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AIM: HZM 4,12 GBX
TSX: HZM 0,07 CAD
Desenvolver o projeto de níquel principal seguinte no Brasil

PROCESSO

O processo selecionado para o Projeto é a produção de produtos de níquel e sulfato de cobalto via Lixiviação Ácida de Alta Pressão (HPAL), precipitado de sulfeto misto (MSP), lixiviação por oxidação sob pressão (POX), extração por solvente de cobalto (CoSX) e cristalização. Antes do processo HPAL, sílica sem estéril é removida do minério por meio de um beneficiamento que envolve trituração, depuração e lavagem, separação por peneiramento e por hidrociclones.

A planta será construída em duas fases, com uma capacidade inicial de alimentação de autoclave de 1 Mt por ano (Mt/a), depois de três anos de produção, um segundo trem de processo será construído, efetivamente dobrando a taxa de alimentação de autoclave para 2 Mt/a. A infraestrutura da planta e do projeto de Estágio 1 será construída durante um período de 31 meses e o estágio 2, efetivamente duplicando a capacidade do estágio 1 concluído após o ano 3 de produção.

A planta de processo foi projetada para processar 4,34 Mt/a de minério de ROM a 1,07% Ni. Deste total de feed, 2,34 Mt/a são rejeitados como resíduo silicioso grosso e de baixo teor da planta de beneficiamento. O produto beneficiado de 2 Mt/a a 1,85% Ni é fornecido à planta de processamento HPAL como um feed com upgrade (1 Mt/a por trem). Um circuito comum de refino trata o MSP produzido a partir de cada trem via POX, CoSX e cristalização. O circuito de britagem foi projetado para 75% de disponibilidade e toda a planta de processo a jusante foi projetada para 85% de disponibilidade. A planta de processo proposta foi projetada para recuperar 94,4% e 94,9% do níquel e cobalto do feed HPAL, com um consumo de ácido de 347 kg/t. Os produtos de níquel e sulfato de cobalto são de alta pureza, adequados para venda direta no mercado de baterias.

Um extenso trabalho de teste metalúrgico e projeto de processo foi realizado no Projeto pelo proprietário anterior, a Vale, nos estágios de escopo, pré-viabilidade e viabilidade, incluindo programas de perfuração e abertura de poço, totalizando 152.000 m, testes em lotes de variabilidade, teste piloto em larga escala e estudos detalhados de engenharia. Um programa abrangente, de cinco anos, de testes metalúrgicos e de planta piloto demonstrou que era possível alto teor de upgrade de minério lavrado, usando um processo simples de beneficiamento. O feed resultante forneceu 96% de extração por lixiviação média para níquel e cobalto através da tecnologia HPAL.

Testes adicionais foram concluídos pelo atual proprietário do Projeto, a HZM, durante 2018 e 2019. Este trabalho de teste em amostras selecionadas do Vermelho validou o potencial para produzir produtos de sulfato de alto teor, usando o processo HPAL.

As mais de 6.000 amostras, totalizando mais de 160t, usadas para o piloto do Estudo de Viabilidade Final (FFS) e o PFS eram testemunhos de sondagem de grande diâmetro e eram representativas (geograficamente, de profundidade, tipo de minério e litologia). Além disso, 10% das amostras (1m a cada 10m) foram usadas para testes de variabilidade, de modo que piloto e variabilidade estavam relacionados.

Cada uma das etapas no processo são descritas abaixo:

  • Beneficiamento
    O processo de beneficiamento proporciona o upgrade do minério de níquel ROM por rejeição de sílica livre para produzir um concentrado de feed de HPAL. Existem dois trens de beneficiamento, cada um dos quais inclui:

    • Trituração em trituradores de rolos dentados
    • Depuração e lavagem para liberar finos contendo níquel
    • Separação dos resíduos siliciosos grossos por peneiramento
    • Atricionamento de material de tamanho menor
    • Separação dos finos atricionados com hidrociclones e peneiras de alta capacidade e alta frequência.

    O resultado do processo geral de beneficiamento é separar as argilas finas de limonita e com níquel dos resíduos mais grossos de sílica estéril, com granulometria superior a 0,15 mm. O resíduo grosso de sílica vai para um depósito de rejeitos e o concentrado é alimentado para a planta de processamento

  • HPAL
    A lixiviação de níquel e cobalto é concluída através de dois trens HPAL, cada um consistindo em um tanque de feed de polpa, aquecedores de contato direto de média e alta pressão, autoclave, três estágios de resfriamento instantâneo, bombas associadas, tubulações, reagentes e utilitários.

  • Filtração de resíduos e neutralização de polpa
    Semelhante ao HPAL, existem dois trens de neutralização e pré-redução. Cada trem consiste em quatro tanques de neutralização, dois tanques de pré-redução, um grande tanque de filtração de resíduos de lixiviação e bombas associadas, tubulações, dosagem de reagentes e utilidades.

  • MSP (Precipitação de Sulfato Misto)
    De acordo com as áreas a montante, a área de MSP é dividida em dois trens. Cada trem de MSP consiste em três vasos de reatores agitados, um tanque flash de descarga, compressor de recuperação flash, espessador, tanque de feed de filtro, filtro de pressão, tanque extravasador, filtro de polimento, tanques de filtração e retrolavagem, tanque de reciclagem, depurador de gases de ventilação, bombas associadas, tubulação e utilidades.

    O PLS filtrado contém sulfatos de níquel e cobalto solúveis, além de outros cátions de metal de ganga (zinco, magnésio, manganês e ferro menor, alumínio e cálcio, etc.). A solução é bombeada para uma série de vasos de reatores de precipitação, onde o níquel e o cobalto são precipitados por aspersão direta de gás sulfeto de hidrogênio. A injeção direta de vapor de baixa pressão é usada para aquecer e reciclar o tanque de compensação e o bombeamento é incluído para recuperar vários fluxos de purga da refinaria e do depurador para os vasos do reator.

    O sulfeto de metal de base mista (sulfeto de níquel e sulfeto de cobalto) sai dos vasos do reator pressurizado por meio de um tanque flash e é então espessado. O vapor flash é re-comprimido e injetado novamente nos vasos do reator, para maximizar a utilização de sulfeto de hidrogênio. Uma grande reciclagem de sólidos na linha de fluxo inferior do espessador é usada para atuar como semente e promover o crescimento de partículas nos vasos do reator.

  • POX (Oxidação por Pressão)
    Ao contrário dos processos a montante, a área POX consiste em um único trem que processa todo o sulfeto misto produzido (ou seja, de ambos os trens de MSP). O bolo do filtro de sulfeto misto de níquel-cobalto é despolpado com água desmineralizada em um tanque de re-polpa em cada trem, depois bombeado para o único tanque de compensação do MSP e, em seguida, tanque de feed de autoclave. A polpa de sulfeto misto é bombeada por bomba de diafragma de pistão para uma autoclave horizontal de cinco compartimentos.

    Oxigênio é pulverizado ao longo do comprimento do vaso para oxidar completamente os sulfetos para sulfato e solubilizar níquel e cobalto. Polpa é retirada do compartimento um ou dois e resfriada por flash para remover calor gerado pelo processo de oxidação do sulfeto antes de ser reciclado de volta para o tanque de feed de autoclave.

  • Remoção de impurezas
    O objetivo da área de remoção de impurezas é ajustar o pH do PLS da descarga do POX e precipitar os traços restantes de cobre, ferro, alumínio e cromo da solução. De acordo com a área de POX, o circuito de remoção de impurezas consiste em um único trem. O circuito de remoção de impurezas inclui seis tanques de reatores, seguidos por um decantador, tanque extravasador, filtro de polimento e tanque e bombas de retrolavagem, bombas de reciclagem e avanço de fluxo do decantador, tanque de alimentação do filtro e filtro de pressão. O bolo do filtro de remoção de impurezas é reciclado de volta à descarga HPAL (área de neutralização) para lixiviar qualquer níquel e cobalto co-precipitado.

  • CoSX (Extração de solvente de cobalto)
    Consistente com as áreas de remoção de POX e impurezas, a área de CoSX consiste em um único trem. O PLS purificado do filtro de polimento para remoção de impurezas é bombeado para o circuito CoSX, que consiste em etapas de extração, depuração, remoção sequencial de cobalto e zinco e pré-carregamento de níquel. O circuito utiliza o extrator Cyanex 272, padrão da indústria, com baixo conteúdo aromático e alto diluente de ponto de inflamação, para extrair o cobalto, deixando o níquel no refino.

  • Cristalização de sulfato de cobalto e níquel
    O licor carregado com cobalto limpo a pH 3 contém 80 g/ℓ de cobalto como sulfato, além de apenas aproximadamente 300 ppm de H2SO4 livre. O licor é evaporado em um único tubo cristalizador, operando sob vácuo a uma pressão absoluta de aproximadamente 50 mBar e a menos de 40°C. O vácuo é gerado pela re-compressão por vapor térmico (TVR - jato de vapor). Uma porção dos vapores aéreos é re-comprimida pelo vapor motor. Isso reaquece os vapores e permite que eles atuem como meio de aquecimento no trocador de calor do cristalizador, reduzindo assim a demanda líquida de vapor. Os demais vapores do processo são re-comprimidos com uma pequena bomba auxiliar de vácuo, para aumentar a pressão e a temperatura e permitir que os vapores sejam condensados pela água de resfriamento em um condensador de placa, sem a necessidade de água gelada.

    O cristalizador inclui uma perna de circulação forçada, que puxa o licor próximo da superfície da interface líquida do vapor por meio de uma bomba de fluxo axial de alto fluxo. O licor de recirculação é aquecido em um trocador de calor de casco e tubo até um pouco abaixo da temperatura de ebulição, somente sob pressão hidrostática. O licor aquecido retorna ao recipiente do cristalizador, onde ele inflama. O sulfato de cobalto cristaliza como o hepta-hidratado: CoSO4•7H2O, que é a fase estável na temperatura e pressão operacionais. A polpa sedimentada é bombeada para uma centrífuga de empurrador, com uma porção do concentrado purgada para precipitação mista de níquel e hidróxido de cobalto, e o restante é devolvido ao cristalizador. O sulfato de cobalto é centrifugado e seco antes de ser embalado em sacos a granel para armazenamento e distribuição do produto.

  • Neutralização de licor ácido
    A área de neutralização de licor ácido neutraliza o efluente da planta e o recicla como água de processo. Existem dois trens de neutralização de licor ácido, consistentes com a área MSP a montante. Licor estéril da área MSP é o principal input para a área de neutralização de licor ácido, mas fluxos menores, como licor de zinco, sangria do depurador POX e sangria do depurador do eletrolisador de hidrogênio, também alimentam a área de neutralização de licor ácido. A área consiste em dois tanques de neutralização agitados, soprador e receptor de ar, espessador, tanque extravasador, tanque de água de processo e bombas associadas, tubulações, reagentes e utilidades.

  • Cristalização de Kieserita
    Para evitar o acúmulo de sulfato de magnésio na água de processo reciclada, uma parte da água de processo é enviada para a área de cristalização da kieserita. Semelhante à área de neutralização de licor ácido, há dois trens de cristalização de kieserita. O vapor residual da área HPAL é usado no cristalizador de kieserita.

    O licor de alimentação é primeiro concentrado em um pré-concentrador de filme em queda, que é operado por meio de unidades de re-compressão mecânica de vapor (MVR). O pré-concentrador opera próximo ao limite de solubilidade antes de alimentar o cristalizador. O cristalizador é um tipo de dispositivo de circulação forçada, em que a solução se concentra ao mesmo tempo em que os cristais são formados. O cristalizador é operado pelo princípio TVR (isto é, vapor é comprimido por meio de ejetor de volta ao aquecedor). Excesso de vapor é condensado no condensador de superfície.

    A polpa de cristal do vaso de cristalização é bombeada para o espessador e a polpa espessa é levada à centrífuga para separação sólido-líquido. Os cristais separados são então secos em um secador de leito fluidizado até a secura final. O gás seco é purificado por meio de ciclones e depurador. O licor mãe do espessador e da centrífuga é coletado para o tanque de licor mãe e a maior parte é reciclada de volta para cristalização.

  • Planta de ácido sulfúrico

Trens duplos de 1.200 t/d de plantas ácidas foram incluídos no projeto da planta. Isso é consistente com os trens duplos do HPAL e da planta de processamento associada. Foram selecionadas plantas ácidas de queima de enxofre da Outotec, com dupla absorção, equipadas com recuperação de calor HEROS™. O custo se compara favoravelmente ao de um projeto resfriado a água, e o vapor de baixa pressão adicional e a energia extra produzidos em comparação aos projetos convencionais de plantas ácidas auxiliam nos requisitos de vapor da área de cristalização de kieserita e equilíbrio térmico da planta de processo.

Planilha de Fluxo de Processo HPAL para o Projeto Vermelho de Níquel

HPAL Process Flow Sheet for the Vermelho Nickel Project
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