Brevet FR2903704A1 — publié le 20080118

PROCEDE DE CONTROLE INSTANTANE DE LA PRECIPITATION DE NICKEL ET DE COBALT PRESENTS DANS LA LIQUEUR DE LIXIVIATION PAR AJUSTEMENT DU PH DE LA SOLUTION Description de l'invention Le présent mémoire descriptif concerne un procédé de contrôle instantané de la précipitation de nickel et de cobalt et des impuretés, tels que l'aluminium, le fer, le chrome, entre autres, présents dans la liqueur de lixiviation, et provenant de la lixiviation acide sous pression de minerais de latérite, par ajustement du pH de la l0 solution, plus précisément, ledit procédé contrôle de manière instantanée la précipitation simultanée de nickel et de cobalt et des impuretés présentes dans la liqueur de lixiviation, principalement le manganèse chaque fois qu'il est présent, de sorte qu'un produit approprié soit mis à disposition et raffiné ultérieurement. Comme cela est connu des hommes du métier, les minerais de latérite peuvent 15 être traités soit par hydrométallurgie soit par pyrométallurgie, mais ces procédés se traduisent habituellement par une consommation d'énergie trop élevée, comme cela est le cas avec les procédés de fusion destinés à produire du FeNi et une lixiviation ammoniacale, ce qui rend ainsi l'utilisation de minerais de latérite à faible teneur en nickel peu rentable. La lixiviation sulfurique à hautes pressions offre une consom- 20 mation d'énergie inférieure. Actuellement, les procédés de lixiviation ammoniacale et les procédés de lixiviation sulfurique exécutés sous pression ont constitué les deux principales techniques hydrométallurgiques utilisées pour récupérer du nickel et du cobalt à partir de latérites ferrugineuses. 25 Bien que le procédé de lixiviation sulfurique exécuté sous pression ne fournisse pas des profils significatifs en termes de coût du capital par rapport aux techniques les plus classiques, il permet d'obtenir du nickel avec d'importants avantages économiques en termes de coût de fonctionnement. Le procédé permet également de récupérer des niveaux élevés de cobalt. 30 Le nickel et le cobalt présents dans des minerais de latérite sont normalement récupérés à partir de celuiûci au moyen d'une lixiviation acide sous pression, où un acide qui est ajouté à une cuve sous pression dissout les minéraux présents dans les minerais, et ainsi les éléments présents dans les minéraux sont mis en solution dans le milieu aqueux. Une exception est le fer qui est habituellement présent dans les 35 minerais de latérite en quantités significatives. Lorsque ce procédé est utilisé pour récupérer du nickel et du cobalt présents dans le minerai dans les conditions de température et de pression permettant d'exécuter le procédé, il y aura une sélectivité H: Br ers 2b'On 7h'5I-_o-n( (-Icste kpi9FR REV'ISE doc - 29juio 2007 - i.'9 2903704 2 de la dissolution par rapport au fer qui, si cela n'est pas le cas, augmenterait probablement la consommation d'acide dans ce procédé jusqu'à des valeur irréalistes. Le fait est qu'un minerai de nickel latéritique habituel contient, en plus du nickel, du cobalt et du fer, d'autres éléments qui seront mis en solution dans le milieu 5 aqueux avec les deux premiers. Du magnésium, de l'aluminium, du manganèse et du chrome, lorsqu'ils sont présents en plus des autres, constitueront la liqueur de lixiviation avec le nickel et le cobalt. Le plus souvent, le traitement classique de cette liqueur de lixiviation est constitué d'une ou plusieurs étapes de précipitation des impuretés présentes dans la liqueur de lixiviation (des éléments autres que le nickel et le cobalt) d'une manière sélective par ajustement du pH de ladite liqueur de lixiviation grâce à l'utilisation de réactifs tels que la chaux, le carbonate de chaux ou la magnésie. Dans ce cas, la séparation des métaux présents dans la liqueur de lixiviation est accomplie en tirant avantage du fait que les hydroxydes de ces métaux se précipiteront à différents inter- valles de pH. Le brevet US N 3 466 144 décrit un procédé destiné à récupérer du nickel et du cobalt dans des solutions par ajustement du pH auûdelà de 7 par ajout de magnésie à ces solutions. Cependant, tout au long du mémoire descriptif dudit brevet, il n'est jamais fait mention de la façon de contrôler ladite précipitation, de sorte que le produit lixivié puisse contenir des impuretés qui se précipitent conjointement avec le nickel et le cobalt et contaminent à des niveaux élevés le matériau précipité. Le brevet US N 6 409 979 décrit un procédé d'ajout du réactif utilisé pour précipiter sélectivement du nickel et du cobalt dans des solutions dérivées de la 25 lixiviation acide sous pression de latérites contenant du nickel. Dans le brevet mentionné ciûdessus, il existe un intervalle de temps requis pour l'analyse de la solution de telle sorte que le dosage puisse être accompli sur une base stoechiométrique. Au cours dudit intervalle de temps, la composition chimique de la solution peut être modifiée et le dosage stoechiométrique sera basé sur une analyse 30 qui ne correspondra pas à celle qui alimente le procédé. La demande de brevet en question, distincte de celles déjà mentionnées, propose un procédé de contrôle instantané de la sélectivité de la précipitation de nickel et de cobalt sur les impuretés. Un objectif supplémentaire de la présente invention consiste à mettre à dispo-35 sition un procédé de contrôle instantané de nickel et de cobalt qui permet d'obtenir un hydroxyde de nickel et de cobalt plus pur à raffiner ultérieurement. Ces objets et avantages et d'autres de la présente invention sont atteints grâce à un procédé de contrôle instantané du nickel et du cobalt qui consiste en un ou R Rre,eis'6'fei 26-;1-0-frô2h-te,te 1epôtFR REV'ISEdoc - _ri juin 10V' - 2903704 3 plusieurs réservoirs dans lesquels la précipitation est exécutée. Habituellement, on ajoute de la magnésie calcinée dans le premier réservoir, si on utilise plus d'un réservoir. Le matériau précipité est séparé de la solution présentant une faible teneur en éléments habituellement précipités dans un bac d'épaississement et ledit produit 5 solide est filtré ultérieurement avant d'être raffiné. Le produit filtré peut également être vendu en tant que produit fini. La présente invention concerne un procédé de contrôle de la précipitation d'hydroxydes de nickel et de cobalt présents dans une liqueur de lixiviation et provenant de la lixiviation acide exécutée sous pression de minerais de nickel latéritique et 10 qui a déjà été soumise à au moins une étape de précipitation des impuretés contenues dans ladite liqueur de lixiviation. Le produit résultant peut également contenir d'autres éléments, tels que du fer, du magnésium et du manganèse, et est approprié à la lixiviation sélective au moyen d'ammoniac ou de carbonate d'ammoniac/d'ammonium pour produire une solution de nickel et de cobalt plus pure. 15 La présente invention sera décrite ciûdessous avec référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 représente l'organigramme du procédé de contrôle instantané de la précipitation de nickel et de cobalt présent dans la liqueur de lixiviation, par ajuste-ment du pH de la solution ; 20 la figure 2 est un graphique qui représente la concentration en nickel dans la solution par rapport au pH de fonctionnement ; la figure 3 est un graphique qui représente la concentration en cobalt dans la solution par rapport au pH de fonctionnement ; la figure 4 est un graphique qui représente la concentration en manganèse dans la solution par rapport au pH de fonctionnement ; la figure 5 est un graphique qui représente le degré de la précipitation de nickel dans la solution par rapport au pH de fonctionnement ; la figure 6 est un graphique qui représente le degré de la précipitation de cobalt dans la solution par rapport au pH de fonctionnement ; et la figure 7 est un graphique qui représente le degré de la précipitation de manganèse par rapport au pH de fonctionnement. Selon l'organigramme représenté, le procédé consiste en gros à ajuster le pH d'une liqueur de lixiviation contenant du nickel, du cobalt et d'autres éléments dissous dans le procédé de lixiviation acide sous pression, étant donné que la concentration équilibrée en solution des éléments qui devraient être précipités (nickel et cobalt) varie en fonction du pH. Cet ajustement a lieu après que la solution de liqueur de lixiviation a été soumise à une étape précédente de précipitation sélective destinée à précipiter de l'aluminium. du fer ferrique, du fer ferreux, du chrome, entre R'RrrrcL16-0026,5Iù0"O67n-re,c,Icp9tFR RFVISF doc-imn_(rn- 9 2903704 4 autres, par ajustement du pH au moyen d'un réactif approprié tel que la chaux et/ou le carbonate de chaux. Ainsi, par l'intermédiaire de l'ajustement du pH, on maintient un contrôle instantané de la précipitation de nickel et de cobalt en ajustant le pH, et en conséquence le nickel et le cobalt se précipiteront à partir de ladite liqueur de 5 lixiviation, et ce sera ledit matériau précipité, séparé de la solution à faible teneur en nickel et en cobalt, qui sera utilisée dans les raffineries pour récupérer ultérieurement ces éléments. D'une façon détaillée, la précipitation de nickel et de cobalt à partir de la solution est accomplie par ajout de magnésie calcinée solide ou de magnésie sous forme 10 de pulpe à la solution. Le temps de précipitation ne devra pas être inférieur à une heure et la température devrait être comprise entre 40 et 70 C, de préférence 50 C. L'ajout se fait de sorte que le pH de la solution soit compris entre 7,0 et 8,0, de manière davantage préférée entre 7,4 et 7,5, afin d'avoir une précipitation de nickel d'environ 85 %. Dans ces conditions, entre 97 et 98 % du cobalt se précipite. Si le 15 manganèse est présent dans la solution, sa précipitation dans ces conditions sera d'approximativement 35 %. Le produit précipité est séparé de la solution dans tout équipement quelconque conçu à cet effet, tel qu'un bac d'épaississement, et filtré ultérieurement lors d'une étape de lavage afin de réduire ou même d'éliminer le sulfate de magnésium imprégné présent dans celuiûci. Après avoir été lavé, le 20 produit filtré est utilisé dans des raffineries conçues pour la récupération du nickel et du cobalt présents dans celuiûci. Au cours de l'étape de précipitation, le pH de fonctionnement est contrôlé simultanément. Si le procédé comprend plus d'une étape, le pH est contrôlé dans l'une quelconque parmi cellesûci, de préférence entre l'avant dernière et la dernière 25 étape, de manière davantage préférée dans la dernière étape. Le pH de fonctionne-ment correspond au pH de la solution dans l'étape où il est analysé et ceci peut être effectué au moyen de tout équipement quelconque conçu pour mesurer la mesure du pH tel que par exemple, un pHûmètre. Exemple 30 Après lixiviation acide sous pression dans un autoclave d'un minerai de nickel latéritique brésilien, le pH de la liqueur de lixiviation résultante a été ajusté à 3,0, dans une première étape, au moyen de carbonate de chaux. Dans une deuxième étape, le pH de la solution a été ajusté à 4,9, également au moyen de carbonate de chaux. Dans une troisième étape, on a ajouté de la magnésie calcinée sous forme de 35 pulpe (20 % de matières solides) comprenant de la magnésie et de l'eau à cette solution dans le but de faire précipiter le nickel et le cobalt dans la solution pour différentes valeurs de pH. La composition de la solution qui a alimenté le procédé de R-Brevets :n'On..^n"51--n?nr2n-iccicdip~tFR RE VISU Ioc-29 juin 2097 - 4'9 2903704 5 précipitation de nickel et de cobalt a varié de la façon représentée dans le tableau ci-dessous (mg/L) : Ni Co Mn pH 2534 134 660 5,14 2889 144 652 4,68 3383 160 688 4,68 3823 175 732 4,52 3349 157 660 5,11 3249 153 649 4,84 3006 142 675 5,04 3039 155 759 5,01 3096 144 652 4,80 311 139 598 4,76 2978 138 609 4,91 366 164 666 4,87 3501 151 639 4,81 3437 146 624 4,77 3270 147 620 4,83 3561 163 696 4,88 3387 151 631 4,70 3843 173 739 4,68 3265 150 664 4,58 3613 157 722 4,69 3258 159 682 4,64 3439 157 664 4,82 3635 162 686 4,57 3171 140 593 4,57 3380 150 649 4,71 3702 164 717 4,41 3599 167 742 4,55 4147 192 728 4,72 7984 365 633 4,56 _ 128 640 4,75 2918 3261 142 628 5,16 3359 146 637 4,44 3631 163 751 4,49 4041 190 1018 4,56 3759 180 990 4,55 3989 189 1004 4,48 4168 192 1036 4,59 4180 191 1041 4,47 4124 188 1004 4,71 4212 195 1044 4,52 3900 189 1108 4,78 3875 188 1085 4,70 3988 198 1114 4,76 R- Rrescts 51_m-0921,-1sctcJépmFR RE\ ISI.doc - 29 juin'_.0 - 5 9 2903704 6 Ni Co Mn pH 3503 176 985 4,65 3624 184 1037 4,79 3738 186 980 4,87 3631 177 872 4,61 3679 175 847 4,52 3892 184 858 4,46 3802 178 815 4,64 3860 177 822 4,85 3956 179 828 4,61 3955 178 833 4,41 4020 183 851 4,62 4128 187 865 4,92 3966 180 822 4,68 3690 178 865 4,78 3029 133 629 4,56 3384 150 665 4,37 3549 158 741 4,83 3893 168 777 4,54 3789 168 772 4,71 3901 175 813 4,50 3774 161 756 4,38 4012 175 852 4,62 3261 146 710 4,60 3578 156 778 4,58 3532 161 794 4,68 3233 152 744 4,69 3347 157 749 4,59 3421 154 743 4,65 3456 154 745 4,81 3789 167 812 4,96 Le temps de précipitation était d'approximativement trois heures et le change-ment de concentration de la solution de nickel, de cobalt et de manganèse en fonction du pH de la solution est respectivement donné sur les figures 2, 3 et 4. 5 La variation du degré de précipitation de nickel, de cobalt et de manganèse en fonction du pH de la solution est respectivement illustrée sur les figures 5, 6 et 7. Le degré de précipitation était calculé sur la base des masses desdits éléments qui ont alimenté le procédé et des masses desdits éléments dans la solution ayant une faible teneur en lesdits éléments, qui ont quittés cette étape de précipitation. ~o Le contrôle du pH de la solution a été accompli au moyen du pH--mètre installé dans le dernier réservoir du procédé de précipitation de nickel et de cobalt. R Arc, ets 26700 26751--07(ü,'6-tecfedepâ(FR RF V'ISFdo - 29 ill. _00- - 69 2903704 7 Bien qu'un procédé fonctionnel préféré ait été décrit et illustré, on rappellera que les changements peuvent être apportés audit procédé et peuvent être obtenus sans s'éloigner de la portée de la présente invention. R- Arev-c^, 26-fo _,6~9-0-~ifi^6-ic~tcdc F~FR REVISE doc -, nn P00'-79 REVENDICATIONS 1. Procédé de contrôle instantané de la précipitation de nickel et de cobalt présents dans la liqueur de lixiviation, par ajustement du pH de la solution, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à ajuster le pH d'une liqueur de lixiviation contenant du nickel, du cobalt et d'autres éléments dissous dans le procédé de lixiviation acide sous pression, étant donné que la concentration équilibrée en solution des éléments qui devraient être précipités (nickel et cobalt) varie en fonction du pH, de sorte que ledit ajustement soit exécuté après que la liqueur de lixiviation a été soumise à au moins une étape précédente de précipitation sélective d'aluminium, de fer ferrique, de fer ferreux, de chrome, entre autres, par ajustement du pH au moyen d'un réactif adéquat tel que la chaux et/ou le carbonate de chaux ; en contrôlant instantanément la précipitation de nickel et de cobalt, on exécute un second ajustement de pH, et en conséquence, le nickel et le cobalt se précipiteront à partir de ladite liqueur de lixiviation ; et ce matériau précipité séparé de la solution à faible teneur en nickel et en cobalt sera utilisé dans des raffineries pour la récupération ultérieure desdits éléments. 2. Procédé de contrôle instantané de la précipitation de nickel et de cobalt présents dans la liqueur de lixiviation, par ajustement du pH de la solution selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de précipitation de nickel et de cobalt à partir de la solution comprend les étapes consistant à : i) ajouter de la magnésie calcinée solide ou de la magnésie sous forme de pulpe à la solution ; ii) le temps de précipitation n'étant pas inférieur à une heure et la température étant comprise entre 40 et 70 C, de préférence 50 C ; iii) l'ajout étant effectué de telle sorte que le pH de la solution soit compris entre 7,0 et 8,0, de manière davantage préférée entre 7,4 et 7,5, iv) le produit précipité étant séparé de la solution par l'intermédiaire d'un équipement spécifique, v) après avoir été filtré, le matériau précipité est lavé, ce qui réduit ou même élimine le sulfate de magnésium imprégné présent dans celuiùci ; vi) après avoir été lavé, le produit filtré est utilisé dans des raffineries conçues pour la récupération du nickel et du cobalt présents dans celuiùci. 3. Procédé de contrôle instantané de la précipitation de nickel et de cobalt présents dans la liqueur de lixiviation, par ajustement du pH de la solution, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pendant l'étape de précipitation le pH de fonctionnement est contrôlé simultanément ; de telle sorte que, si le procédé est exécuté dans plus d'une étape, le pH soit contrôlé dans l'une quelconque parmi cellesùci, de préférence entre l'avant dernière et la dernière étape, de manière davantage préférée dans la dernière étape. R'Breceis.C-rrU ~6'S1.-9'~~t;'_6-i_xtedepnFR RF ViSEdoc-'_9juin (^n' - S:9