BR112016013645B1

BR112016013645B1 - método e disposição de processo para separação de índio e arsênico entre si

Info

Publication number: BR112016013645B1
Application number: BR112016013645-4A
Authority: BR
Inventors: Heikki Takala; Björn Saxén
Original assignee: Outotec (Finland) Oy
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2021-02-23
Also published as: EP3084024A1; FI127003B; EA031653B1; BR112016013645B8; ES2822286T3; EA201691062A1; CN105849291A; BR112016013645A2; BR112016013645A8; WO2015092150A1; EP3084024B1

Abstract

Um arranjo de método e processo de separação de índio e arsênio a partir de zinco contendo material de partida, que compreende: - baixa lixiviação ácida, em que o material de partida é colocado em contato com um primeiro licor de lixiviação para a obtenção de uma primeira solução de lixiviação compreendendo em forma de lixiviados uma primeira parte de arsênio e zinco, - a separação sólidolíquido para a separação de matéria sólida a partir da primeira solução de lavagem, - lixiviação ácida elevada, em que a matéria sólida é posta em contato com um Segundo licor de lixiviação para a obtenção de uma segunda solução de lavagem que compreende, índio de forma lixiviada e uma segunda parte de zinco e arsênio e separação e recuperação de índio a partir da segunda solução de lixiviação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está correlacionada a um método e a uma disposição de processo para separação de índio e arsênico de um material de partida contendo zinco.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Os processos metalúrgicos, tal como, o processo Ausmelt TSL (Lança de Topo Submersa) forma fumos, a partir dos quais um pó compreendendo óxidos metálicos é obtido, quando os fumos são resfriados. O processo de forno Ausmelt TSL é capaz de recuperar metais valiosos de matérias-primas, resíduos ou materiais intermediários de processos metalúrgicos. Determinados elementos, como, por exemplo, zinco, chumbo, prata, germânio, cádmio, índio e arsênico se evaporam no forno e são obtidos como óxidos de fumos. O óxido de fumos é subsequentemente lixiviado para recuperar os metais valiosos contidos nos fumos. O fundamento da presente invenção será esclarecido com relação à produção de zinco e a um processo Ausmelt TSL, embora, a presente invenção possa ser também aplicada em outros processos onde ocorrem problemas similares.

[0003] A presença de arsênico e índio exige uma atenção especial. O arsênico, que tipicamente existe no óxido de fumos, é lixiviado e precisa ser removido da solução. Uma prática normal, por exemplo, em uma instalação de produção de zinco, é precipitar o arsênico junto com o ferro, de modo a formar um resíduo final de ferro, tal como, jarosita, o qual pode ser descartado. No entanto, caso seja desejado que os resíduos de ferro formados no processo sejam reciclados através do forno do tipo TSL (Lança de Topo Submersa), o arsênico irá permanecer nos fumos e não na escória, o que torna impossível a aplicação do processo de precipitação, na medida em que a lixiviação dos fumos irá dissolver o arsênico e retornar o mesmo de volta para o processo de produção de zinco. O índio lixiviado dos óxidos de fumos é desejado de ser recuperado como um produto valioso, entretanto, a tecnologia padrão para essa finalidade não é adequada, conforme será explicado adiante.

[0004] A publicação do documento de patente WO 2007/074207 divulga um método para recuperação de índio de uma solução de zinco, mediante precipitação. A publicação divulga o roteamento de uma solução de sulfato de zinco, gerada em conexão com a lixiviação de um concentrado de sulfeto de zinco, contendo ferro e metais raros, para um estágio de neutralização e precipitação, no qual a solução é neutralizada em uma faixa de pH de 2,5-3,5, de modo a precipitar o ferro trivalente na solução e co-precipitar pelo menos um metal raro com o ferro. A dita publicação não menciona a separação de arsênico.

[0005] A publicação do documento de patente WO 2012/049361 divulga um método para tratamento de uma solução contendo sulfato de zinco, de modo que pelo menos um dos metais raros, tais como, índio, gálio e germânio, podem ser separados da mesma. Uma porção dos metais a ser separada pode ser precipitada da solução de sulfato de zinco, mediante neutralização da solução acídica, e em que pelo menos uma porção é cementada por meio de pó metálico. Os precipitados sólidos que são formados podem ser combinados e depois tratados, de algum modo adequado, para lixiviação dos metais desejados.

[0006] No entanto, se o arsênico e o índio estiverem presentes na solução, e se o índio for precipitado a partir do licor de lixiviação através da elevação do pH da solução, isso irá também resultar na co- precipitação do arsênico. Assim, o precipitado obtido pelo método citado no estado da técnica, isto é, mediante elevação do pH, poderá conter arsênico e índio, pelo que uma posterior etapa de tratamento para separação do índio valioso do resíduo de arsênico será necessária. A Figura 1 mostra esse fenômeno em maiores detalhes. A Figura 1 ilustra os resultados de um teste em batelada realizado de acordo com o método descrito na publicação do documento de patente WO 2012/049361, onde o pH da solução proveniente da lixiviação de óxido de fumos foi elevado gradualmente. Hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, foi usado para neutralizar a solução para um pH de até 2,5, após o que o zinco foi adicionado.

[0007] A precipitação de sulfeto com H2S (sulfeto de hidrogênio) é um método possível para precipitar arsênico, sem que haja, ao mesmo tempo, precipitação do índio. No entanto, o uso de H2S não é desejável, do ponto de vista de higiene ocupacional e aspectos de segurança. Além disso, a estabilidade do precipitado de sulfeto de arsênio não é suficientemente alta para descarte. O sulfeto de arsênio (As2S3) é tóxico para os humanos e acentuadamente tóxico para os organismos aquáticos, na medida em que pode provocar efeitos adversos de longo prazo ao ambiente aquático.

[0008] A divulgação do artigo “Recovery of metal values from copper smelter flue dust”, Hydrometallurgy, 12 (1984), 217-224, de autoria de Ke et al, descreve um processo para recuperação de metal, a partir de um pó de combustão proveniente de um dispositivo de fusão de cobre contendo zinco e chumbo. Após a lixiviação, o índio é recuperado através de extração por solvente, com seguinte precipitação de arseniato férrico, e posterior recuperação do Cd e Zn mediante uso de métodos tradicionais. Um inconveniente desse processo é que toda a solução do método deve ser tratada no procedimento de extração por solvente do índio. Além disso, todo o zinco lixiviado do material de partida se encontra na mesma solução que o índio e, especificamente, se o teor de zinco for alto, o zinco será conjuntamente extraído com o índio, o que não é desejado.

[0009] A seletividade do pH entre zinco e índio em um processo de lixiviação foi apresentada anteriormente por A. M. Alfantazi e R. R. Moskalyk, no artigo “Processing of indium: a review, Minerals Engineering”, 16 (2003), 687694.

[0010] Zhou et al., no artigo “Recovering In, Ge and Ga from Zinc Residues”, na publicação JOM, de Junho de 1989, descrevem um processo de extração por solvente para recuperação de índio, germânio e gálio.

[0011] A remoção do arsênico de uma solução é conhecida através da redução da forma elementar sólida (As). A cementação do arsênico com pó de zinco é divulgada no artigo de autoria de Masuda H., Sato S., Kudo Y., Shibachi Y., "Installation of arsenic removal in the mematite process", apresentado no Yazawa International Symposium, nos painéis Metallurgical and Materials Processing, Principles and Technologies, High Temperature Metal Production, Volume 2, 2003, páginas 99-109.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0012] Constitui um objetivo da presente invenção, proporcionar um método e uma disposição de processo para implementar o dito método, de modo a reduzir as desvantagens mencionadas acima. Os objetivos da invenção são alcançados mediante um método e uma disposição de processo, que são caracterizados pela descrição apresentada nas reivindicações independentes. As modalidades preferidas da invenção são divulgadas nas reivindicações dependentes.

[0013] A invenção é baseada na ideia de uma lixiviação seletiva para separação de índio e arsênico entre si. Mais especificamente, a invenção é baseada na ideia de primeiro executar uma etapa de lixiviação de ácido fraco para um material de partida contendo zinco, como, por exemplo, um material de partida contendo óxidos de fumos, em que pelo menos o zinco e o arsênico são lixiviados, com exceção do índio. Após a etapa de lixiviação de ácido fraco, uma etapa de lixiviação de ácido forte é realizada para a matéria sólida obtida da lixiviação de ácido fraco. Na lixiviação de ácido forte o índio é lixiviado, e um resíduo sólido, tipicamente, de Pb e Ag é obtido. A lixiviação seletiva é ilustrada na Figura 2, em que a recuperação por lixiviação de diversos metais em função do pH é plotada. Os dados são originários de um teste de lixiviação em batelada, onde o pH é reduzido por meio da adição gradual de ácido.

[0014] Uma vantagem do método e disposição de processo de uma modalidade da invenção é que os metais valiosos do material de partida contendo zinco, como no caso de óxido de fumos obtidos, por exemplo, de um forno de processo Ausmelt TSL, podem ser recuperados com excelente rendimento e pureza. O arsênico é roteado para uma corrente da solução isenta de índio, a partir da qual o arsênico pode ser precipitado sem a co-precipitação do índio.

[0015] Outra vantagem do método e disposição de uma modalidade da invenção é que o arsênico pode ser separado do ferro por meio de cementação. Na mesma modalidade, por exemplo, o cobre pode ser cementado junto com o arsênico.

[0016] Uma adicional vantagem da presente invenção é quando no tratamento de concentrados de zinco, minérios de zinco, resíduos de zinco e/ou produtos intermediários de operações existentes em um forno de TSL, e após isso, os óxidos de fumos obtidos nas etapas de lixiviação conforme a presente invenção, é que a solução de sulfato de zinco proveniente das etapas de lixiviação, conforme a invenção, pode ser posteriormente tratada em uma instalação de produção de zinco existente.

[0017] Quando da aplicação da presente invenção em uma instalação de produção independente, a solução de sulfato de zinco proveniente das etapas de lixiviação pode, depois da remoção do arsênico, ser ainda tratada por purificação com uma solução de zinco padrão, para remoção, por exemplo, de Cu, Cd, Ni e Co. Finalmente, o zinco pode ser recuperado como um catodo de zinco SHG, usando um procedimento convencional de eletroextração. No caso de significativas quantidades de halogêneos, como, por exemplo, Cl e F na solução, uma etapa de extração por solvente para o zinco pode ser usada como barreira, impedindo os halogêneos de entrar no estágio de eletroextração do zinco.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] A seguir, a invenção será descrita em maiores detalhes através de algumas modalidades exemplificativas, fazendo-se referência aos desenhos anexos, nos quais: - a Figura 1 é um diagrama mostrando os resultados de um teste em batelada, no qual o pH da solução da lixiviação de óxido de fumos foi elevado gradualmente; - a Figura 2 é um diagrama mostrando os resultados de um teste em batelada, no qual os óxidos de fumos são lixiviados gradualmente em diferentes valores de pH; - a Figura 3 é uma modalidade exemplificativa da presente invenção; - a Figura 4 é outra modalidade exemplificativa da presente invenção; - a Figura 5 é um diagrama mostrando concentrações da solução em um teste de cementação, em função do pó de zinco adicionado. O eixo para a concentração é logarítmico; - a Figura 6 é um diagrama mostrando concentrações da solução em outro teste de cementação, em função do pó de zinco adicionado; - a Figura 7 é uma modalidade exemplificativa da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0019] A presente invenção se refere a um método de separação de índio e arsênico de um material de partida contendo zinco, em que o método compreende: - uma etapa de lixiviação de ácido fraco, em que o material de partida é contatado com um primeiro licor de lixiviação para obtenção de uma primeira solução de lixívia, compreendendo na forma lixiviada uma primeira parte de arsênico e zinco; - uma primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido, para separar a matéria sólida da primeira solução de lixívia; - uma etapa de lixiviação de ácido forte, em que a matéria sólida é contatada com um segundo licor de lixiviação para obtenção de uma segunda solução de lixívia, compreendendo na forma lixiviada índio e uma segunda parte de zinco e arsênico; - uma etapa de recuperação, para separação e recuperação do índio da segunda solução de lixívia.

[0020] De acordo com uma modalidade da invenção, a etapa de recuperação, tipicamente, compreende uma segunda etapa de separação do tipo sólido-líquido, em que a solução contendo índio e a segunda parte de zinco e arsênico na forma lixiviada é separada de um resíduo de lixívia. Tipicamente, o índio é recuperado da segunda solução de lixívia por meio de extração por solvente.

[0021] Através do método da presente invenção, é possível separar índio e arsênico entre si, quando contidos no material de partida. O material de partida é qualquer material de partida, a partir do qual é desejado se remover o índio e o arsênico, mesmo como correntes separadas. Tipicamente, o material de partida é um material de partida contendo zinco, tal como, um produto de fumos de zinco, tipicamente, obtido de fumos de um forno de Lança de Topo Submersa (TSL), mediante resfriamento dos fumos e, desse modo, formando um pó, que compreende os metais dos fumos na forma de óxidos. Tipicamente, o forno do tipo TSL trata concentrado de zinco, minério de zinco, metais contendo resíduos sólidos e/ou produtos intermediários de uma instalação de produção de zinco. Mais tipicamente, o material de partida é obtido a partir de um processo de Lança de Topo Submersa (TSL), na forma de um pó de forno de TSL, cujo processo de TSL usa como material de alimentação um concentrado de zinco, e/ou um minério de zinco, e/ou metais contendo resíduos sólidos e/ou produtos intermediários de uma instalação de produção de zinco. Tipicamente, o pó de óxido de fumos compreende elementos selecionados de zinco, chumbo, prata, germânio, cádmio, índio e arsênico. O pó de óxido de fumos pode também compreender pequenas quantidades de níquel e cobre. O óxido de fumos de zinco, desse modo, é um pó de óxido condensado, a partir da oxidação dos vapores metálicos de zinco produzidos no forno. A composição do pó de óxido de fumos depende nda composição do material de alimentação alimentado ao forno de TSL e à operação do forno de TSL. No entanto, conforme pode ser observado por um especialista versado na técnica, esse processo pode ser aplicado a quaisquer pós contendo zinco, surgidos de outras operações de fusão.

[0022] Operacionalmente, o teor de halogêneos no óxido de fumos, como, por exemplo, flúor e cloro, pode ser reduzido mediante uso de uma etapa de lavagem, antes da etapa de lixiviação. O material de partida pode ser lavado com água ou, alternativamente, em condições alcalinas, antes da alimentação para a etapa de lixiviação de ácido fraco. O material de partida é alimentado a uma etapa de lixiviação de ácido fraco, em que o material de partida é contatado com um primeiro licor de lixiviação, que, tipicamente, compreende ácido sulfúrico. De acordo com uma modalidade da invenção, o primeiro licor de lixiviação compreende ácido gasto proveniente do procedimento de eletroextração de zinco. Tipicamente, na etapa de lixiviação de ácido fraco, o pH é de 2,5 ou maior valor, mais tipicamente, na faixa de 2,5-5, ainda mais tipicamente, na faixa de 3-4. Tipicamente, na etapa de lixiviação de ácido fraco, a primeira solução de lixívia compreende ácido sulfúrico numa concentração inferior a 2 g/L, mais tipicamente, inferior a 1,5 g/L, e ainda mais tipicamente, na faixa de 0,1-1,5 g/L. A lixiviação de ácido fraco é tipicamente realizada sob pressão atmosférica. Tipicamente, a temperatura na lixiviação de ácido fraco se dispõe acima de 40°C, mais tipicamente, entre 50 e 80°C. Na etapa de lixiviação de ácido fraco, a maior parte do zinco e arsênico presente é dissolvida na solução de lixiviação, mas, o índio, virtualmente, não é dissolvido. Tipicamente, pelo menos 80% do zinco e pelo menos 50% do arsênico presentes no material de partida são lixiviadas na etapa de lixiviação de ácido fraco. Na etapa de lixiviação de ácido fraco, a lama de lixívia é formada, compreendendo zinco e arsênico na forma lixiviada, e ainda, matéria sólida na forma não lixiviada. Tipicamente, a primeira solução de lixívia compreende na forma lixiviada uma primeira parte de arsênico e zinco, e uma matéria sólida contendo, virtualmente, todo o índio e uma segunda parte de arsênico e zinco.

[0023] A matéria sólida não lixiviada é separada da primeira solução de lixívia em uma primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido. A primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido pode ser realizada através de qualquer método conhecido adequado, como, por exemplo, espessamento, centrifugação, filtração, ou qualquer combinação dos mesmos.

[0024] De acordo com uma modalidade da invenção, a primeira solução de lixívia compreendendo a primeira parte de arsênico e zinco na forma lixiviada, obtida após a primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido, pode ser submetida a uma etapa de remoção de arsênico, em que o arsênico é precipitado na forma de arseniato férrico e/ou escorodita. O arsênico pode ser precipitado por qualquer método adequado conhecido na técnica, como, por exemplo, oxidação ou mediante aumento de pH.

[0025] De acordo com uma modalidade da invenção, a primeira solução de lixívia compreendendo a primeira parte de arsênico e zinco na forma lixiviada, obtida após a primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido, pode ser submetida a uma etapa de remoção de arsênico, em que o arsênico é cementado. Se a solução compreender cobre, o cobre será cementado com o arsênico. Tipicamente, a primeira solução de lixívia compreendendo a primeira parte de arsênico e zinco na forma lixiviada, obtida a partir da primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido, é submetida a uma etapa de remoção de arsênico, em que uma parte do arsênico ou todo o arsênico é cementado, opcionalmente, junto com o cobre contido na solução. No procedimento de cementação, pó de zinco é adicionado, tipicamente, de forma contínua. A quantidade de pó de zinco adicionada é, tipicamente, entre 1 e 3 vezes a quantidade de metais cementados, numa base molar. Na etapa de cementação, o cobre, normalmente, é completamente cementado e a maior parte do arsênico, tipicamente, acima de 75% do arsênico total presente, é cementada.

[0026] A cementação do arsênico com o pó de zinco é mostrada nos resultados de dois testes (Figuras 5 e 6). Ambos os testes foram realizados à temperatura de 70°C. No primeiro teste, as concentrações iniciais de cobre e ferro foram altas, se comparado com a concentração inicial do arsênico. As concentrações dos metais são plotadas em função da adição de pó de zinco, conforme mostrado na Figura 5. Assim, pode ser observado que todo o cobre, a maior parte do arsênico e uma parte do cádmio são cementados. Os sólidos finais do primeiro teste de cementação continham 8% de As, 5% de Zn, 71% de Cu, 5% de Cd e 3% de Fe. No segundo teste de cementação, as concentrações iniciais do cobre e do ferro foram baixas, se comparado com a concentração inicial do arsênico. As concentrações dos metais são plotadas em função da adição de pó de zinco, conforme mostrado na Figura 6. Nesse caso, é também observado que a maior parte do arsênico é cementada. Os sólidos finais do segundo teste de cementação continham 16% de As, 50% de Zn, 0,9% de Cu, 18% de Cd e 0,1% de Fe.

[0027] O cádmio, ao mesmo tempo, é parcialmente cementado. No entanto, o processo pode compreender uma adicional etapa de polimento de cádmio, em que o cádmio restante é cementado junto com possíveis quantidades de cobalto e níquel na solução. Na etapa de cementação, o ferro permanece na solução. Embora nem todo o arsênico seja cementado, isso não causa problemas, na medida em que uma pequena concentração residual de arsênico é permitida na solução final. Tipicamente, o ferro presente na solução após a cementação do arsênico é precipitado na forma de hidróxido férrico ou goetita, mediante neutralização e simultânea oxidação. Na mesma etapa de precipitação do ferro, qualquer quantidade de arsênico restante na solução irá se precipitar como arseniato férrico.

[0028] O precipitado de ferro pode depois ser reciclado para o forno de TSL, o que possibilita um processo onde todo o ferro proveniente do material de alimentação é finalmente descarregado no produto de escória benigno do forno de TSL. Uma pequena quantidade de arsênico é tolerada no precipitado de ferro reciclado, na medida em que o arsênico é encaminhado para o óxido de fumos proveniente do forno de TSL e, finalmente, acabar como arsênico cementado. Todo o cobre lixiviado proveniente do óxido de fumos será cementado junto com o arsênico. Se a concentração de cobre for suficientemente alta, o produto de Cu-As cementado pode ser vendido para posterior tratamento em um forno de fusão de cobre.

[0029] O arsênico pode ser cementado com pó de zinco proveniente da solução de lixiviação de fumos, ambos com alta concentração de cobre, mas, também, quando a concentração de cobre na solução for inferior a 1/10 da concentração de arsênico.

[0030] A solução de sulfato de zinco obtida pode ser posteriormente tratada mediante um método adequado. Assim, por exemplo, a solução de sulfato de zinco proveniente das etapas de lixiviação da presente invenção pode ser posteriormente tratada na instalação existente de produção de zinco. Quando da aplicação da presente invenção como uma instalação independente, a solução de sulfato de zinco proveniente das etapas de lixiviação pode ser posteriormente tratada por purificação com uma solução padrão de zinco, para remoção de, por exemplo, Cu, Cd, Ni e Co. Finalmente, o zinco pode ser recuperado como um catodo de zinco SHG, usando um procedimento convencional de eletroextração. No caso de significativas quantidades de halogêneos, como, por exemplo, Cl e F na solução, uma etapa de extração por solvente para o zinco pode ser usada como barreira, impedindo os halogêneos de entrar no estágio de eletroextração do zinco. Após a etapa de lixiviação de ácido fraco e a primeira etapa de separação do tipo sólido- líquido, a matéria sólida obtida é alimentada a uma etapa de lixiviação de ácido forte, em que a matéria sólida é contatada com um segundo licor de lixiviação para obtenção de uma segunda solução de lixívia, que compreende índio na forma lixiviada e uma segunda parte de zinco e arsênico. O segundo licor de lixiviação, tipicamente, compreende ácido sulfúrico. De acordo com uma modalidade da invenção, o segundo licor de lixiviação compreende um ácido gasto, proveniente do processo de eletroextração de zinco. Tipicamente, na etapa de lixiviação de ácido forte, o pH é abaixo de 2,5, mais tipicamente, na faixa de 0,2 - abaixo de 2,5, ainda mais tipicamente, na faixa de 0,2 - 1,0. O segundo licor de lixiviação compreende ácido sulfúrico na concentração de 2-120 g/L, tipicamente, 20-120 g/L, mais tipicamente, 30-80 g/L. A lixiviação de ácido forte, tipicamente, é realizada sob pressão atmosférica. Tipicamente, a temperatura na etapa de lixiviação de ácido forte é superior a 60°C, mais tipicamente, entre 70 e 100°C. O índio é dissolvido na etapa de lixiviação de ácido forte, o máximo possível. Tipicamente, pelo menos 70% do índio presente no material de partida é lixiviado na etapa de lixiviação de ácido forte. Além disso, também a segunda parte do zinco e arsênico é tipicamente lixiviada durante a etapa de lixiviação de ácido forte, em que a recuperação total da lixiviação é tipicamente de 98% para o zinco e de 80% para o arsênico, presentes no material de partida de lixiviação. Se uma parte do zinco se encontrar na forma de sulfeto no material de partida, um procedimento de oxidação, por exemplo, com gás oxigênio, é benéfico para também lixiviar o sulfeto de zinco.

[0031] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende como uma terceira etapa de lixiviação, uma etapa de lixiviação de ácido superforte, após a etapa de lixiviação de ácido forte para a matéria sólida separada após a segunda etapa de lixiviação de ácido forte. Assim, existe uma etapa de separação do tipo sólido-líquido entre a etapa de lixiviação de ácido forte e a etapa de lixiviação de ácido superforte. Para evitar a formação de grandes quantidades de ferro férrico, que poderia impedir a recuperação do índio, a oxidação é preferivelmente realizada em uma terceira etapa separada de lixiviação. Nessa terceira etapa, também uma maior acidez pode ser mantida, com relação à segunda etapa. A maior acidez favorece a lixiviação do zinco e índio, para alguns óxidos de fumos. A solução dessa terceira etapa, a chamada etapa de lixiviação de ácido superforte, tipicamente, contém acima de 100 g/L de ácido sulfúrico, mais tipicamente, 140180 g/L de ácido sulfúrico. A solução contendo índio e zinco proveniente da terceira etapa de lixiviação é retornada para a segunda etapa de lixiviação (em contracorrente). A finalidade da terceira etapa de lixiviação de ácido superforte é lixiviar o índio e o zinco, mesmo que após a segunda etapa de lixiviação de ácido forte. O índio lixiviado será recuperado da solução obtida a partir da segunda etapa de lixiviação de ácido forte. Desse modo, a segunda etapa de lixiviação atua também com uma etapa de redução e neutralização para a solução de lixívia obtida a partir da terceira etapa de lixiviação de ácido superforte. Na segunda etapa de lixiviação, o ferro férrico é reduzido, antes de o índio ser recuperado por meio de extração por solvente. A redução do ferro férrico é vantajosa, antes de o índio ser recuperado por meio de extração por solvente.

[0032] Após a etapa de lixiviação de ácido forte, o método compreende uma etapa de recuperação para separação e recuperação do índio da segunda solução de lixívia. O método compreende ainda uma segunda etapa de separação do tipo sólido-líquido, para separar um resíduo de lixívia da segunda solução de lixívia, a qual compreende índio e a segunda parte de zinco e arsênico na forma lixiviada. A segunda etapa de separação do tipo sólido-líquido pode ser realizada através de qualquer método conhecido adequado, como, por exemplo, espessamento, centrifugação, filtração ou qualquer combinação dos mesmos. O segundo resíduo de lixívia separado, isto é, a matéria sólida, opcionalmente, é posteriormente tratada em uma terceira etapa de lixiviação de ácido superforte, conforme descrito acima. Após essa opcional etapa, a terceira etapa de separação do tipo sólido-líquido pode ser realizada através de qualquer método conhecido adequado, como, por exemplo, espessamento, centrifugação, filtração ou qualquer combinação dos mesmos. A solução proveniente da opcional terceira etapa de lixiviação é retornada para a segunda etapa de lixiviação. O resíduo de lixívia final separado, tipicamente, compreende chumbo e prata. A prata pode ser recuperada do resíduo de lixívia mediante flotação, conforme é praticado para resíduos de lixívia contendo chumbo-prata em algumas instalações de produção de zinco.

[0033] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende ainda a recuperação de índio por meio de extração por solvente, a partir da segunda solução de lixívia obtida da segunda etapa de separação do tipo sólido-líquido. Se o método compreender a opcional terceira etapa de lixiviação de ácido superforte, os metais lixiviados durante essa etapa são também resuperados da segunda solução de lixívia. Tipicamente, a extração por solvente é realizada mediante uso de D2EHPA (ácido di-(2- etilexil)fosfórico). O índio separado da fase orgânica pode ser subsequentemente cementado para um produto sólido. Após a recuperação do índio por meio de extração por solvente, a solução compreendendo zinco e arsênico pode ser retornada para a etapa de lixiviação de ácido fraco.

[0034] A invenção refere-se ainda a uma disposição de processo para realização do método previsto pela presente invenção. A disposição de processo para separação de índio e arsênico de um material de partida contendo zinco compreende: - uma unidade de lixiviação de ácido fraco, adaptada para contatar o material de partida com um primeiro licor de lixiviação, para obtenção de uma primeira solução de lixívia compreendendo na forma lixiviada uma primeira parte de arsênico e zinco; - uma primeira unidade de separação do tipo sólido-líquido, adaptada para separar matéria sólida da primeira solução de lixívia; - uma unidade de lixiviação de ácido forte, adaptada para contatar a matéria sólida com um segundo licor de lixiviação, para obtenção de uma segunda solução de lixívia compreendendo, na forma lixiviada, índio e uma segunda parte de zinco e arsênico; - uma etapa de recuperação, disposta para separar e recuperar o índio da segunda solução de lixívia.

[0035] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposição de processo compreende ainda na unidade de recuperação uma segunda etapa de separação do tipo sólido- líquido, adaptada para separar um resíduo de lixívia da segunda solução de lixívia, a qual compreende índio e a segunda parte de zinco e arsênico na forma lixiviada.

[0036] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposição de processo compreende uma terceira unidade de lixiviação de ácido superforte, após a unidade de lixiviação de ácido forte. A unidade de lixiviação de ácido superforte é adaptada para lixiviar o zinco e o índio, sendo de tal modo conectada à disposição, que a solução da terceira unidade de lixiviação pode ser dirigida para a segunda unidade de lixiviação.

[0037] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposição de processo compreende ainda na unidade de recuperação uma unidade de extração por solvente, adaptada para recuperação do índio da segunda solução de lixívia.

[0038] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposição de processo compreende uma unidade de remoção de arsênico, adaptada para precipitar o arsênico contido na primeira solução de lixívia na forma de arseniato férrico e/ou escorodita.

[0039] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a disposição compreende uma unidade de cementação de arsênico, em que uma parte de todo o arsênico, e cobre, se presentes, são cementados, os quais são contidos na primeira solução de lixívia. Qualquer parte restante do arsênico pode ser depois precipitada com o ferro restante na solução.

[0040] Tipicamente, o material de partida é pó de óxido de fumos, compreendendo elementos selecionados de zinco, chumbo, prata, germânio, cádmio, cobre, níquel, índio e arsênico. Mais tipicamente, o material de partida é obtido a partir de um processo TSL, na forma de pó de forno de TSL, cujo processo TSL usa como material de alimentação concentrado de zinco, e/ou minério de zinco, ou resíduos sólidos contendo metais, e/ou produtos intermediários de uma instalação de produção de zinco.LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS (2) pó de óxido de fumos; (4) primeiro ácido sulfúrico gasto; (6) etapa de lixiviação de ácido fraco; (8) solução contendo zinco e arsênico; (9) etapa de remoção de arsênico; (10) matéria sólida; (11) precipitado de arseniato férrico/escorodita; (12) etapa de lixiviação de ácido forte; (13) solução de ZnSO4; (14) segundo ácido sulfúrico gasto; (16) solução contendo índio; (18) resíduo sólido de PbAg; (20) etapa de extração por solvente de índio; (22) solução contendo zinco e arsênico; (24) etapa de cementação de índio; (26) produto de índio; (30) cementação de arsênico e cobre; (31) torta de AsCu; (32) solução de ZnSO4; (33) precipitação de ferro; (34) precipitado de ferro, possivelmente circulado para o forno de TSL; (35) solução de ZnSO4 para posterior purificação.

[0041] A Figura 3 mostra uma modalidade exemplificativa da invenção, em que o material de partida de pó de óxido de fumos (2) é alimentado a uma etapa de lixiviação de ácido fraco (6), juntamente com um primeiro ácido sulfúrico gasto (4). As condições na etapa de lixiviação de ácido fraco incluem um pH de 2,5 ou valor superior, tipicamente, na faixa de 2,5-5, mais tipicamente, na faixa de 3-4. A pressão é a pressão atmosférica e a temperatura é mantida acima de 40°C.

[0042] Uma primeira parte de arsênico e zinco é lixiviada durante a etapa de lixiviação de ácido fraco. Após a etapa de lixiviação de ácido fraco, os sólidos não lixiviados (10) são separados da solução contendo arsênico e zinco (8). A separação do tipo sólido-líquido não é mostrada em detalhes na Figura 3.

[0043] A matéria sólida separada (10) é alimentada a uma etapa de lixiviação de ácido forte (12), juntamente com um segundo ácido sulfúrico gasto (14). Na etapa de lixiviação de ácido forte (12), o índio e uma segunda parte do zinco e arsênico são lixiviados com ácido sulfúrico. As condições na etapa de lixiviação de ácido forte incluem um pH abaixo de 2,5, tipicamente, na faixa de 0,2 - abaixo de 2,5, mais tipicamente, na faixa de 0,2 - 1,0, e o segundo licor de lixiviação compreende ácido sulfúrico numa concentração de 2-120 g/L, tipicamente, 20120 g/L, mais tipicamente, 30-80 g/L. A pressão é a pressão atmosférica e a temperatura é mantida acima de 60°C.

[0044] Após a etapa de lixiviação de ácido forte (12), uma segunda etapa de separação do tipo sólido-líquido (não mostrado na figura) é realizada, formando, desse modo, uma solução contendo índio (16), e um resíduo sólido (18) contendo Pb e Ag. O índio é separado e recuperado da solução (não mostrado na figura). O método pode compreender também uma etapa de lixiviação de ácido superforte (não mostrado na figura), para posterior lixiviação do índio e do zinco provenientes do resíduo sólido obtido da etapa de lixiviação de ácido forte. A solução proveniente da etapa de lixiviação de ácido superforte é reciclada de volta para a etapa de lixiviação de ácido forte.

[0045] A Figura 4 mostra uma modalidade exemplificativa da presente invenção, que, por outro lado, é igual à modalidade exemplificativa da Figura 3, exceto o seguinte. A solução contendo arsênico (8) é alimentada a uma etapa de remoção de arsênico (9), em que a solução contendo arsênico é submetida à precipitação, e um precipitado de arseniato férrico/escorodita (11) é formado. A solução de sulfato de zinco (13), separada do precipitado (11), é alimentada a estágios de purificação da solução e eletroextração de zinco.

[0046] A solução contendo índio (16) é alimentada a uma etapa de extração por solvente de índio (20), em que o índio é separado da solução (16) mediante uso do composto de D2EHPA. A solução (22) compreendendo zinco e arsênico é reciclada de volta para a etapa de lixiviação de ácido fraco (6). O índio obtido da etapa de extração por solvente (20) é depois alimentado a uma etapa de cementação de índio (24), a partir da qual um produto sólido de índio (26) é obtido.

[0047] A Figura 7 mostra uma modalidade exemplificativa da presente invenção, que, por outro lado, é igual à modalidade exemplificativa da Figura 3, exceto o seguinte. Uma solução contendo zinco e arsênico (8) proveniente da etapa de lixiviação de ácido fraco (6) é alimentada a uma etapa de cementação (30), onde o cobre e pelo menos uma parte do arsênico são cementados, isto é, o cobre e o arsênico são reduzidos para a forma sólida elementar. A seguir, é adicionado pó de zinco, tipicamente, de forma contínua à etapa de cementação. Assim, uma torta de arsênico e cobre (31) é obtida. A solução de sulfato de zinco (32) é alimentada para uma etapa de precipitação de ferro (33), onde o ferro e a segunda parte do arsênico são precipitados, por meio de oxidação e neutralização. O precipitado (34) formado pode ser circulado para um forno de TSL. A solução contendo zinco (35) é alimentada para posteriores estágios de purificação e eletroextração, conforme a tecnologia padrão de processamento de zinco.

[0048] Deverá ser óbvio para um especialista versado na técnica que na medida em que a tecnologia avança, o conceito da invenção poderá ser implementado de diversas maneiras. A invenção e suas modalidades não são limitadas aos exemplos aqui descritos, podendo variar dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Método para separação de índio e arsênico de um material de partida contendo zinco, o método caracterizado por compreender: - uma etapa de lixiviação de ácido fraco, em que o material de partida é colocado em contato com um primeiro licor de lixiviação em pH de 2,5 ou superior para obtenção de uma primeira solução de lixívia, compreendendo na forma lixiviada uma primeira parte de arsênico e zinco; - uma primeira etapa de separação do tipo sólido- líquido, para separar a matéria sólida da primeira solução de lixívia; - uma etapa de lixiviação de ácido forte, em que a matéria sólida é colocada em contato com um segundo licor de lixiviação em pH abaixo de 2,5 para obtenção de uma segunda solução de lixívia, compreendendo na forma lixiviada índio e uma segunda parte de zinco e arsênico; - uma etapa de recuperação, para separar e recuperar o índio da segunda solução de lixívia, em que, na etapa de lixiviação de ácido fraco, pelo menos 50% do arsênico presente no material de partida é lixiviado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de partida é um pó de óxido de fumos, compreendendo elementos selecionados de zinco, chumbo, prata, germânio, cádmio, cobre, níquel, índio e arsênico.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o material de partida é obtido de um processo TSL (Lança de Topo Submersa), na forma de um pó de forno de TSL, cujo processo TSL usa como material de alimentação um concentrado de zinco e/ou minério de zinco, e/ou metais contendo resíduos sólidos, e/ou produtos intermediários de uma instalação de produção de zinco.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda uma etapa de lixiviação com um ácido superforte, para lixiviação de ambos zinco e índio, preferencialmente, após a etapa de lixiviação de ácido forte.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a solução obtida da etapa de lixiviação de ácido superforte é retornada para a etapa de lixiviação de ácido forte.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido sulfúrico na etapa de lixiviação de ácido superforte é de 100 g/L ou superior, preferencialmente, na faixa de 140-180 g/L.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda, na etapa de recuperação, uma segunda etapa de separação do tipo sólido-líquido, para separar um resíduo de lixívia da segunda solução de lixívia, compreendendo índio e a segunda parte de zinco e arsênico na forma lixiviada.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende ainda, na etapa de recuperação, recuperar o índio da segunda solução de lixívia através de extração por solvente.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira solução de lixívia que compreende a primeira parte de arsênico e zinco na forma lixiviada, obtida da primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido é submetida a uma etapa de remoção de arsênico, em que o arsênico é precipitado na forma de arseniato férrico e/ou escorodita.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira solução de lixívia compreendendo a primeira parte de arsênico e zinco na forma lixiviada, obtida da primeira etapa de separação do tipo sólido-líquido, é submetida a uma etapa de remoção de arsênico, e em que uma parte ou todo o arsênico é cementado, opcionalmente, em conjunto com cobre contido na solução.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o ferro restante na solução após a cementação do arsênico é precipitado por oxidação e neutralização, e qualquer arsênico restante na solução é precipitado simultaneamente como arseniato férrico.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende uma etapa de lavagem antes da etapa de lixiviação de ácido fraco, em que o material de partida, preferencialmente, pó de óxido de fumos, é lavado com água ou em condições alcalinas.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro licor de lixiviação e o segundo licor de lixiviação compreendem ácido sulfúrico.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro licor de lixiviação e o segundo licor de lixiviação compreendem ácido gasto, proveniente de um procedimento de eletroextração de zinco.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação de ácido fraco o pH é preferencialmente, na faixa de 2,5-5, ainda mais preferencialmente, na faixa de 3-4.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de lixiviação de ácido fraco é realizada sob pressão atmosférica.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação de ácido fraco a temperatura é acima de 40°C, preferencialmente, entre 50 e 80°C.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação de ácido forte o pH é preferencialmente, na faixa de 0,2 - abaixo de 2,5, mais preferencialmente, na faixa de 0,2 - 1,0.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a etapa de lixiviação de ácido forte é realizada sob pressão atmosférica.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação de ácido forte a temperatura é acima de 60°C, preferencialmente, entre 70 e 100°C.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação de ácido forte, o segundo licor de lixiviação compreende ácido sulfúrico em uma concentração de 2-120 g/L, preferencialmente, de 20-120 g/L, mais preferencialmente, de 30-80 g/L.

22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que na etapa de lixiviação de ácido fraco, o primeiro licor de lixiviação compreende ácido sulfúrico em uma concentração inferior a 2 g/L, preferencialmente, inferior a 1,5 g/L, mais preferencialmente, na faixa de 0,1-1,5 g/L.

23. Disposição de processo para realização de um método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender: - uma unidade de lixiviação de ácido fraco, adaptada para colocar o material de partida em contato com um primeiro licor de lixiviação, para obtenção de uma primeira solução de lixívia compreendendo na forma lixiviada uma primeira parte de arsênico e zinco; - uma primeira unidade de separação do tipo sólido-líquido, adaptada para separar matéria sólida da primeira solução de lixívia; - uma unidade de lixiviação de ácido forte, adaptada para colocar a matéria sólida em contato com um segundo licor de lixiviação, para obtenção de uma segunda solução de lixívia compreendendo, na forma lixiviada, índio e uma segunda parte de zinco e arsênico; - uma etapa de recuperação, disposta para separar e recuperar o índio da segunda solução de lixívia.

24. Disposição de processo, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que a disposição compreende ainda, na unidade de recuperação, uma segunda unidade de separação do tipo sólido-líquido, adaptada para separar um resíduo de lixívia da segunda solução de lixívia que compreende índio e a segunda parte de zinco e arsênico na forma lixiviada.

25. Disposição de processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 e 24, caracterizada pelo fato de que a disposição compreende ainda, na unidade de recuperação, uma unidade de extração por solvente, adaptada para recuperar o índio da segunda solução de lixívia.

26. Disposição de processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 25, caracterizada pelo fato de que a disposição compreende ainda uma unidade de lixiviação de ácido superforte, adaptada para posterior lixiviação de zinco e índio.

27. Disposição de processo, de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelo fato de que a unidade de lixiviação de ácido superforte é conectada à disposição de modo que a solução obtida da unidade de lixiviação de ácido superforte pode ser retornada para a unidade de lixiviação de ácido forte.

28. Disposição de processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 27, caracterizada pelo fato de que a disposição compreende uma unidade de remoção de arsênico, adaptada para precipitar o arsênico contido na primeira solução de lixívia como arseniato férrico e/ou escorodita.

29. Disposição de processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 28, caracterizada pelo fato de que a disposição compreende uma unidade de remoção de arsênico, adaptada para cementar o arsênico e, opcionalmente, cobre contido na primeira solução de lixívia.

30. Disposição de processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 29, caracterizada pelo fato de que o material de partida é pó de óxido de fumos, compreendendo elementos selecionados de zinco, chumbo, prata, germânio, cádmio, cobre, níquel, índio e arsênico.

31. Disposição de processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 30, caracterizada pelo fato de que o material de partida é obtido a partir de um processo TSL, na forma de um pó de forno de TSL, cujo processo de TSL usa um material de alimentação concentrado de zinco e/ou de um minério de zinco.