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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-08012020-162904
Document
Author
Full name
Monica Maria Jimenez Correa
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Espinosa, Denise Crocce Romano (President)
Izidoro, Juliana de Carvalho
Scarazzato, Tatiana
Silvas, Flávia Paulucci Cianga
Souza, Kellie Provazi de
Title in Portuguese
Separação de cobre, níquel e cobalto de um licor produzido na lixiviação de minério laterítico de níquel usando resinas quelantes.
Keywords in Portuguese
Cobalto
Cobre
Hidrometalurgia
Minério laterítico de níquel
Níquel
Resinas quelantes
Abstract in Portuguese
Na última década, os processos de mineração que envolvem a exploração de minérios lateríticos de níquel têm sido cada vez mais estudados. Devido ao declínio na disponibilidade de minérios sulfetados, várias técnicas hidrometalúrgicas têm sido pesquisadas para extrair o níquel e o cobalto de minérios lateríticos de níquel. Entre os processos mais conhecidos se encontram a lixiviação ácida sob pressão (HPAL), a lixiviação ácida sob pressão melhorada (EPAL) e a lixiviação ácida atmosférica (AL). Nos processos HPAL e EPAL, metais como ferro, alumínio e cromo são precipitados, e assim, os licores contêm menos impurezas do que o processo de AL. No entanto, o processo de AL é mais barato e mais fácil de desenvolver do que os outros dois processos de lixiviação, em consequência, o interesse por processos que envolvem a recuperação do níquel e do cobalto de licores de AL tem aumentado. Assim, o presente estudo pretendeu desenvolver um processo de separação de cobre, níquel e cobalto de um licor sulfúrico AL usando resinas quelantes. As resinas comerciais utilizadas no estudo foram a Dowex M4195, a Amberlite IRC 748 e a Lewatit TP207. Soluções sintéticas foram preparadas visando simular um licor sulfúrico. O processo de resina de troca iônica foi estudado utilizando três técnicas: batelada, carregamento contínuo em colunas e resina em polpa. Inicialmente, a resina e o licor foram caracterizados. As resinas foram analisadas por meio de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada com espectroscopia de energia dispersiva (EDS), enquanto a concentração de licor foi determinada por espectroscopia de fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDXRF). O comportamento dos metais no processo de adsorção foi avaliado por meio da variação de parâmetros como pH, tempo de reação, concentração de metais em solução e temperatura. Modelos cinéticos, isotermas de equilíbrio de Langmuir e Freundlich e parâmetros termodinâmicos foram determinados para a adsorção de cobre, níquel e ferro nas três resinas. Isotermas de ruptura foram obtidas para a adsorção de cobre e níquel na resina Dowex M4195. Os resultados indicaram que a recuperação de cobre, níquel e cobalto do licor sulfúrico usando a resina quelante Dowex M4195 foi possível. Além disso, foi proposta uma rota de separação hidrometalúrgica de cobre, níquel e cobalto utilizando a resina quelante Dowex M4195.
Title in English
Separation of copper, nickel, and cobalt from a liquor produced in the leaching of a lateritic nickel ore by using chelating resins.
Keywords in English
Chelating resins
Hydrometallurgy
Iron
Nickel lateritic ore
Nickel, Copper
Separation
Abstract in English
In the last decade mining processes that involve the exploration of laterite nickel ore have been increasingly studied. The declining in the availability of sulfide nickel ores has promoted the interest to develop new process. Various hydrometallurgical techniques have been investigated to extract nickel and cobalt from laterite nickel ores. The most known processes include high-pressure acid leaching (HPAL), enhanced pressure acid leach (EPAL), and atmospheric acid leaching (AL). In the HPAL and EPAL processes, metals as iron, aluminum, and chromium are precipitated as a result, the liquors contain less impurities than the AL process. However, the AL process is cheaper and easier to develop, in consequence more attention has been given especially to the recovery of nickel and cobalt from AL liquors. Thereby, the present study intended to develop a separation process of copper, nickel and cobalt from an AL sulfuric liquor by using chelating resins. The commercial resins used in the study were the Dowex M4195, Amberlite IRC 748 and Lewatit TP207. Synthetic solutions were prepared aiming to simulate an AL sulfuric liquor. The ion exchange resin process was studied, using three different techniques: batch, continuous column loading, and resin in pulp. Initially, the resin and the liquor were characterized. The resin was analyzed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), and Scanning Electron Microscopy with energy dispersive XRay Spectroscopy (SEM/EDS) while the liquor concentration was determined by energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF). The metal behavior on the adsorption process was evaluated through the variation of parameters as pH, reaction time, metal concentration in solution, and temperature. Kinetic models, Langmuir and Freundlich equilibrium isotherms, and thermodynamic parameters were determined for the adsorption of copper, nickel and iron on the three resins. Breakthrough isotherms were obtained for the adsorption of copper and nickel onto the resin Dowex M4195. The results indicated that the recovery of copper, nickel and cobalt from the sulfuric liquor using the chelating resin DOWEX M4195 was suitable. Also, a hydrometallurgical separation route of copper, nickel and cobalt utilizing the chelating resin Dowex M4195 was proposed.
 
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Publishing Date
2020-01-10
 
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