Brevet FR2028429A1 — publié le 19701009

La présente invention concerne le traitement de minerais latéritiques contenant du nickel et plus particulièrement le traitement hydrométallurgique de minerais latéritiques contenant du nickel. Les minerais latéritiques contenant du nickel peuvent être traités par hydrométallurgie par des méthodes connues pour donner des solutions contenant du nickel. On peut utiliser la plupart des acides minéraux pour effectuer la dissolution du nickel, mais fréquemment le fer passe aussi en solution en quantités tellement grandes que les procédés ne sont pas économiques. Dans le but d'éviter la dissolution de ces grandes quantités de fer, on a proposé d'effectuer l'opdration de lixiviation à des températures très supérieures au point d'ébullition du lixiviant ce qui nécessite un équipement travaillant sous pression, cher, et la dépense supplémentaire pour le chauffage jusqu'à ces températures,de tout le minerai qui peut ne contenir que 2 % ou moins de nickel.Les autres procédés ont reposé sur la réduction sélective du nickel dans le minerai et ensuite la lixiviation du nickel réduit par des solutions ammoniacales, mais ces procédés nécessitent la dépense supplémentaire de chauffage de tout le minerai jusqu'aux températures nécessaires pour la réduction sélective. Il existe un besoin de procédé hydrométallurgique sans aucun autre traitement antérieur que le broyage, pour dissoudre sélectivement le nickel des minerais latéritiques. On a désormais découvert que l'on peut lixivier directement les minerais latéritiques contenant du nickel et du fer, c'est-àdire, sans traitement antérieur, avec des lixiviants spéciaux pour obtenir des solutions contenant du nickel et du fer ayant des rapports du nickel au fer beaucoup plus grands que les rapports du nickel au fer dans le minerai. C'est un objectif de la présente invention de fournir un procédé hydrométallurgique pour traiter les minerais latéritiques contenant du nickel et du fer sans pré-traitement spécial. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé hydrométallurgique pour la dissolution sélective du nickel des minerais latéritiques contenant du nickel et du fer. L'invention se propose aussi de fournir un traitement hydrométallurgique des minerais latéritiques contenant du nickel et du fer pour obtenir une solution ayant un rapport du nickel au fer très supérieur au rapport du nickel au fer dans le minerai,sans utiliser de pressions superatmosphériques. En termes généraux, la présente invention propose un procédé pour le traitement hydrométallurgique de minerais latéritiques contenant du nickel et du fer qui consiste à lixivier le minerai avec une solution aqueuse d'au moins un acide choisi dans le groupe comprenant les acides phosphorique, formique, citrique, malonique, tartrique et sulfamique pour obtenir une solution contenant du nickel et du fer et ayant un rapport du nickel au fer plus grand que le rapport du nickel au fer du minerai. Tous les minerais latéritiques contenant du nickel peuvent être traités selon le procédé de la présente invention. Tous les minerais latéritiques sont les produits oxydes de l'altération à l'air de la péridotite, qui est composée principalement d'olivine et de serpentine. Ces minerais peuvent contenir entre environ 0,5 % et 5 % de nickel, entre environ 5 % et 50 % de fer, jusqu'à environ 0,5 % de cobalt et le reste, essentiellement de la silice, de la magnésie et de l'alumine avec la teneur en magnésium inversement proportionnelle à la teneur en fer. Le cobalt, lorsqu'il est présent, se comporte de la même manière que le nickel et est également dissous sélectivement, mais la sélectivité est un peu plus faible que pour le nickel. I1 faut noter que toutes les compositions données ici sont sur une base pondérale sauf spécification contraire.Des exemples de ces minerais oxydes sont donnés dans le Tableau I. TABLEAU I Minerai % Ni % Co % Fe %Ng % Si % Al A 1,13 0,15 44,1 2,0 4,7 2,7 B 2,20 0,01 6,9 19,0 17,2 0,7 C 2,10 0,06 25,6 8,5 11,6 2,3 Une des caractéristiques avantageuses de la présente invention est qu'aucun prétraitement, sauf le broyage, n'est nécessaire. En fait, lorsqu'on traite des minerais à teneur élevée en fer, c'està-dire limonitiques, on peut même se dispenser du broyage suant donné que les minerais limonitiques sont souvent assez fins pour les besoins de la présente invention.Lorsqu'on traite-des minerais à faible teneur en fer, ctest-à-dire, des minerais silicatés, ou des minerais limonitiques en gros morceaux, il est avantageux de broyer le matériau jusqu'à une granulométrie inférieure à environ moins 147 microns de manière à faciliter le contact solideliquide dans lequel l'opération de lixiviation a-lieu à des débits économiquement désirables. On peut effectuer l'opération de lixiviation dans tout dispositif convenable soit en discontinu soit en continu. Lorsqu'on opère en continu on utilise avantageusement les principes du contre-courant pour augmenter la vitesse de réaction, en ajoutant de l'acide neuf au minerai pratiquement dépensé et en ajoutant une charge neuve à l'acide dépensé. On effectue avantageusement la lixiviation du minerai en formant une bouillie du minerai et de la solution aqueuse de manière à ce que la bouillie contienne entre environ 5 % et 50 % de solides. On peut effectuer la réaction de lixiviation aux températures et pressions ambiantes de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'avoir un équipement complexe. Avantageusement, on effectue la réaction de lixiviation à des températures proches du point d'ébullition des solutions d'acide, par exemple à des températures allant jusqu'à environ 95" C, pour augmenter la quantité de nickel récupéré des minerais. On peut fournir la chaleur aux réservoirs de lixiviation par n'importe quel moyen bien connu, comme en utilisant des serpentins chauffants immergés. L'une des caractéristiques de la présente invention est que les acides utilisés dans la lixiviation ne sont pas aussi corrosifs que les autres acides et il n'est pas nécessaire d'utiliser des matériaux spéciaux pour vaincre les problèmes de corrosion. Les réactifs de lixiviation spéciaux de la présente invention permettent la lixiviation des minerais latéritiques contenant du nickel sans aucun prétraitement ou sans utilisation d'un équipement complexe, et cependant, fournissent des solutions dans lesquelles les rapports du nickel au fer sont beaucoup plus grands que dans le minerai. La sélectivité de la réaction de lixiviation est la plus grande pour les minerais silicatés et elle diminue graduellement au fur et à mesure que la quantité de fer dans le minerai augmente, mais dans n'importe quelle circonstance la solution finale aura des rapports du nickel au fer de beaucoup supérieurs à ceux du minerai . De la même manière, l'emploi de températures supérieures abaisse aussi le degré de sélectivité, mais ces températures supérieures favorisent la récupération globale du nickel du minerai. La quantité d'acide utilisée peut également influencer la sélectivité de la réaction de lixiviation les quantités d'acide inférieures donnant la plus grandé sélectivité. Dans la plupart des cas, des rapports de l'acide au minerai d'environ 0,25 : 1,0 à 4:1 sont efficaces pour donner la sélectivité avantageuse. On peut utiliser des quantités d'acide plus grandes et plus faibles, mais auec les quantités plus faibles le taux d'extraction est d'une lenteur qui n'est pas économique tandis qu'avec les quantités plus grandes la sélectivité disparaît graduellement. On a effectué une série d'essais pour confirmer la sélectivité des acides selon la présente invention en dissolvant le nickel de minerais latéritiques. On a lixivié des minerais latéritiquescontenant du nickel ayant les compositions données dans le Tableau I, avec de l'acide phosphorique, de l1acide formique, de l'acide citrique, de l'acide malonique, de l'acide tartrique et de l'acide sulfamiqueà divers rapports de l'acide au minerai, et on donne les résultats pour chacun de ces acides dans les Tableaux II à VII, respectivement. On a effectué la lixiviation à une température de 250 C pendant 16 heures en formant une bouillie du minerai à un débit de 20 pour cent de solides avec une solution aqueuse de l'acide approprié.On a effectué une autre série d'essais avec de l'acide phosphorique à des températures élevées. Les résultats de la lixiviation avec l'acide phosphorique aux températures élevées sont donnés dans le Tableau VIII, lequel Tableau expose aussi les autres paramètres du procédé. Les Tableaux II à VII confirment que les acides selon la présente invention sont efficaces pour fournir des solutions de lixiviation enrichies dans lesquelles les rapports du nickel au fer sont très supérieurs aux rapports initiaux du nickel au fer dans le minerai. Ainsi, comme le montre le Tableau II, un rapport de l'acide phosphorique au minerai de 0,25 est efficace pour donner une solution enrichie, lorsqu'on traite des minerais ayant des teneurs faibles en fer, dans laquelle le rapport du nickel au fer est 190 fois plus grand que le rapport du nickel au fer du minerai.Les Tableaux II à VII confirment également que les acides selon la présente invention sont plus sélectifs sur les minerais latéritiques ayant des teneurs en fer plus faibles et que des rapports de l'acide au minerai plus faibloedonnent une sélectivité plus grande. I1 faut noter que, bien que la sélectivité soit plus faible pour les minerais contenant des quantités plus grandes de fer, les solutions enrichies obtenues à partir du traitement de ces minerais ont encore des rapports du nickel au fer qui sont 2 ou 3 fois plus grands que les rapports du nickel au fer dans les minerais. TABLEAU-II (Acide PhosPhorique) Minerai Acide/Minerai pH final Ni/Fe Kg/Kg Kg/Kg Minerai Solution A 0,25 2,5 0,0256 0,64 A 0,5 1,6 0,0256 0,51 A 1 1,1 0,0256 0,12 B 0,25 4,6 0,319 60,6 B 0,5 2,4 0,319 1,45 B 1 1,7 0,319 0,87 C 0,25 2,7 0,082 7,39 C 0,5 1,9 0,082 0,71 C 1 1,2 0,082 0,82 TABLEAU III (Acide Formique) Minerai Acide/Minerai pH final Ni/Fe Kq/kq Kq/Ks g/Kg ~~~~~~~~ Minerai Solution A 0,25 3,0 0,0256 0,6 A 0,5 2,5 0,0256 0,256 A 1 2,2 0,0256 0,186 B 0,25 3,0 0,319 31,6 B 0,5 3,0 0,319 11,7 B 1 2,8 0,319 6,6 C 0,25 3,3 0,082 5,74 C 0,5 2,6 0,082 0,74 C 1 2,3 0,082 0,665 TABLEAU IV (Acide Citrique}= Minorai Acide/Minerai pH final Ni/Fe Kg/Kg Kq/kq g/Kg ~~~~~~~~ Minerai Solution A 0,25 2,7 0,0256 0,146 A 0,5 2,7 0,0256 0,116 A 1 2,2 0,0256 0,140 B 0,25 3,6 0,319 6,45 B 1 2,6 0,319 7 C 0,25 3,2 0,082 0,615 C 0,5 2j7 0,082 0,598 C 1 2,3 0,082 0,610 TABLEAU V (Acide Malonique) Minerai Acide/Minerai pH final Ni/Fe Kg/Kg KghCg Kg/Kg ~~~~~~~~ Minerai Solution A 1 1,7 0,0256 1,25 C 1 2,1 0,082 0;52 TABLEAU VI (Acide Tartrique) Minerai Acide/Minerai pH final Ni/Fe Kv/Kq Kg/kg Minerai Solution A 1 1,8 0,0256 0,168 C 1 2,2 0,082 0,528 C + 1 1,9 0,082 0,592 4 Le résidu de l'essai antérieur a été lixivié de nouveau avec de l'acide neuf et les résultats sont basés sur l'extraction globale pour les deux essais. TABLEAU VII (Acide Sulfamigue) Minerai Acide/Minerai pH final Ni/Fe Kq/Kq Kg/Kg Minerai Solution A 1 0,2 0,0256 0,198 B 1 0,4 0,319 14,4 C 1 0,4 0,082 0,88 TABLEAU VIII (Acide Phosphorique) Minerai Temp. Temps Pds % Acide/ pH Ni/Fe K/Kq OC Hrs. Solides Minerai Final Minerai Solution K9/kg A 90 2 5 4 1,1 0,0256 0,11 A 85 3 10 1 1,7 0,0256 0,25 A 90 3 40 0,8 1,0 0,0256 0,075 Lorsqu'on a achevé l'opération de lixiviation, on sépare la solution enrichie du minerai lixivié par des moyens conventionnels tels que filtration et on récupère le nickel dissous de la liqueur enrichie. On peut récupérer le nickel de la solution par des moyens convenables tels que précipitation sélective par un sulfure, précipitation par une base ou par des carbonates alcalins ou des hydroxydes ou précipitation par l'hydrogène.Dans la plupart des cas, le précipitécontenant du nickel contiendra encore du fer et du cobalt et on peut le traiter par des méthodes connues pour obtenir un produit nickel commercialisable. Comme on l'a noté ci-dessus, on peut utiliser des tempéra- tures élevées pour l'opération de lixiviation. Lorsqu'on utilise ces températures élevées, il faut prendre des précautions au cours de la filtration étant donné qu'il peut se produire des solutions saturées en fer et que le refroidissement ayant lieu au cours G: la filtration peut précipiter des composés du fer, ce qui rend la filtration plus difficile. Par conséquent, la solution de lixiviation enrichie devra être refroidie avant filtration ou bien il faut fournir un moyen de chauffer la solution pendant la filtration pour minimiser la précipitation des composés du fer.La réalisation du refroidissement de la solution de lixiviation enrichie avant filtration a l'avantage de fournir une solution ayant même des rapports du nickel au fer plus élevés puisque,pendant le refroidissement,du fer précipite abaissant alors la teneur en fer de la solution enrichie. On peut rendre le procédé de la présente invention plus économique en régénérant les acides provenant et de la solution de lixiviation enrichie et du minerai lixivié. Par exemple, on peut régénérer l'acide phosphorique provenant de la solution de lixiviation enrichie en précipitant le sulfure de nickel par l'hydrogène sulfuré. La réaction de l'hydrogène sulfuré avec le phosphate de nickel produit du sulfùre de nickel et de l'acide phosphorique que l'on peut recycler à l'opération de lixiviation. Le minerai lixivié, qui peut contenir des composés du fer comme du phosphate de fer, peut être traité par l'acide sulfurique, pour donner une solution contenant de l'acide phosphorique, solution que l'on peut renvoyer à l'opération de lixiviation. En mettant 11 invention en pratique, on préfère traiter des minerais latéritiques contenant entre environ 1 % et 5 % de nickel, jusqu'à environ 0,5 % de cobalt et entre environ 10 % et 50 % de fer pour obtenir des solutions ayant des rapports du nickel au fer beaucoup plus grands que le rapport du nickel au fer dans le minerai latéritique. Le traitement consiste a lixivier le minerai latéritique avec une solution aqueuse contenant au moins un acide choisi dans le groupe constitué des acides phosphorique, formique, citrique, malonique, tartrique et sulfamique à des températures allant jusqu'à environ 950 C pour produire une solution enrichie contenant du nickel et du fer, laquelle solution enrichie a un rapport du nickel au fer au moins égal a environ 2 fois 1/2 le rapport du nickel au fer dans le minerai latéritique, ladite solution aqueuse contenant d'environ 0,25partie à environ 4 parties d'acide pour chaque partie de minerai et à récupérer le nickel de la solution enrichie. Dans le but de fournir à l'homme de l'art une meilleure compréhension de l'invention, on donne l'exemple illustratif suivant EXEMPLE I On a traité un minerai latéritique nickelifère contenant 1,13 % de nickel, 0,15 % de cobalt et 44,1 % de fer (Minerai A) par une solution aqueuse d'acide phosphorique sous forme d'une bouillie contenant 5 % de solides. Le rapport de l'acide phosphorique au minerai était de 4. On a chauffé la bouillie jusqu une température de 900 C pendant 2 heures, temps au bout duquel 88 % du nickel étaient extraits du minerai avec seulement 21 % du fer étant extrait. Ainsi, on a obtenu une solution ayant un rapport du nickel au fer de 0,11. Lorsqu1 on compare au rapport du nickel au fer du minerai qui était de 0,0256, on voit que le rapport du nickel au fer dans la solution enrichie était quatre fois plus grand que le rapport du nickel au fer dans le minerai initial. Bien que la présente invention ait été décrite conjointement à des modes de réalisation préférés, il faut comprendre que l'on peut utiliser des modifications et des variations sans s'écarter de l'esprit et du cadre de l'invention, comme le comprendra facilement l'home de l'art. Ces modifications et variations sont considérées comme étant du ressort et du cadre de l'invention et des revendications annexées. REVENI CATI ONS 1. Un procédé pour le traitement hydrométallurgique de minerais latéritiques contenant du nickel et du fer, qui consiste à lixivier le minerai par une solution aqueuse d'un acide, caractérisé par le fait qu'on utilise au moins un acide choisi dans le groupe constitué des acides phosphorique, formique, citrique, malonique, tartrique et sulfamique pour obtenir une solution contenant du nickel et du fer et ayant une proportion du nickel au fer supérieure à la proportion du nickel au fer du minerai. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lixiviation est réalisée à une température allant jusqu'à 950 C environ. 3. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lixiviation est réalisée à une température proche du point d'ébullition de la solution aqueuse. 4. Un procédé selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait qu'on utilise des rapports de l'acide au minerai compris entre environ 0,25 : 1 et 4 : 1. 5. Un procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 48 caractérisé par le fait qu'on utilise une bouillie d minerai avec la solution aqueuse1 ladite bouillie contenant entre environ 5 % et 50 % de solides. 6. Un procédé selon llune des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé par le fait que la lixiviation produit une solution enrichie contenant du nickel et du fer, solution enrichie qui a un rapport du nickel au fer égal a au moins 2 fois 1/2 le rapport du nickel au fer dans le minerai latéritique, ladite solution aqueuse contenant d'environ 0,25 partie à environ 4 parties d'acide pour chaque partie de minerai, et que l'on récupère le nickel de la solution enrichie.