Brevet FR2689140A1 — publié le 19931001

PROCEDE POUR LA RECUPERATION DE NICKEL ET DE MAGNESIUM A PARTIR D'UNE MATIERE A L'ETAT NATIF L'invention concerne un procédé pour la récupération de nickel et de magnésium à partir d'une matière à l'état natif. Divers procédés hydromêtallurgiques pour l'extraction de nickel à partir de métaux comportant du nickel sont connus dans la technique. Par exemple, le brevet américain US-A-4 435 369, au nom de Simpson, décrit un procédé par lequel des métaux comportant du nickel sont mis en contact, dans une zone d'extraction, avec une solution aqueuse ayant une concentration d'ions chlorure, d'ions métalliques et d'acide sulfurique, à une température élevée. Ce mode opératoire conduit à une récupération de nickel d'approximativement 70%.Malheureusement, les matières nécessaires pour ce mode opératoire, à savoir l'acide sulfurique et les ions métalliques et chlorure, sont coûteuses, et limitent ainsi l'application de ce mode opératoire à des métaux ayant une fraction de nickel suffisamment élevée pour rendre le mode opératoire économiquement réalisable. De plus, le mode opératoire décrit dans le brevet américain US-A-4 435 369 nécessite l'addition de magnésium dans la zone d'extraction, afin d'améliorer les résultats du mode opératoire. Plusieurs autres méthodes de procédés hydro-métallurgiques, discutés dans le brevet américain US-A-4 435 369, ont, d'une manière analogue, des pourcentages de récupération médiocres qui limitent l'utilisation de ces procédés à des applications où la teneur en nickel du minerai comportant du nickel doit être suffisamment élevée pour rendre la procédure économiquement réalisable. Le magnésium est un métal supplémentaire qui serait, de préférence, extrait pendant le procédé, plutôt que d'être requis comme additif au procédé pour améliorer la récupération du nickel. En conséquence, c'est un principal objectif de la présente invention que de proposer un procédé pour la récupération à la fois du nickel et du magnésium à partir de matières à l'état natif par lequel le coût du mode opératoire est réduit pour permettre l'application du procédé à des métaux comportant du nickel et du magnésium, ayant une teneur bien inférieure en ces métaux. En raison du coût réduit des matières d'extraction de l'invention décrite, ainsi que du rendement amélioré du procédé, de métaux ayant une faible teneur en nickel et en magnésium peuvent être traités d'une manière industriellement réalisable pour extraire ces métaux. Les traitements d'hydroconversion d'huiles lourdes hydrocarbonées conduisent fréquemment à disposer de catalyseurs usés qui ont une teneur élevée en soufre et qui sont également à base de fer. Les catalyseurs typiques à base de fer, utilisés dans ces procédés, sont décrits dans les brevets américains US-A-3 936 371 aux noms d'Ueda et al, US-A-4 066 530 aux noms d'Aldrige et al, et US-A-4 591 426 aux noms de Krasuk et al. I1 serait donc également souhaitable de proposer une utilisation pour de tels catalyseurs d'hydroconversion, à base de fer, usés, qui n'implique pas de modes opératoires coûteux pour leur mise au rebut en toute sécurité. C'est donc un autre objectif de la présente invention que de proposer une utilisation pour ces catalyseurs d'hydroconversion usés dans le procédé présentement décrit pour la récupération du nickel et du magnésium. Le procédé perfectionné pour la récupération du nickel et du magnésium à partir de métaux à l'état natif comprend des étapes consistant à. (1) se procurer un catalyseur à base de fer, usé, ayant une teneur en soufre d'au moins 10 % en poids; (2) se procurer un métal à l'étant natif, ayant une teneur en nickel d'au moins 0,1 % en poids et une teneur en magnésium d'au moins 0,1 % en poids; (3) mélanger le catalyseur et le métal dans un rapport du catalyseur au métal se situant dans la plage de 1:2-8:1, en poids, afin de former un mélange; (4) former une suspension du mélange dans l'eau, ayant un pH non supérieur à 4; (5) soumettre la suspension à une température élevée et à une pression élevée (6) injecter un oxydant dans la suspension à une vitesse suffisante pour maintenir une distribution sensiblement homogène de catalyseur, métal et oxydant dans la suspension, de manière à extraire le nickel et le magnésium du métal pour passer dans la solution. Des modes opératoires standards et connus dans la technique peuvent être utilisés pour extraire le nickel et le magnésium à partir de la solution. Le catalyseur usé et le métal sont, de préférence, réduits en poudre avant l'opération à un diamètre moyen de particule de 200 microns ou audessous. La teneur préférable en fer dans le catalyseur usé tombe dans la plage de 20-70 % en poids en tant que Fe, alors qu'il est également préférable d'avoir au moins 15 % en poids de teneur en soufre. Une description détaillée de l'invention va maintenant être donnée avec référence à la Figure 1 du dessin annexé, qui représente un schéma fonctionnel illustrant le procédé de la présente invention. Le dessin illustre les différents stades qui composent le procédé d'ensemble pour la récupération du nickel et du magnésium à partir de minerais métalliques, conformément à l'invention. Comme cela a été discuté au préalable, la source préférée d'ions métalliques et de soufre est un catalyseur d'hydroconversion, à base de fer, contenant du soufre, usé ou ayant été utilisé. Ce catalyseur est, de préférence, à base de fer, ayant une composition en fer se situant dans la plage de 20-70 % en poids de Fe. Le catalyseur usé comprend également, de préférence, une teneur en soufre se situant dans la plage de 10-40 %. Avant l'utilisation, le catalyseur usé est, de préférence, réduit en poudre à une dimension moyenne de particules de 200 microns ou au dessous, de façon à assurer une bonne réaction pendant le mode opératoire de mise en contact.Le métal devant être traité peut être un minerai métallique typique, comportant du nickel et du magnésium, tel que la serpentine ou 1'olivine. Le minerai métallique a, de préférence, une teneur en nickel d'au moins 0,1 % en poids, et il a également une teneur en magnésium d'au moins 0,1 % en poids. La teneur en nickel et en magnésium dans ces minerais à base de métaux tombe, de façon davantage préférée, dans les plages respectivement de 0,1-10,0 % en poids et 0,1-30 % en poids. Avant d'être mélangé avec le catalyseur usé, le métal est également, de préférence, réduit en poudre à une dimension moyenne de particules de 200 microns ou au-dessous, de façon à assurer une bonne réaction avec le catalyseur usé pendant le mode opératoire de mise en contact. Le catalyseur usé et le métal sont ensuite mélangés en un mélange de matières solides ayant un rapport en poids du catalyseur au métal de 1:2-8:1. Le rapport de mélange tombe, de façon davantage préférée, dans la plage de 1:1-5:1. A ces rapports, il a également été découvert que le pourcentage de récupération du nickel et du magnésium dépasse dans une grande mesure les pourcentages de récupération obtenus par les procédés de la technique antérieure. Le mélange de matières solides est ensuite additionné à une solution aqueuse, afin de former une suspension ayant un pH non supérieur à 4.A un pH supérieur à 4, la réaction chimique désirée pendant le mode opératoire de mise en contact peut être inhibée, et d'autres réactions indésirables ont lieu, lesquelles conduisent à la production d'un mélange de matières solides. Un oxydant est ensuite ajouté à la suspension, dans des conditions contrôlées, de façon a éviter une "ébullition" de la matière particulaire et de l'eau contenues dans la suspension. Une telle "ébullition" pourrait entraîner la perte de la matière particulaire ou bien de l'eau, ce qui conduirait à une variation du pH de milieu réactionnel et à des effets défavorables sur le mode opératoire de mise en contact. De plus, la vitesse d'injection de l'oxydant doit être suffisante pour maintenir une homogénéité substantielle entre le catalyseur usé, le métal et l'oxydant. Pendant cette réaction, la température est élevée jusque dans la plage de 50-350"C, et la pression est également élevée jusque dans une plage de 1,38 x 106 - 4,14 x 106 Pa (200-600 livres par pouce carré). Des plages davantage préférées pour la température et la pression sont respectivement de 150-300 C et 2,07 x 104 - 3,45 x 106 Pa (300-500 livres par pouce carré). Pendant que le mélange est soumis à la température élevée et à la pression élevée, le fer déplacera le magnésium et le nickel, lesquels passeront dans la solution liquide. Ce nickel et ce magnésium peuvent ensuite être retirés de la solution par des modes opératoires standards qui sont connus dans la technique. Grâce à de tels modes opératoires, la récupération attendue est supérieure à 85 % pour la teneur en nickel et à 90% pour la teneur en magnésium du métal. L'oxydant à utiliser dans le procédé est, de préférence, soit l'oxygène, soit l'air, soit un mélange des deux. La composition de métaux typiques à traiter par un tel procédé est indiqué ci-dessous dans le Tableau I. TABLEAU I Minéral Pourcentage en poids Ni 0,1 - 20 Fe 0,1 - 30 Si 0,1 - 40 Al 0,1 - 40 Mg 0,1 - 40 Des compositions telles que cellesci sont trouvées de façon typique dans des silicates tels que l'olivine, la cordiérite, le pyroxène, l'amphibole, la kaolinite, la serpentine, les argiles et les aluminates. Un mode opératoire typique conforme à l'invention sera illustré dans l'exemple ci-dessous. EXEMPLE Pour cet exemple, le catalyseur usé, qui a été utilisé, était un métal à base de fer que l'on rencontre dans la nature, lequel avait été utilisé pendant un procédé d'hydroconversion d'huiles lourdes. La composition chimique de ce catalyseur usé est donnée ci-dessous dans le Tableau II. Le minerai de latérite, contenant du nickel et du magnésium, du type serpentine, avait été obtenu auprès du réservoir Loma de Hierro au Venezuela Occidental. Sa composition chimique est également donnée ci-dessous dans le Tableau II. TABLEAU II Catalyseur Latérite S 21,3% en poids 0% en poids C 30,6% en poids 0% en poids Ni 1984 ppm 1,95% en poids Fe 54,5% en poids 6,57% en poids V 9968 ppm 0 ppm Si 4797 ppm 13,81% en poids Al 8141 ppm 4150 ppm Mg 0% en poids 17,6% en poids Plusieurs mélanges de ce catalyseur usé et du minerai métallique ont été préparés et traités conformément au mode opératoire décrit cidessus. Ces échantillons ont été préparés à divers rapports différents du catalyseur au minerai, comme présenté ci-dessous dans le Tableau III. TABLEAU III Rapport Catalyseur/Minéral Extraction(%) Ni 0/1 o o 2/1 73,7 83,2 3/1 81,9 87,5 4/1 87,3 92,0 Un essai à blanc, dans lequel le rapport catalyseur à métal était de 0:1 indiquait une extraction de 0% de nickel et de magnésium. De plus, il apparaissait à l'évidence qu'au fur et à mesure que le rapport du catalyseur au métal augmentait de 2:1 à 4:1, les pourcentages de récupération de nickel et de magnésium augmentaient. De façon spécifique, à un rapport catalyseur à métal de 4:1, le nickel a été extrait au taux de 87,3%, et le magnésium a été extrait au taux de 92%. I1 est clair que ceci se compare favorablement avec les pourcentages de récupération obtenus dans les procédés décrits dans la technique antérieure, et procure un résultat davantage souhaitable par le fait que la source de fer et de soufre est un catalyseur usé, résiduaire, plutôt que les matières achetées spécifiquement pour le mode opératoire, le magnésium est récupéré plutôt qu'injecté, et les rapports d'extractions sont fortement améliorés. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la récupération du nickel et du magnésium à partir d'un métal à l'état natif, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à: (1) se procurer un catalyseur à base de fer, usé, ayant une teneur en soufre d'au moins 10 % en poids; (2) se procurer un métal à l'état natif, ayant une teneur en nickel d'au moins 0,1 % en poids et une teneur en magnésium d'au moins 0,1 % en poids; (3) mélanger le catalyseur et le métal dans un rapport du catalyseur au métal se situant dans la plage de 1:2-8::1, en poids, afin de former un mélange; (4) former une suspension du mélange dans l'eau, ayant un pH non supérieur à 4; (5) soumettre la suspension à une température élevée et à une pression élevée (6) injecter un oxydant dans la suspension à une vitesse suffisante pour maintenir une distribution sensiblement homogène de catalyseur, métal et oxydant dans la suspension, de manière à extraire le nickel et le magnésium du métal pour passer dans la solution. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le catalyseur a une teneur en Fe203 comprise entre 1 et 90% en poids. - 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la teneur en soufre est d'au moins 15 % en poids. 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape de réduction en poudre du catalyseur et du métal à un diamètre moyen de particule de 200 microns ou au-dessous. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le rapport du catalyseur au métal se situe dans la plage de 1:1 - 5:1. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la température élevée se situe dans la plage de 50-350"C, et la pression élevée se situe dans une plage de 1,38 x 106 - 4,14 x 106 Pa (200-600 livres par pouce carré). 7 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la température élevée se situe dans la plage de 150-300"C, et la pression élevée se situe dans la plage de 2,07 x 104 - 3,45 x 106 Pa (300-500 livres par pouce carré). 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'oxydant est choisi dans le groupe constitué par l'air, l'oxygène, ou un mélange d'air et d'oxygène.