Tabela 5 - composição mineralógica do minério de níquel após atrição de 20 minutos

[0089] De um modo preferencial, a atrição intensa 100 com força cisalhante deve ocorrer por entre 2 a 50 minutos, mais preferencialmente entre 10 a 25 minutos. Referida atrição intensa 100 pode ocorrer em um equipamento tal como um moinho de rotor duplo, moinho de barras ou scrubber. [0090] Após a atrição intensa 100 o processo segue para uma etapa de separação por tamanho 110, conforme adiante.

Etapa de separação por tamanho:

[0091 ] A etapa de separação por tamanho 110 objetiva realizar um corte granulométrico no material que passou pela atrição intensa 100, para permitir separar o material em frações fina FF e grossa FG, e posteriormente separar uma fração magnética FM da fração grossa FG do material, objetivando obter frações magnéticas para posterior tratamento químico e frações não-magnéticas ricas em PGM e terras raras. [0092] Mais especificamente, a etapa de separação por tamanho 110 é realizada, preferencialmente, através de um equipamento aero- ciclone ou hidrociclone a depender da situação de beneficiamento de via seca ou via úmida. Referido equipamento de separação por tamanho é configurado para separar a fração fina FF da fração grossa FG do material alimentado. Preferencialmente, a separação ocorrida no equipamento ciclone separa o material em fração fina FF com tamanho menor que 75pm, preferencialmente menor que 30 pm, e mais preferencialmente menor que 20 pm, e em fração grossa FG com tamanho maior que 75pm, preferencialmente maior que 30 pm, e mais preferencialmente maior que 20 pm.

[0093] Separadas as frações fina FF e grossa FG do material, a fração fina FF é separada para posterior beneficiamento químico, e a fração grossa FG segue à etapa de separação magnética, conforme adiante.

Etapa de separação magnética:

[0094] A etapa de separação magnética 120 objetiva separar uma fração magnética FM da fração grossa FG obtida na etapa de separação por tamanho 110, para permitir um posterior beneficiamento químico da referida fração magnética FM extraída da fração grossa FG em conjunto com a fração fina FF extraída na etapa de separação por tamanho 110. [0095] Referida separação magnética é realizada, preferencialmente, por um separador magnético, metso ou outotec, por exemplo.

[0096] A fração não-magnética FNM extraída pelo separador magnético é retirada do presente processo. Apesar disso, é importante notar que a referida fração não-magnética FNM se apresenta em sua maioria por silicatos, podendo também ser compreendidas por PGM (ouro, prata e metais do grupo da platina) e terras raras, as quais vantajosamente apresentam potencial para beneficiamento através de processos paralelos.

[0097] A fração magnética FM extraída da fração grossa FG pelo separador magnético, por sua vez, segue para uma etapa de atrição 130, conforme adiante.

Etapa de moagem da fração magnética:

[0098] A fração magnética FM extraída na etapa de separação magnética 120 é direcionada a um equipamento de cominuição, tal como um moinho de bolas, para passagem por uma etapa de moagem 130 abaixo de 150 pm, mais preferencialmente 75 pm, podendo ser, ainda mais preferencialmente, inferior a 20 pm.

[0099] Referida etapa objetiva diminuir a granulometria da fração magnética FM, preferencialmente para um tamanho menor que 20pm, em linha com a fração FF obtida na etapa de atrição intensa 100, obtendo assim uma fração magnética fina FMF para sua posterior combinação com a fração fina FF obtida na etapa de separação por tamanho 110.

[00100] Obtida a fração magnética fina FMF, passa-se à etapa de combinação desta com a fração fina FF, conforme adiante.

[00101] A fração magnética, se rica em Cr2O3 vindo da cromita ou hercinita, pode ainda ser beneficiada utilizando a irradiação de micro- ondas. Neste caso, mistura-se a fração magnética grossa rica em cromo com entre 100 a 200 % m/m à razão estequiométrica de NaOH, preferencialmente entre 110 e 150% m/m, mais preferencialmente ainda entre 125 e 135% m/m juntamente a quantidades de 100 a 200% m/m da estequiometria com relação ao cromo de H2O2, mais preferencialmente entre 150 e 180% m/m levando ao micro-ondas até o tempo de conversão acima de 90% das fases do cromo em cromato de sódio, preferencialmente por um tempo entre 2 a 15 minutos, e mais preferencialmente por um tempo entre 3 a 5 minutos, seguindo as equações abaixo:

Cr ₂ O ₃ + 4NaOH + 3H ₂ O ₂ + Microondas - 2Na ₂ CrO ₄ + H ₂ O

[00102] O cromato de sódio em solução poderá então ser filtrado e separado do restante da fração magnética grossa.

Etapa de combinação da fração magnética fina com a fração fina: [00103] Nesta etapa de combinação 140, a fração magnética fina FMF é juntada à fração fina FF para formar uma massa final, doravante denominada de “concentrado de minério de níquel” CNL, que poderá ser beneficiada quimicamente, conforme veremos adiante.

[00104] A junção das duas frações fina FF e magnética fina FMF pode ser realizada por quaisquer meios adequados, inclusive a simples mistura mecânica de ambas.

[00105] Ademais, o referido concentrado de minério de níquel compreende aproximadamente 60% do volume de minério de níquel inicial, o que por si só já implica na alta eficiência de separação do material que é efetivamente de interesse para o beneficiamento posterior, ainda que desconsiderando a fração não magnética retirada do processo, a qual pode, inclusive, ser aproveitada posteriormente por outros processos por possivelmente conter outros materiais de interesse paralelo.

[00106] Consoante ao exposto, o processo de obtenção de um concentrado de minério de níquel aqui proposto vantajosamente resulta em um concentrado de minério de níquel em que a partícula de minério enriquecida em níquel possui maior área superficial, uma vez que a goethita (FeO(OH)) e hematita (Fe2O3) e outros minerais portadores de níquel foram desagregadas em sua maioria das partículas do minério, o que garante um concentrado de minério de níquel particularmente desejável para posterior beneficiamento químico de alta eficiência.

[00107] Apresentada uma concretização possível do processo de obtenção do concentrado de minério de níquel CNL, a presente invenção também se refere a um processo de beneficiamento de concentrado de minério de níquel para obtenção de derivados de interesse, o qual será mais bem detalhado a seguir.

PROCESSO DE BENEFICIAMENTO DE CONCENTRADO DE MINÉRIO DE NÍQUEL

[00108] No que diz respeito ao beneficiamento de um concentrado minério de níquel para obtenção de um licor LI carregado, o processo em questão compreende, de maneira geral, numa concretização possível, mas não imperativamente, as etapas de:

[00109] - misturar 200 um concentrado de minério de níquel CNL com ácido clorídrico;

[00110] - aquecer ou irradiar 210 o concentrado de minério de níquel

CNL até alcançar uma conversão desejada do níquel e cobalto contido no concentrado de minério de níquel para sua forma solúvel de cloreto, e até alcançar uma conversão desejada do ferro, cromo e titânio contidos no concentrado minério de níquel para sua forma insolúvel de óxido; [00111] - opcionalmente, regenerar 210A o ácido clorídrico utilizado na etapa de lixiviação 200 anterior pela sua evaporação na etapa de aquecimento ou irradiação 210 e condensação posterior, e retornar o ácido clorídrico à etapa de lixiviação 200; e

[00112] - lixiviar 220 com água o concentrado de minério de níquel

CNL para solubilização do níquel e o cobalto contidos no concentrado de minério de níquel CNL, opcionalmente sendo a lixiviação assistida por irradiação de micro-ondas; e [00113] - obter 230 um licor LI carregado, principalmente de níquel, cobalto, ferro, manganês e magnésio.

[00114] As etapas supracitadas serão descritas em detalhes adiante. Etapa de mistura de um concentrado de minério de níquel com ácido clorídrico

[00115] A etapa de mistura 200 envolve a mistura de um concentrado de minério de níquel com ácido clorídrico, por exemplo, em um equipamento do tipo ribbon-blender, pug-mill ou qualquer equipamento que misture igualmente líquido com sólido.

[00116] É importantíssimo ressaltar que o uso de ácido clorídrico aplicado para mistura de um concentrado de minério de níquel se mostra mais eficiente e mais vantajoso que o uso de ácido sulfúrico comu- mente utilizado no estado da técnica, pelo menos pelos seguintes motivos:

(i) O processo de mistura aqui proposto requer uma quantidade menor de ácido clorídrico para preparação do concentrado de ácido clorídrico em comparação aos demais processos; e

(ii) O ácido clorídrico possui uma pressão de vapor relativamente maior que a pressão de vapor do ácido sulfúrico, o que, para o processo aqui proposto, é benéfico pois permite a regeneração facilitada do ácido clorídrico e seu uso de maneira cíclica, como será visto adiante.

[00117] Preferencialmente, adiciona-se ao concentrado de minério de níquel uma quantidade de 0,1 ml/g a 5 ml/g de ácido clorídrico por grama de material trabalhado, mais preferencialmente 0,8 a 2,0 ml/g.

[00118] Após a mistura 200, segue-se à etapa de aquecimento ou irradiação 210 do concentrado, conforme adiante.

Etapa de aquecimento

[00119] Realizada a mistura 200, obtém-se dela uma massa de concentrado de minério de níquel, especificamente neste caso, que é enviada a um dispositivo para um aquecimento ou irradiação 210 do material. O aquecimento pode ser realizado por irradiação, convecção, indução, condução de calor ou quaisquer outras formas de aquecimento adequadas para este fim. De maneira preferencial, é utilizada a irradiação por micro-ondas. No entanto, outros dispositivos podem ser utilizados, como, por exemplo, dispositivos de infravermelho ou radio-indução. [00120] Referido aquecimento objetiva converter o níquel e cobalto do concentrado minério de níquel na sua forma solúvel de cloreto, e converter o ferro, cromo e titânio do concentrado minério de níquel na forma insolúvel de óxido. A conversão ocorre em concordância com a seguinte equação:

Ou ainda pelos mecanismos, FeOOH( _SÓlido) + O ₂ + Energia -> 2 e ₂ 0 _3(sózído) + 2H ₂ O

[00121] Portanto, 0 referido aquecimento ou irradiação 210 deve ser realizado até se alcançar níveis de conversão desejada do níquel e cobalto contido no concentrado de minério de níquel para sua forma solúvel de cloreto (por exemplo acima de 90%), e até alcançar níveis de conversão desejada do ferro, cromo e titânio contidos no concentrado minério de níquel para sua forma insolúvel de óxido. A título exemplificative, em uma configuração que utiliza irradiação por micro-ondas, referido aquecimento ou irradiação 210 pode ocorrer, por exemplo, por 5 a 50 minutos, mais preferencialmente por 10 a 30 minutos, ou até que 0 conjunto atinja de 150 a 200 graus celsius e mantida por cerca de 5 a 40 minutos, preferencialmente de 15 a 30 minutos, preferencialmente por 20 minutos. [00122] Destaca-se que o aquecimento ou irradiação 210 é realizado, preferencialmente, de maneira a transferir energia, e não calor, ao material, tal que referido aquecimento vibra cada um dos minerais contidos no material com uma determinada frequência, que depende da constante dielétrica de cada mineral. Essa transferência de energia na forma de vibração faz com que haja mudança de fase no minério.

[00123] Tal qual, a goethita quando submetida a ação de, por exemplo, irradiação, na presença de oxigênio transforma-se em hematita, de modo que essa transformação estrutural leva o níquel para a superfície do mineral fazendo com que o níquel fique, vantajosamente, mais suscetível à lixiviação posterior.

[00124] Importante ainda notar que, não obstantes os tempos preferenciais acima descritos para a etapa de aquecimento ou irradiação 210 aqui descrita, o tempo de aquecimento utilizado para transferir energia ao minério de níquel influencia de maneira substancial nas etapas subsequentes de beneficiamento do concentrado de minério de níquel, em particular para recuperação de ferro e de níquel. As estruturas cristalinas dos minerais portadoras de níquel e cobalto, como goethita e oli- vina, que serão moídas para terem o níquel exposto, têm estrutura atômica aberta, o que possibilita que a penetração do ácido clorídrico. A penetrabilidade pode ser amplificada por ondas eletromagnéticas irradiadas via micro-ondas, por exemplo, lixiviando o níquel e cobalto destas estruturas formando um cloreto estável, já a porção do ferro lixiviado forma um cloreto instável que rapidamente converterá na forma de hematita insolúvel e a porção do ferro não lixiviado pelo ácido clorídrico reage com o oxigênio do ar formando, também, hematita insolúvel.

[00125] Para ilustrar esta questão, as figuras 4 e 5 revelam gráficos que correlacionam o tempo de irradiação por micro-ondas (Tempo de Micro-ondas (min.)), a quantidade de ácido (Ácido Clorídrico (L/kg)) utilizada na etapa de lixiviação 200 e a porcentagem de material recuperado do concentrado de minério de níquel nas etapas de benefi- ciamento posteriores, de ferro (Recuperação Ferro (%)) e de níquel (Recuperação Níquel (%)), respectivamente.

[00126] Observa-se pela figura 4 que quanto mais tempo o minério de níquel fica sob irradiação, menos ferro é recuperado no processo de beneficiamento posterior. De forma contrastante, a figura 5 indica que quanto mais tempo o minério de níquel é irradiado pelas micro-ondas, mais níquel é recuperado.

[00127] Sendo assim, torna claro que o tempo de aquecimento ou irradiação 210 deve levar em consideração o elemento de interesse a ser retirado, ou mesmo encontrar um equilíbrio entre ambos, em função da aplicação desejada.

[00128] Para ilustrar ainda mais essa possibilidade, também nas figuras 6 e 7, é possível observar a seletividade do processo de recuperação de níquel para o principal contaminante do licor, o ferro. Além da seletividade, é possível controlar a quantidade de ferro solubilizada através do tempo irradiado de micro-ondas e concentração ácida utilizada, trazendo versatilidade única para o processo. Por exemplo, no tempo igual a 20 minutos e concentração de 2 litros de ácido por quilograma de amostra, tem-se recuperações próximas a 100% de níquel e recuperações quase nula de ferro. Além disto, o ferro presente no licor será precipitado na forma de fosfato e, desta forma será um coproduto da produção de níquel e cobalto.

[00129] Dito isso, o uso preferencial (mas não obrigatório) do micro- ondas para irradiação do minério de níquel nesta etapa traz uma série de vantagens ao processo de obtenção de concentrado de minério de níquel, bem como ao processo de beneficiamento do minério de níquel como um todo. Algumas das vantagens são descritas abaixo, de maneira não exaustiva:

(i) Através da irradiação do micro-ondas, é possível controlar adequadamente a solubilização do ferro e, desta maneira, permitir o controle dos elementos a serem extraídos do minério de níquel, conforme já esclarecido acima.

(ii) Pelo uso da irradiação por micro-ondas, obtém-se uma alta conversão de níquel e cobalto (acima de 85%), sendo que este nível de conversão não é alcançável por fornos convencionais.

(iii) O micro-ondas permite a conversão dos elementos contidos no minério de níquel a pressão ambiente, enquanto os métodos do estado da técnica (por exemplo, o método HPAL) trabalha a altas pressões para alcançar eficiências e seletividade menores.

(iv) O uso de micro-ondas permite a regeneração do ácido clorídrico utilizado no beneficiamento do concentrado de minério de níquel, conforme será visto adiante, porque este ácido é extremamente suscetível às micro-ondas e possui uma pressão de vapor muito alta.

[00130] De todo modo, ressalta-se que o uso de irradiação, e ainda através de micro-ondas, não é imperativo para realização do presente processo, de maneira que, como já exemplificado anteriormente, outras formas de aquecimento podem ser utilizadas.

[00131] Realizado este primeiro aquecimento ou irradiação 210, passa-se à etapa opcional de regeneração do ácido clorídrico utilizado na etapa de mistura 200 imediatamente anterior.

Etapa de regeneração do ácido clorídrico

[00132] Após o aquecimento ou irradiação 210 supracitado, cerca de 20% a 90% a do ácido clorídrico proveniente da mistura 200 permanece no material, enquanto os outros 80% a 10% é evaporado, dependendo do tempo de residência, devido ao valor elevado da pressão de vapor do ácido clorídrico.

[00133] Considerando que o presente processo aqui proposto trabalha à pressão ambiente, isto permite que o ácido clorídrico evapore e seja facilmente captado e condensado para regeneração. [00134] Desta maneira, em uma concretização possível e opcional do presente processo, pode-se vantajosamente realizar uma etapa de regeneração 210A do ácido clorídrico, envolvendo a captura do vapor de ácido gerado no aquecimento 210 e sua subsequente condensação, e posterior direcionamento ou retorno deste ácido à etapa de mistura 200.

[00135] Ou seja, através dessa possível concretização da presente invenção, grande parte do ácido clorídrico utilizado é regenerado e re- circulado, obtendo desta forma um processo eficiente com baixo consumo de ácido clorídrico para a mistura 200.

[00136] Realizada ou não esta etapa de regeneração do ácido clorídrico, passa-se a uma etapa de lixiviação 220, conforme adiante.

Etapa de lixiviação assistida por micro-ondas

[00137] Após a etapa de aquecimento ou irradiação 210, seguida ou não da regeneração do ácido clorídrico, o concentrado de minério de níquel passa por uma lixiviação 220, esta podendo ser assistida ou complementada por uma irradiação de micro-ondas simultânea.

[00138] Referida etapa de lixiviação 220 consiste na mistura do concentrado de minério de níquel irradiado da etapa de aquecimento ou irradiação 210 anterior com água para solubilização do níquel e do cobalto constante no interior do concentrado. Em adição a isto, nesta etapa de lixiviação 220, pode ser irradiado micro-ondas para acelerar o processo de lixiviação em algumas aplicações específicas. Neste caso, a irradiação realizada nesta etapa é realizada preferencialmente a baixas temperaturas, mais preferencialmente entre 20 a 100°C, mais preferencialmente entre 30 a 50°C.

[00139] Cabe ressaltar que a irradiação de micro-ondas que auxilia esta lixiviação 220 é opcional e não obrigatória, sendo desejável dependendo do tipo de aplicação. Ademais, esta etapa de irradiação simultânea à lixiviação 220 não se confunde com a etapa de aquecimento ou irradiação 210 imediatamente anterior.

[00140] Através desta etapa de lixiviação 220, sendo ela assistida ou não pela irradiação de micro-ondas, obtém-se um concentrado de minério de níquel para obtenção de um licor LI carregado de níquel, cobalto, ferro, manganês e magnésio, o qual contém materiais de interesse para posterior beneficiamento e extração destes materiais do licor LI.

[00141] Vantajosamente, a presente invenção resolve a problemática de utilizar calor proveniente de fontes poluentes como o carvão, cuja queima produz CO2, conhecidamente prejudicial ao meio ambiente, ao mesmo tempo que utiliza o ácido clorídrico e não o sulfúrico, sendo que o ácido clorídrico propicia maiores recuperações de níquel através de uma menor quantidade de ácido utilizado, atingindo recuperações acima de 90% na relação de 1 ,125:1 ml/g.

[00142] Adicionalmente, na concretização preferencial, o presente processo de beneficiamento de concentrado de minério de níquel permite a execução das lixiviações à pressão ambiente em função da irradiação através de micro-ondas, diferentemente, por exemplo, do processo HPAL do estado da técnica.

[00143] A título de esclarecimento, o processo HPAL, como já elucidado anteriormente, exige altas temperaturas para a execução da conversão do minério de níquel, o que exige que o aquecimento seja realizado a altas pressões, não apenas para ser possível alcançar as altas temperaturas necessárias, mas também para manter o ferro no processo HPAL insolúvel. O processo da presente invenção em sua concretização preferencial, pelo uso da irradiação de micro-ondas, não necessita de altas temperaturas nem de altas pressões, podendo ser realizado em pressão ambiente.

[00144] A título de exemplo, as tabelas abaixo apresentam testes de recuperação dos licores em diferentes condições. A primeira tabela (tabela 6) indica as composições testadas, e a segunda tabela (tabela 7 indica os resultados de recuperação obtidos nos testes.

Tabe a 6 - composições dos licores testados. Tabela 7 - recuperações obtidas dos testes.

[00145] A coluna de “Teste” das tabelas acima indica os testes realizados com as diferentes composições de licores. A linha referente ao “licor teórico” é hipotética, considerando que todo o conteúdo do minério de minério de níquel tivesse sido solubilizado. As linhas indicando os números 001 a 011 são referentes aos teores de licores testados após a etapa de conversão, neste caso com micro-ondas, e com tempo de micro-ondas em minutos, teor de ácido clorídrico em litros por quilograma, e lixiviação com água.

[00146] Comparando o licor de processo 004 com o licor de processo 006, por exemplo, é possível ver que o tempo de micro-ondas altera a solubilização do ferro drasticamente, a recuperação de ferro cai de 63,685% do licor de processo 004 para 5,022% para o licor de processo 006, mantendo alto a recuperação de níquel e cobalto.

[00147] Em outro exemplo, o licor de processo 009 tem altas recuperações de níquel e cobalto e baixa recuperação de ferro, tendo também um licor isento de contaminantes. Os maiores teores como o de silício podem ser retirados, por exemplo, através de filtração com terra diato- mácea, e o outro contaminante, manganês, pode ser separado por precipitação e filtração em pH 7, gerando um licor rico, apenas, em níquel e cobalto.

[00148] A partir da obtenção do licor LI carregado de materiais de interesse, é possível a extração destes materiais de interesse do referido licor por uma série de etapas adicionais, as quais serão elucidadas a seguir.

Etapa de filtragem de coproduto (óxido contendo ferro, cromo e titânio)

[00149] A partir da obtenção do licor LI, pode-se, em uma concretização possível, realizar uma filtração 230 na qual do referido licor para extrair do mesmo a forma insolúvel de óxido contendo ferro, cromo e titânio é espessada, filtrada e separada do licor carregado. Referida filtração pode ser realizada por um filtro-prensa, por exemplo, e gera um primeiro coproduto CO contendo, principalmente, óxido de ferro (Fe2O3), dióxido de silício (SiO2) e oxido de cromo (Cr2O3), sendo passível de separação e beneficiamento adicional posterior, caso seja de interesse a obtenção destes materiais. Cumpre notar que, naturalmente, a forma insolúvel extraída pode conter outros materiais em menor teor, mas principalmente contém óxido contendo ferro, cromo e titânio.

Etapas de precipitação e filtragem de fosfato de ferro

[00150] Subsequentemente à etapa de filtração 230, pode-se executar uma etapa de precipitação 240 para extração do ferro contido no licor LI. Para tanto, utiliza-se, por exemplo, um tanque de precipitação e adi- ciona-se ao mesmo o licor LI junto a fontes de fosfato (por exemplo, ácido fosfórico, fosfato de sódio, fosfato de amónio, entre outros) em proporção estequiométrica, para forçar a precipitação seletiva do ferro contido no licor LI na forma de fosfato de ferro, é opcional a utilização de fosfato de ferro como semente para facilitar a precipitação do mesmo.

[00151] No que diz respeito as etapas relacionadas a obtenção do fosfato de ferro, destaca-se que ferro é um dos interferentes mais significativos e que pode ser coproduto dependendo da forma que é precipitado. Por exemplo, o fosfato de ferro (FePÜ4) é insolúvel em meio clorídrico em pH baixo.

[00152] Destaca-se que o níquel permanece solubilizado para uma ampla faixa de pH, 0 até 7, e acima disso ele precipita na forma de hidróxido de níquel, principalmente em pH 9. Já o ferro precipita na forma de fosfato a partir de pH 1 ,8 e permanece na fase sólida em pH elevados. Devido a esta diferença de condição de precipitação observada entre níquel e ferro, é possível precipitar seletivamente o ferro na forma de fosfato, que é um produto com valor agregado.

[00153] Neste sentido, a precipitação ocorre preferencialmente com 200% da razão estequiométrica de peróxido de hidrogênio e 150% da razão estequiométrica de ácido fosfórico com relação a íons Fe que estão em solução.

[00154] O excesso é utilizado para aumentar o pH da solução para manter o fosfato de ferro em fase sólida. Neste contexto, a título exemplificative, após 2 horas de precipitação a 80°C, vantajosamente obtém- se acima de 97% de precipitação com teor acima de 95% de fosfato de ferro sem coprecipitação de níquel e cobalto.

[00155] Ademais, observou-se que o licor LI, após a precipitação com ácido fosfórico (H3PO4), fica em um tom azul esverdeado, resultado dos íons níquel e cobalto em solução. Já 0 fosfato de ferro (FePÜ4) forma um precipitado branco, de alta pureza.

[00156] Dito isso, tendo sido precipitado 0 fosfato de ferro, passa-se 0 licor LI ou parte dele contendo 0 fosfato de ferro precipitado numa prensa-filtro para filtragem 241 do fosfato de ferro, obtendo-se assim 0 referido fosfato de ferro como produto de interesse.

[00157] Etapa de purificação por extração por precipitação.

[00158] Após a etapa de remoção do ferro na precipitação como fosfato, os principais contaminantes da solução são 0 manganês e 0 magnésio. O manganês pode precipitar junto ao níquel e cobalto caso ele fique em solução, exigindo uma etapa de purificação do licor como a extração por solvente ou precipitação seletiva do manganês. O magnésio não precipita junto ao MHP e, desta forma, não é necessário que 0 licor tenha baixa concentração de magnésio.

[00159] O manganês pode ser precipitado de forma subsequente ao ferro, utilizando MnO2 como agente precipitante, KMnO4 na concentração entre 0,2mol/L a 2 mol/L, preferencialmente entre 0,4 e 0,6 mol/L numa temperatura entre 10 e 40°C, mais preferencialmente entre 20 e 35°C por um tempo de 30 minutos a 120 minutos, mais preferencialmente entre 60 e 90 minutos sob agitação. Após remoção e filtração dos produtos sólidos destes dois principais coprodutos, ferro na forma de fosfato e manganês na forma de óxido, o MHP pode ser precipitado adicionando óxido de magnésio até pH entre 5 e 10, preferencialmente entre 6 e 8. O MHP precipitado deverá ser filtrado e a solução rica em magnésio enviada a um “spray roaster” para regeneração do ácido clorídrico e precipitação do óxido de magnésio, que estava em solução na forma de cloreto.

Etapas de extração por solvente e stripping do solvente

[00160] Após as etapas de precipitação 240 e filtração 241 do fosfato de ferro do licor LI, é possível realizar uma etapa de purificação do licor LI através da extração 250 de determinados materiais do mesmo por solvente (por exemplo, magnésio e resquícios de ferro das etapas anteriores), objetivando manter no licor LI apenas quantidades de níquel e cobalto. Para tanto, adiciona-se um solvente (por exemplo, Cyanex 301) ao licor LI, preferencialmente na proporção de duas partes de fase orgânica para uma parte de líquido, com tempo de contato de 5 a 50 minutos, preferencialmente de 20 a 40 minutos, preferencialmente de 30 minutos, à uma temperatura de 10 a 80 graus, mais preferencialmente de 20 a 40 graus, mais preferencialmente a 30 graus. As etapas de extração acontecem em contracorrente preferencialmente em 1 a 6 etapas, mais preferencialmente de 2 a 4 etapas, mais preferencialmente em 3 etapas, podendo ocorrer tanto em tanques de mistura intensiva quando em colunas pulsantes.

[00161] Subsequentemente, executa-se o “stripping” 251 do solvente através da adição de ácido clorídrico ao licor LI, preferencialmente 0,5 partes de ácido clorídrico na concentração de 10 mol/L para cada parte de orgânico. O solvente SO é retornado à etapa de extração 250 e o licor LI purificado, contendo majoritariamente níquel e cobalto. [00162] No que diz respeito as etapas relacionadas acima, a extração com solvente é uma técnica de extração líquido-líquido que utiliza a imiscibilidade das fases para fazer a transferência de massa da fase aquosa, o licor LI, para a fase orgânica.

[00163] De um modo preferencial, o solvente utilizado é o Cyanex 301 , um extractante com a função orgânica de tio-fosfato e tem seletividade alta para extração de níquel e cobalto.

[00164] Observa-se, a título de exemplo, que para a condição de 2 mol/L de Cyanex 301 em isoparafina com temperatura de 50°C e pH natural de 1 ,8, após três estágios de extração nestas condições, obteve- se 97% de extração dos íons de níquel. Após dois estágios de extração nestas condições obteve-se 99% de extração dos íons de cobalto.

[00165] Ainda a título exemplificative, observaram-se as condições acima para stripping da fase orgânica carregada de níquel e cobalto com tempo de residência de 10 a 50 minutos, preferencialmente de 20 a 40 minutos, mais preferencialmente 30 minutos de extração para a dessor- ção com ácido clorídrico na concentração preferencialmente de 1 a 10 mol/L, preferencialmente de 2 a 6 mol/L, mais preferencialmente 3 mol qL na temperatura preferencialmente de 20 a 60°C, mais preferencialmente de 30 a 40°C com razão orgânico aquoso de preferencialmente (O:A) 1 :0,5 a 1 :5, mais preferencialmente (O:A) de 1 :1 a 1 :3, mais preferencialmente razão (O:A) de 1 :2. Observou-se que a extração por solvente gera uma fase ácida rica em níquel e cobalto.

Etapas de precipitação de níquel e cobalto

[00166] Obtido o licor LI rico em níquel e cobalto, para a extração destes materiais de interesse do licor, adiciona-se óxido de magnésio (magnésia calcinada) ao licor LI em um tanque de precipitação.

[00167] Preferencialmente, adiciona-se óxido de magnésio até que o pH da solução seja nove, e daí realiza-se a precipitação. O produto da precipitação 260 ocorrida nestas condições é o hidróxido de níquel e cobalto HNC, o qual pode ser extraído do licor LI, por exemplo, através de filtração 261 por filtro-prensa. A título exemplificative, pode-se realizar a precipitação com óxido de magnésio (MgO) adicionando de 0,1 a 1 quilograma de óxido de magnésio por quilograma da mistura de níquel mais cobalto em solução, por 1 a 5 horas, mais preferencialmente de 2 a 4 horas, mais preferencialmente por 3 horas à temperatura de 20 a 80°C, mais preferencialmente de 30 a 60°C, mais preferencialmente 40°C. Vantajosamente, contatou-se que ambos níquel e cobalto precipitaram acima de 99%. Após esta etapa de precipitação com óxido de magnésio, pode-se realizar uma etapa de decantação e filtração deste precipitado de hidróxido de níquel e cobalto para sua obtenção.

[00168] Cabe ressaltar que o hidróxido de níquel e cobalto é um produto que é largamente utilizado na indústria de baterias, porém, caso desejável, pode-se empregar novas etapas de separação para se obter níquel e cobalto nas suas formas individuais e posterior redução para forma metálica eletrolítica.

[00169] Tais etapas podem envolver, por exemplo, a separação do níquel e do cobalto através de separação por solvente, seguida de extração de níquel e de cobalto através de eletrólise. Ressalta-se ainda que o níquel obtido através do processo aqui descrito se trata de um níquel de alta pureza, ou seja, um níquel classe I.

Etapas de pirohidrólise para extração ou regeneração

[00170] Após a extração do hidróxido de níquel e cobalto do licor LI, referido licor contém residualmente cloreto de magnésio e ácido clorídrico. Caso se deseje a extração ou regeneração destes elementos, pode-se adotar uma etapa de pirohidrólise 270 do referido licor LI, preferencialmente através de um equipamento “Spray Roaster” ou similar. [00171] O óxido de magnésio inserido no licor em etapas anteriores é precipitado e o ácido clorídrico é também extraído, permitindo a regeneração e reutilização de ambos, inclusive nas etapas supracitadas do processo aqui descrito.

[00172] Assim, vantajosamente, esta concretização do processo da presente invenção se diferencia do estado da técnica também por propiciar uma regeneração tanto do oxido de magnésio como do ácido clorídrico, obtendo desta forma uma carga circulante.

[00173] Apresentados os processos de obtenção de um concentrado de minério de níquel e de beneficiamento de um concentrado de minério de níquel, torna claro que um processo de recuperação de interesse de materiais do minério de níquel poderá ser obtido pela união de ambos os processos em um processo contínuo, caso assim seja desejável.

[00174] Ademais, também torna claro que os processos aqui propostos são capazes de trazer inúmeros benefícios de ordem econômica e ecológica para o âmbito de recuperação de materiais de interesse do minério de níquel. Pode-se citar, de maneira não-exaustiva, as seguintes vantagens:

(A) Permitir a recuperação de resíduos e materiais atualmente não aproveitados deste minério de níquel, permitindo assim a remoção destes resíduos da natureza;

(B) Eliminação do uso de fontes fósseis de aquecimento, diminuindo a emissão de CO2 típica deste tipo de processo; e

(C) Recuperação de materiais economicamente relevantes.

[00175] Mais particularmente, as vantagens observadas pelo uso da presente invenção, de maneira ainda não-exaustiva, são:

(I) Beneficiamento do minério de níquel com alta eficiência, dado que este tipo de depósito era majoritariamente ignorado pela indústria pela até então falta de eficiência dos processos de recuperação existentes;

(II) Recuperação de múltiplos subprodutos do minério de níquel;

(III) Controle da solubilidade do ferro do minério de níquel e, consequentemente, controle dos subprodutos a serem extraídos;

(IV) Eliminação da necessidade de conversão dos elementos do minério de níquel através de fornos, eliminando completamente a emissão de gases poluentes do processo;

(V) Uso de ácido clorídrico, o qual possui maior eficiência de lixiviação e possui maior pressão de vapor que o ácido sulfúrico, o que permite maior eficiência do processo e possibilidade de regeneração; e

(VI) Possibilidade, em algumas concretizações, de economia na quantidade de material utilizado pela possibilidade de regeneração de ácido clorídrico e óxido de manganês.

[00176] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.