Brevet FR2287516A1 — publié le 19760507

provenant de minerais plus fins. En conséquence, afin d'optimaliser le procédé dans son ensemble, on préfère utiliser un minerai dont 20 % à 50 % des particules ont une taille supérieure à 147 microns. On met en suspension le minerai finement divisé dans une solution aqueuse d'acide chlorhydrique et on chauffe la suspension pour lixivier le nickél contenu dans le minerai. La teneur en solides de la suspension, rapportée au poids, peut varier dans de larges limites. Par exemple, la suspension peut contenir entre environ 5 % et 50 % de solides. Toutefois, du point de vue manipulation des substances, vitesses de réaction, achèvement de la réaction et concentration en métaux dans la solution-mère, il est intéressant d'employer des suspensions qui contiennent entre environ 20 % et 40 % de solides. Les quantités d'acide utilisées doivent être au moins suffisantes pour permettre la réaction avec le nickel, le cobalt et le magnésium contenus dans le minerai. L'accroissement de la quantité d'acide utilisé a pour effet indésirable d'accroître la quantité de fer extraite du minerai. On a constaté que, pour obtenir des résultats optimaux dans le procédé de l'invention, il faut atteindre une extraction de nickel d'environ 90 % à 95 %, et pour ce faire, il faut utiliser une quantité d'acide chlorhydrique qui correspond à environ 45 % du poids du minerai. On chauffe ensuite la suspension à au moins 1400 C dans un vase clos pour dissoudre la quasi-totalité du nickel et du cobalt et des quantités importantes de magnésium. Quoiqu'on puisse employer une large gamme de températures, on obtient les meilleurs résultats pour ce qui est de la vitesse de réaction, de l'achèvement de la réaction et de la possibilité utiliser des autoclaves ordinaires, en effectuant la lixiviation à une température comprise entre 1500 et 2600 C, et de préférence à une température comprise entre environ 1500 C et 1800 C. I1 n'est généralement pas nécessaire d'utiliser des pressions supérieures à celle qui s'établit spontanément aux températures de lixiviation, c' est-à-dire la "pression caractéristique" de la solution. A la fin des réactions de lixiviation, on refroidit la suspension et on effectue une séparation liquide-solide selon des techniques classiques, telles que la décantation à contrecourant. On peut éliminer le résidu de lixiviation, après lavage, et on peut traiter la solution-mère pour éliminer le fer, séparer et/ou récupérer le nickel et le cobalt, et régénérer l'acide, de préférence avec production de magnésie de qualité réfractaire.On porte le pH de la solution-mère à une valeur comprise entre environ 2,5 et 4,0 en ajoutant une base telle que la magnésie, la chaux, le carbonate de soude, etc... de façon à faire précipiter le fer dissous sous forme d'hydroxyde ferrique. I1 est intéressant d'employer la magnésie obtenue-par une opération d'hydrolyse ultérieure, comme décrit plus loin, ppur élever le pH de la solution-mère afin que la solution finale produite contienne le magnésium comme cation primaire. Durant cette partie du traitement de la solution-mère, on peut aérer la solution pour que le fer précipite en quasi-totalité. Une fois qu'on a retiré le fer de la solution, on peut alors récupérer le nickel et/ou le cobalt. On peut par exemple ajouter à la solution des quantités supplémentaires de magnésie, dans des proportions contrôlées, pour faire précipiter le cobalt et le nickel. Sinon, on peut ajuster le pH de la solution à une valeur comprise entre environ 3 et 5, et le nickel et le cobalt précipitent sous forme de sulfures sous des pressions d'hydrogène sulfuré supérieures à la pression atmosphérique, aux températures élevées. Sinon, après avoir éliminé le fer, on peut utiliser des techniques de séparation liquide-liquide pour récupérer séparément le nickel et le cobalt. On traite ensuite la solution contenant le magnésium pour hydrolyser le chlorure de magnésium d'une part en oxyde de magnésium, qu'on peut recycler partiellement afin d'ajuster le pH, ce qui permet la précipitation d'hydroxyde ferrique et la précipitation de nickel et de cobalt, et d'autre part en gaz contenant de l'acide chlorhydrique, gaz à partir duquel on peut récupérer l'acide chlorhydrique pour le réutiliser dans l'opération de lixiviation. On peut effectuer l'hydrolyse du chlorure de magnésium par des méthodes connues. On peut par exemple évaporer par détente la solution de chlorure de magnésium afin de produire un gaz contenant de l'acide chlorhydrique et de la magnésie, une fraction de ces produits pouvant être recyclée aux étages de lixiviation et de précipitation du procédé.Un mode de réalisation encore plus intéressant pour ce qui est des caractéristiques physiques de la magnésie produite, consiste à établir un lit fluidisé de magnésie qu'on maintient à une température d'au moins 5000 C, et de préférence comprise entre environ 7000 C et 9500 C, en faisant briller dans le lit un combustible avec un excès d'air, et à pulvériser la solution sur le lit fluidisé de façon à hydrolyser le solution de chlorure de magnésium en un gaz contenant de l'acide chlorhydrique qu'on peut partiellement recycler aux étages de précipitation. L'hydrolyse de la solution de chlorure de magnésium dans un lit fluidisé est particulièrement intéressante par le fait qu'on peut conduire le procéde de façon à produire une magnésie à granulométrie donnée par régulation de la vitesse de décharge des solides du réacteur à lit fluide.On peut soit laver à l'eau les gaz qui se dégagent au cours de l'hydrolyse de façon à-produire une solution d'acide chlorhydrique,soit introduire directement ces gaz de dégagement dans la suspension qui entraîne l'acide chlorhydrique contenu dans les gaz de dégagement, tout en étant chauffée simultanément par ces gaz. On raffine suffisamment la magnésie produite par le procédé selon la présente invention pour pouvoir l'utiliser comme produit réfractaire après lui avoir fait éventuellement subir un traitement afin dlaccroî- tre la taille de ses particules. On comprendra plus clairement la présente invention à l'aide des exemples spécifiques suivants EXEMPLE 1 Cet exemple illustre l'importance qu'il y a à utiliser une température d'au moins 1400 C dans l'opération de lixiviation du procédé. On effectue un essai de lixiviation (1) sur un minerai qui est constitué essentiellement par un silicate complexe de magnésium et de fer et qui contient les métaux suivants Nickel : 2,11 % en poids Cobalt : 0,03 % en poids Fer : 12,2 % en poids Magnésium : 14,6 % en poids. On prépare une suspension contenant 30 % de solides à partir d'un échantillon du minerai dont les particules ont une taille inférieure à 147 microns et une quantité d'acide chlorhydrique correspondant à 59,2 % du poids du minerai. On chauffe la suspension dans un vase clos à 1500 C et on la maintient pendant 90 minutes à cette température tout en agitant à 600 t/mn. Ensuite, on refroidit la suspension et on analyse le liquide pour déterminer les pourcentages des métaux extraits par la lixiviation. On effectue des essais sur la suspension à 850 C pour déterminer ses propriétés de sédimentation. On effectue un second essai de lixiviation (2) selon le procédé de l'invention en réutilisant la suspension de l'Essai 1 ci-dessus. On chauffe encore la suspension jusqu' 2600 C et on la maintient pendant 90 minutes,après quoi on analyse la solution et on redétermine les propriétés de sédimentation comme décrit ci-dessus. On effectue deux essais comparatifs TABLEAU 1 Proprietés de sédimentation # Température Extraction % (850 C) de Temps # Vitesse Pourcentage X lixiviation (mn) Ni Co Fe Mg - de de solides sedimentation dans le sous écoulement. 1 150 90 97,2 95,1 58,1 - 0,24 nd* 2 150 + 260 90 + 90 98,4 96,0 45,0 95,7 0,29 30,9 A 90 120 93,8 86,8 78,6 84,9 0,08 27,7 B 130 120 95,5 95,1 66,1 89,3 0,10 32,8+ * nd : non déterminé + : déterminé après raclage pendant 18 heures à raisonde8t/h. On peut voir, d'après ce qui précède, que le pourcentage de fer extrait est nettement plus bas dans les deux Essais effectués selon le procédé de lixiviation de l'invention que dans les essais comparatifs. En outre, le résidu obtenu dans les essais selon l'invention a une vitesse de sédimentation qui est environ 2 fois et demi à 3 fois plus grande que celle du résidu obtenu par des lixiviations à plus basse température. Exemple 2 Pour illustrer l'influence de quantités différentes d'acide utilisé dans l'opération de lixiviation, on utilise différentes quantités d'acide chlorhydrique dans quatre essais de lixiviation (N 3, 4, 5 et 6) effectués sur le minerai de l'exemple I. On effectue chaque lixiviation sur une suspension contenant 30 % de solides d'un échantillon de minerai dont les particules ont une taille inférieure à 147 microns comme dans l'Exemple I, et on détermine le rendement d'extraction par une analyse de la solution.Les résultats des essais sont indiqués dans le Tableau 2 ci-dessous TABLEAU 2 Quantité d'acide E x t r a c t i o n, % Essai (pourcentage basé sur Ni Co Fe Mg le poids du minerai) 3 35 72,9 62,4 2,3 62,4 4 39 89,0 86,1 3,6 82,9 5 45 91,3 88,7 10,0 88,8 6 49 92,6 91,0 25,3 90,4 Les résultats ci-dessus indiquent que pour un tel minerai, il suffit d'ajouter 45 % d'acide (pourcentage basé sur le poids du minerai) pour obtenir une extraction de nickel qui est supérieure à 90 %, tout en évitant une extraction de fer excessive. Exemple 3 Pour démontrer l'importance de la teneur en fer du minerai à traiter selon l'invention, on effectue une série d'essais (NO 7 à 9) sur le minerai des Exemples précédents. On conduit les essais à 2600 C avec un temps de séjour de 90 minutes, en utilisant une suspension contenant 30 % de particules solides de taille inférieure à 147 microns et en ajoutant des quantités variables d'acide. Dans chaque cas, an détermine le pourcentage des métaux extraits par analyse de la solution, et on détermine la vitesse de décantation du résidu en utilisant une suspension de 15 % de solides à 800 C, avec ou sans addition d'un floculant connu dans le commerce sous le nom de : SEPARAN-MGL (Marque déposée). On effectue des essais comparatifs (C, D et E) dans les mêmes conditions, excepté qu'on utilise des quantités différentes d'acide, sur un second minerai oxydé contenant Nickel : 1,77 % en poids Cobalt : 0,083 % en poids Fer : 25,4 % en poids Magnésium : 8,76 % en poids. On effectue d'autres essais comparatifs (F, G et H) sur un troisième minerai contenant les métaux suivants Nickel : 1,48 % en poids Cobalt : 0,15 % en poids Fer : 42,4 % en poids Magnésium : 1,53 % en poids Les résultats de ces essais sont indiqués sur le Tableau 3. TABLEAU 3 Addition d'acide Extraction % Vitesse de sédimentation (m/h) Teneur en Essai (pourcentage fer du Absence 0,05 kg/tonne 0,1 kg/tonne basé sur le poids minerai Ni Co Fe Mg de de de du minerai floculant floculant floculant 7 12,2 35 88,0 86,1 5,7 67,0 0,03 0,31 0,47 8 12,2 40 94,8 93,8 7,7 76,3 0,05 0,52 0,73 9 12,2 45 97,2 94,1 8,5 82,5 0,07 0,53 0,74 C 25,4 45 84,7 97,1 34,6 82,3 0,01 0,03 0,08 D 25,4 60 94,2 97,2 41,8 91,6 0,04 0,23 0,36 E 25,4 65 95,8 98,1 44,8 92,2 0,06 0,27 0,45 F 42,4 38 74,7 95,5 33,8 70,5 0,02 nd* nd* G 42,4 59 87,4 96,3 46,0 83,8 0,03 0,05 0,16 H 42,4 90 95,0 98,4 65,1 94,3 0,05 0,11 0,20 * Non déterminé Les résultats ci-dessus indiquent que, dans le cas du minerai contenant moins de 20 % de fer selon l'invention, on extrait plus de 95 % de nickel en ajoutant 45 % d'acide, tandis que dans le cas des deux autres minerais étudiés, les additions d'acide nécessaires à l'obtention d'un pourcentage équivalent de nickel extrait sont respectivement de 65 % et de 90 %. Les résultats indiquent également que le minerai selon l'invention donne des résultats de sédimentation bien meilleurs, qu'on ajoute ou non un floculant. Exemple 4 Les résultats des essais suivants.illustrent l'influence de la taille des particules du minerai dans le procédé de l'invention. On effectue la lixiviation de quatre échantillons d'un minerai de silicate contenant 1,68 % de nickel, 0,03 % de cobalt, 9,8 % de fer et 28,9 % d'oxyde de magnésium pendant 1 heure et demi à 1500 C, en utilisant un agitateur tournant à raison de 600 t/mn et en ajoutant une quantité d'acide chlorhydrique correspondant à 55 % du poids du minerai. On utilise une charge d'alimentation formée de particules de tailles différentes dans les essais 10 à 13 et, dans chaque cas, on prépare une suspension de 30 % de solides à partir de la charge d'alimentation et de l'acide.Après chaque essai de lixiviation, on détermine le rendement d'extraction, et on teste le résidu à 800 C pour déterminer la vitesse de sédimentation ainsi que le pourcentage de solides dans le sous-écoulement après raclage à raison de 8 t/h pendant 18 heures. Les résultats sont indiqués sur le Tableau 4 ci-dessous. TABLEAU 4 Analyse granulométrique de la charge Propriétés de sédimenta s 'alimentation (pourcentage pondéral) Extraction tion du résidu de Vitesse de Pourcentage vitesse de @@@@@@@@@@@ # 1,6 mm/ 295 / 208 / 147 / nickel, de solides % sédimenta dans le sous # 4,7 mm 4,7 mm 295 208 tion (m/h) N écoulement 10 - - - 1,4 98,6 94 0,10 38 11 - - 17,7 18,5 63,8 96 0,57 39 12 - 70,0 12,0 - 18,0 91 0,44 42 13 42,0 39,9 7,0 - 11,1 87 0,41 41 REVENDICATIONS 1.Procédé de récupération du nickel et de la magnésie dans un matériau oxydé en particules qui contiennent du nickel et du magnésium, par lessivage par acide chlorhydrique sous pression, caracterise en ce que : le matériau contient moins de 20 % en poids de fer ; on chauffe une suspension du matériau oxydé en particules et d'une solution aqueuse d'acide chlorhydrique à une température d'au moins 1400 C dans un récipient fermé sous sa propre pression caractéristique pour obtenir une solution acide-mère contenant du nickel et du magnésium ; on sépare la solution-mère du matériau lessivé ; on récupére le nickel de la solution-mère pour obtenir une solution contenant du magnésium et on hydrolyse au moins une partie de la solution contenant du magnésium pour obtenir de la magnésie raffinée et pour former de l'acide chlorhydrique que l'on recycle à l'opération de lessivage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 20 % à 50 % du matériau oxydé ont une taille de particule supérieure à 147 microns. 3. Procédé selon l'uneou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la température de la suspension est comprise entre 150 et 2600 C. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la quantité d'acide dans la suspension est telle qu'elle permet d'extraire 90 à 95 % du nickel contenu dans le matériau. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la quantité d'acide ne dépasse pas 45 % du poids du matériau oxydé. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le minerai utilisé a une teneur en fer qui ne dépasse pas 13 % en poids. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau oxydé est cobaltif ère et que le cobalt est lessivé par l'acide minéral et récupéré de la solu tion-mere. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape d'hydrolyse consiste à pulvériser la solution contenant du magnésium sur un lit fluidisé de magnésie chauffé à une température d'au moins 5000 C. 9. procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le lit fluidisé est chauffé à une température de 700-950"C. Classification Internationale C22B 23/04 ; COlF 5/04 ; C22B 3/00 ERRATUM A la rubrique 33, 32, 31 de la page de garde du fascicule, la priorité ayant été omise I1 faut lire : Demande de brevet déposée au CANADA n 211 195 le 10 octobre 1974 au nom de la demanderesse.