Remoção seletiva de cálcio e magnésio de licor sulfúrico concentrado em níquel utilizando-se extração por solventes convencional e sinérgica

The product of the mixed hydroxide precipitate (MHP) re-leaching is a concentrated Ni sulfuric liquor generally containing Ca, Co, Cu, Mg, Mn and Zn at lower concentration levels. After purification for the removal of Cu, Co, Mn and Zn, the liquor is sent to the Ni electrolysis step, but the presenc...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Alexandre Silva Guimaraes
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2018
País:Brasil
Institución:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
Repositorio:Repositório Institucional da UFMG
Idioma:portugués
OAI Identifier:oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-AZELAR
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/1843/BUOS-AZELAR
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Níquel
Cálcio
Sinergismo
Cyanex 272
Magnésio
D2EHPA
Extração por solventes
Engenharia metalúrgica
Tecnologia mineral
Magnesio
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Guilherme Dias Rodrigues
Rodrigo Lambert Oréfice
Dalila Chaves Sicupira
Daniel Majuste
Patrícia Radino-Rouse
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description The product of the mixed hydroxide precipitate (MHP) re-leaching is a concentrated Ni sulfuric liquor generally containing Ca, Co, Cu, Mg, Mn and Zn at lower concentration levels. After purification for the removal of Cu, Co, Mn and Zn, the liquor is sent to the Ni electrolysis step, but the presence of Ca and Mg may hinder the operation efficiency. The present work aims to develop a route for the selective removal of Ca and Mg from concentrated Ni sulfuric liquor using solvent extraction. After selection of extractants, two purification strategies were investigated: (i) Removal of Ca with D2EHPA followed by removal of Mg with Cyanex 272 in individual circuits (conventional extraction), and (ii) Simultaneous removal of Ca and Mg with D2EHPA + Cyanex 272 mixture in one single circuit (synergistic extraction). Ni co-extracted with Ca and Mg can be recovered in staged operations of selective stripping with H2SO4. The stripping of Ca and Mg can be performed with H2SO4 or HCl leaving only 0.010.03% Ca and/or Mg in the organic solution. The extraction efficiency of Mg, the selective recovery of Ni and the stripping of Ca and Mg by HCl are maximized by the increase in temperature using the D2EHPA + Cyanex 272 system. The selection of extraction pH of Ca and/or Mg from concentrated Ni liquor is decisive to avoid the crowding out effect and the undesirable crud formation. The kinetics of extraction and stripping of Ca and Mg is rapid and favors the application of the D2EHPA + Cyanex 272 system in continuous operation. The purity of the final raffinate obtained with both strategies was higher than 99.9%. Equilibrium models were fitted to propose the extraction reactions and the real number of moles of D2EHPA and/or Cyanex 272 required to simultaneously extract Ca, Mg and Ni present in the liquor in real concentration was determined. FT-IR analyzes suggest that D2EHPA and Cyanex 272 participate in the cation exchange bond between H+ and M2+ ions, wherein M = Ca, Mg or Ni, resulting in organometallic complexes of type D2EHPA-M-Cyanex 272
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After selection of extractants, two purification strategies were investigated: (i) Removal of Ca with D2EHPA followed by removal of Mg with Cyanex 272 in individual circuits (conventional extraction), and (ii) Simultaneous removal of Ca and Mg with D2EHPA + Cyanex 272 mixture in one single circuit (synergistic extraction). Ni co-extracted with Ca and Mg can be recovered in staged operations of selective stripping with H2SO4. The stripping of Ca and Mg can be performed with H2SO4 or HCl leaving only 0.010.03% Ca and/or Mg in the organic solution. The extraction efficiency of Mg, the selective recovery of Ni and the stripping of Ca and Mg by HCl are maximized by the increase in temperature using the D2EHPA + Cyanex 272 system. The selection of extraction pH of Ca and/or Mg from concentrated Ni liquor is decisive to avoid the crowding out effect and the undesirable crud formation. The kinetics of extraction and stripping of Ca and Mg is rapid and favors the application of the D2EHPA + Cyanex 272 system in continuous operation. The purity of the final raffinate obtained with both strategies was higher than 99.9%. Equilibrium models were fitted to propose the extraction reactions and the real number of moles of D2EHPA and/or Cyanex 272 required to simultaneously extract Ca, Mg and Ni present in the liquor in real concentration was determined. FT-IR analyzes suggest that D2EHPA and Cyanex 272 participate in the cation exchange bond between H+ and M2+ ions, wherein M = Ca, Mg or Ni, resulting in organometallic complexes of type D2EHPA-M-Cyanex 272O produto da relixiviação do precipitado de hidróxido misto (MHP) é um licor sulfúrico concentrado em Ni contendo geralmente Ca, Co, Cu, Mg, Mn e Zn em menores níveis de concentração. Após purificação para retirada de Cu, Co, Mn e Zn, o licor é encaminhado à eletrólise de Ni, porém a presença de Ca e Mg pode prejudicar a eficiência da operação. O presente trabalho visa desenvolver uma rota de remoção seletiva de Ca e Mg a partir de licor sulfúrico concentrado em Ni empregando-se extração por solventes. Após seleção de extratantes, duas estratégias de purificação foram investigadas: (i) Remoção de Ca com D2EHPA seguida de remoção de Mg com Cyanex 272 em circuitos individuais (extração convencional), e (ii) Remoção simultânea de Ca e Mg com mistura D2EHPA + Cyanex 272 em um único circuito (extração sinérgica). O Ni coextraído com Ca e Mg pode ser recuperado em operações estagiadas de reextração seletiva com H2SO4. A reextração de Ca e Mg pode ser realizada com H2SO4 ou HCl restando apenas 0,01-0,03% de Ca e/ou Mg na solução orgânica. A eficiência de extração de Mg, a recuperação seletiva do Ni e a reextração de Ca e Mg pelo HCl são maximizadas pelo aumento de temperatura usando-se o sistema D2EHPA + Cyanex 272. A seleção do pH de extração de Ca e/ou Mg do licor concentrado em Ni é determinante para se evitar o efeito crowding out e a indesejável formação de crud. A cinética de extração e reextração de Ca e Mg é rápida e favorece a aplicação do sistema D2EHPA + Cyanex 272 em operação contínua. A pureza dos refinados finais obtidos com ambas estratégias foi superior a 99,9%. Modelos de equilíbrio foram ajustados para proposição das reações de extração, tendo sido determinado o número real de moles de D2EHPA e/ou Cyanex 272 necessário para extrair simultaneamente Ca, Mg e Ni presentes no licor em concentração real. Análises de FT-IR sugerem que D2EHPA e Cyanex 272 participam da ligação de troca catiônica entre os íons H+ e M2+, em que M = Ca, Mg ou Ni, resultando em complexos organometálicos do tipo D2EHPA-M-Cyanex 272Universidade Federal de Minas GeraisUFMGMarcelo Borges MansurGuilherme Dias RodriguesRodrigo Lambert OréficeDalila Chaves SicupiraDaniel MajustePatrícia Radino-Rouse2019-08-12T19:24:40Z2019-08-12T19:24:40Z2018-03-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/BUOS-AZELARinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGAlexandre Silva Guimaraes2019-11-14T22:38:07Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-AZELARRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2019-11-14T22:38:07Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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