m: CJ\HJ.ON/\fü m: Ll'l'lO 1\ P/\Rl'IR 00 ES!l)LllJMÊNlü.
Cus t. I l'<lcile Heis, Joi!o Alberto ｉＮ｣ｳｾ｟［￩ｬ＠
Tudc e M=inq.:í Alves
l'i\l>i W)'\(,'ÀU
da
Cost.I .
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rlc
O presente t r ab<1lho visd <lpL·,·:_;cJ1 ld! - o processo ele
L';n·lx:mato de lítio
.J
p:Irti_lcb
esj_Xldumêni o . O es;xxJumênio
(Li :P .
é i1
1 . 4SW 2 l é o ｭＺ Ｂｬｾ ｳ＠ ,"llmndante minér io de lítio e
m:1tcrii1 p r un;J pc<rél i1 fabricaçuo do cilrbonato de litio . O=rr e semente
em m,1tr izes complexas ch<l!11adé15 pegnuti tos, os quais são uma mistura
de c r ista i s de quélrtzo, fcldspélto, c spodumênio e mica .
O mrbonat o de lítio é o CCillpJsto b5s i= mais amplarrente usado para
fabricaç5o de outros sais de litio, sendo o de maior
aplicação o
cloreto de litio, do quul se obtém lítio metáli=, clora t o de lítio,
etc .
Os processos desenvolvidos foram t cstaébs can miné rios provcni enles cb
Rio Grande do Norte, Poruiba, Cear á e Minas <Erais.
ｬＺ ｬ ｩ＼ｾｮｬ＠
l\lp
l. JNrRODUÇÃO
O processo de ootenção do carbonat o de litio a partir do es p :xlLunêni o
é um dos p r oj e tas desenvolvidos pela Natr on Consultari a e Projet as
S/ A, can i1 =laboração do Ins tit uto
Je
Química da Universidade
Federill dil Bahia, com a finalidade
de
buscar
novas
t·otas
c
a l ternat ivas de aproveitilniento de minérios provenientes elo Nor deste
e em particular os do Estado d;1 Bailia, na ootenção
d•
produt os
ino r gâni=s .
Os process o s que aprese ntaremos en1 seguida continuam sendo e studa dos
com a finalidade de chegarrros
a
urra
otimiz ação, tornando-os
economicamente viáveis e passiveis de s erem imp lantaébs .
Aval iações e=nômico finaJlccirélS j á estão senéb r ealizadas.
2. DESCRIÇÃO DO Plu:::ESSO
Estão sendo estududls duas r o t élS ulte rnativas que l evam à fabr icação
do ｣｡ｲ｢
ｯ ｮ＼Ｚｾ ｴｯ＠
de litio precipitaéb. Arrbos os proCEssos utilizilni como
matéria prima estxJclumênio e têm =mo insumos ácido sulfúri=, cal e
hidrÓxido de s éx:lio.
2 .1. Primeiro Proces so (ROI'A Ol)
O primeiro processo produz, =mo subproduto, sulfato
de s éx:lio
e
canpreende as seguintes etapas :
Setor 01 - Setor de ｂｲｩｴ＼Ｚｾｧ
･ ｭ＠ e Tratamento Térmico
Setor 02 - Set or de Moagem e Classificação
Setor 03 - Sct o r de Sulfatação e Lixiviaçã o
Setor 04 - Sctor de Obtenção do Carbonut o de LÍtio , e S·_Ilfato ele
sódio
2 .1.1. Set or 01 - O PstxJclurrênio estocado no pátio
é
t rans po rtado
｡ｴｲ＼Ｚｾｶ￩ｳ＠
de uma pi'i carreqadcira parê! a caJha de alirrentaç.:ío vibratória
11-0101, que alime nta o bri.t ador T-0101, deixando passar o materi a l
fino diretamen tc para a ］ ｲ ･ ｩ ＼Ｚｾ＠ t ransportador a K-0101.
O nute rial britado en1 T-0 101 t ambém é ｾ ｣ｫ Ｚ＾｣Ｎ ＾ｲ･ｧ｡､ｯ＠
na
correia
trans por tado ra K-0101.
O silo D-0101 reCEbe o material da uorrcia ｴｲ｡ｮｳｰｯ
｡ ､ｯ
ｲ＼Ｚｾ＠
K-0101
e
a través elo al i lllCntador de cor re i a T-0102, paro a correia
de scarretp
trans[XJrtaclora K-0104, que alimenta o clcv, lébr ele w nc01S K-0103.
O c l evador F- 0 l O3 t r ans1 n J- Ll o e sr:Ddurrênio para o c a lc i.nador r ota tivo
F-0101.
No ca l cinudor r otativo F-0 lO 1 , o csr:Ddurrênio sofre
tun
t ｲ［ｾｴ｡ｭ･
ｮｴ ｯ＠
térmico . O minério é i'lquecido até cerca ele l. 00 09C C' , dlém de sepc'l.ra r
520
as
i mpurezas
minerais,
ainda
converte
o o<..- espodumênio
em Ｈｾ Ｍ espodurrênio, mais macio e pulverulento.
O ar quente de oombustão é admitido no calcinador
rotativo F-0101
através do soprador de ar G-0101. Este ar é pré-aquecido resfrianoo
o 0 - e s podumênio no resfriador rotativo F-Q102.
D-0102
é
o Óleo rorrbustível proveniente do tan::rue de estocagan
bcnbeado através da barba G-0102 para o queimador do
ca1cinador
rotativo F-0101, onde se processa a oombustão, p:roduzinoo calor para
o tratamento ténnioo.
Os gases de ccnbustão resultantes da queima
do
oombust1ve1, sao
enviadcs para o Setor O3.
O (3- espodumênio proveniente do resfria<br rotativo
F-0102,
é
enviado para o Setor 02, on:ie são feitas a noagem e classificação do
nesrro.
2.1.2. Setor 02 - o (3- espodumênio IXJrven.."Lellte do Set.or 01, mais
precisanente do resfriador rotativo F-0102,
é
descarregado
no
elevador de canecas K-0201, o qual alimenta o !lDinho de bolas T-0201.
O moinho de bolas T-0201 trabalha oom admissão de ar, queé o veículo
interno de arraste dcs sólidos e jrmtanente can o circulaoor de ar
G-0201, descarrega o ｾ＠ - es{X)dumênio moído para
o
classificador
estátioo H-0201.
O classificador H-0201 separa parte fina do material llDiOO deixando
passar para o ciclore H-0202, e retornando a parte ;::nssa ao moinho
de bolas T-0201, para nova moagem.
O ciclore H-0202 separa a fração fina de 0- es{X)dumênio da oorrente
de ar de circulação descarregando no
aeiDclassificador
dinâmioo
H-0203.
O aeJ:DClassificacbr H-0203, separa o (3- espodumênio, que é a fraÇao
fina, da fração grossa que é o rejeito. O material fino é enviado ao
silo D-0201, e a fração grossa descarregada na correia transiXJrtadora
K-0202 e acumulado na pilha de rejeito.
Parte do ar de circulação proveniente do G-0201 vai para o filtiD de
mangasH-0204 que mantém o circuito de moagem à vaéuo.
No filtiD
H-D204 o ar é filtrado e eliminado para a atmosfera, e os sÓlidos
retidos são descarregada; para o silo D-0201.
O 0- espodumênio já moioo e classificado é reoolhioo no silo D-0201.
é enviado através da rorreia transiXJrtadora K-0203 para o Setor-03.
2 .1. 3. Setor O3 - O (3 - espodumênio proveniente do Setor O2 dcsado
através do alimentador T-0202 na oorreia transiXJrtadora
K-0203
é
descarregado no misturador H-0301.
Uma quantidade de ácido sulfúrico piDPJrcional
a
quantidade
de
(3- espodumênio é alimentada tarrbérn ao misturador H-0301.
O misturador H-0301 prO!!Ove uma hanogene:i.zação entre o minério e o
ácido e descarrega a mistura no sulfatador IDtativo T-0301.
No sulf atador T-0301 a mistura é aquecida à 2309C, apJ:Dveitando
o
calor contido nos gases de CXl!Tbustão provenientes
oo
calcinador
IDtativo F-0101 do Setor 01. O aquecimento provoca a insolubilização
do Al O prcx::Essancb-se a seguinte reação:
L:i.pAf2 34Si02 + H2oo4 - A1p34Si02H20 + Li 2oo4
Os gases exaustos do sulfatador T-0301 são enviados
ao
Setor 04
através do exaustor G-0306.
A massa sulfatada descarregada do T-0302 é Li.xiviado no t.anque D-0302
oom água de lavagem piDveniente do t.anque D-0305
borrbeado
pela
d
521
G-0305.
A suspensão lixiviada cuntida no tanque 0-0302
é
｢ｯｭ･｡｣ｾ＠
para
centrífuga ll-0 302 através da bomba G-0302.
Na centrífuga H-0302 se processa a separação entre a solução
de
sul fat o de lítio 14% W/W e o minério não sulfatado. A solução é
desca rregada para o tanque D-0 30 4 e o minério para o tanque 0-0303.
A so lução de sulfato de lítio a 14% W/W contida no tanque D-0304
é
enviada pi'll"<• o Setor 04 atra·.'.§s da bomba G-0304.
O miné rio dcsca=egado no t anque D-0 30 3 é ressuspenso em água afim
de recuperar o sulfato de lítio r esidual, e
banbeado para
a
centrífuga H-0 303 .
Na centrífuga ll-0303 se processa a separação do rejeito
lavado da
água de l avagem contendo 12% W/W de sulfato de lítio. A água
ele
lavagem vai para o tanque D-0305 e o rejeito lavado vai para a pilha
através da co=eia transportadora K-0301.
2.1.4. Setor 04 -A solução de sulfato de lítio 14% W/W proveniente
do Setor 03, é recebida em um dos reatares D-0401 A ou B. A operação
se processa em bateladas e é adicionado ao reatar soda cáustica para
que se processe a seguinte reação:
Li 2so 4 + 2NaOH -Na?so 4 + 2LiOH
Em seguida é introduzid:i no reator os gases prov:;ru.entes do setor O3
(exaustor G-0303) se processando a seguinte reaçao:
2LiOH + co2 -- ｾｩ Ｒ ｃＰ Ｓ＠ + H20 ｾ＠
ｾ＠
_
Terminada a reaçao , a suspensao de carbonato de lltio e
bombeada
para o tanque de estocagem D-0402. A suspensão estocada no D-0402 é
banbeada continuarrente para centrífuga H-0401 através da bomba G-0402.
Na centrífuga H-0401 o carbonato de lítio é separado da solução de
sulfato de sódio . Uma determinada quantidade de água é alirrentada
continuarrente à centrífuga a fim de l avar o carbonato
de
lítio,
diminuindo assim a oontaminação devido à sais solúveis. O carbcnato
de lítio é descarregado para o parafuso transportador K-0401
e
a
solução de sulfato de só:lio enviada para o tanque D-0404.
O carbonato de lítio transportado pelo K-0401 é enviado ao secador à
através
do
vácuo F-0401 e deste para o silo de estocagem D-0403
e levador de canecas K-0402.
O carbonato é então ensacado através da ensacadeira T-0401 e enviado
para o armazém de produtos acabados.
A s olução de sulfato de sÓdio 15,5% W/W estocada no tanque D-0404 e
bombeada para o cristalizador evaporador H-0402/H-0403 através
das
bombas G-0404 e G-0405 passando pelo trocador de calor F-0403.
A água evapor ada em H-0402 é condensada em C-0401 devido a circulação
de água fria proveniente da torre de refrigeração T-0402
bombeada
pela bamba G-0407.
O cristais de sulfato de sódio formado no cristalizador H-0403
sao
bombeados para centrifuga H-0404. A água mãe
retorna para
o
cristalizador H-0403 e os cristais são enviados para o secador F-0402
através do transportador de rosca K-0402. O sulf ato de sódio decahidratado sai do secador F-0402 para o silo de estocagem
D-0405
através do elevador de canecas K-0404.
O sulfato é então ensacado pela ensacadeira T-0403 e enviado para o
armazern de produtos acabados.
2. 2. Segundo Processo (ROI'A O2)
O segundo processo produz CO!lD sub-produtos, silicato de aluminiobonl.J-:1
522
óxido de s i líc ' o e s ulfato de s ódio.
O s ilicato de alumínio-óxido de silíc io
c:
um
produto amo rfo
s intético , d Jtido JX>r preci.pitaçiio em me ic aquoso. Apr esenta-se s ob
a f onna de p:J branco muito
ｾ ｩｮ ｯ＠
de
t.ex tura
particul ar. Ta is
caracterís ticas f azem deste produto um constituinte
CIP. tintas
ii
emulsão e c lassi.fica-se acima das cargas canuns. É, e n:
resumo UlH
exoe lente "carga" de pigmentos e mais particula rmente, do óxido de
titânio.
O prooesso !XJr esta rota está dividido nos seguintes setorcs:
Setor 01 - Setor de Britagem e Tratamento Térmico
Setor 02 - Setor de Moagem e Classificação
Setor 03 - Setor de Lixiviação e Carbonatação
Setor 04 - Setor de Obtenção de Silicato de Alumínio-óxido
Silício e Sulfato de Sódio
2. 2 .1. Se tores O1 e 02 - As descrições e fluxogramas para os setores
01 e 02 da segund:> rota são os mesmos já apresentados para a prirreira
rota.
2. 2. 2. Setor O3 - O (:!> - espodumênio porveniente do Setor O2 é dos ado
para um dos reatare s D-0301 A ou B contendo uma solução de hidróxido
de sódio devidamente pré-det.erminada. A temr:eratura
e pressão do
rea tor são controladas através da passagem na camisa do
reato r de
óleo dON-térmico. Te rminada a reação, a batela da é descarregada para
o tanque D-0302 através da bomba G-0 301.
A solução estocada em D-0302 é então filtrada no filtro prensaH-0301
cem a finalidade de eliminar os insolúveis. Um determinado vol\]Il\C de
água é utilizado para lavar os insolúveis.
O filtro H-0301 r:eriodicamente é aberto e os insolúveis rejeitados .
O filtrado é enviado para um dos reatares D-0303 A ou B que traba lhe1m
em bateladas. Os gases provenientes do Setor 01 (F-0101) são passados
através do reator provocando a seguinte reação:
2Li0H + 00 -Li 2C0 3 + H 0
2
2
A suspensão de carbanaeo de lítio formada é enviada para centr í f uga
H-0302 através da bomba G-0303.
Na oentrífuga é feita a separação do carbonato de lítio, da s o lução
oontendo silicato aluminato de sódio. O carbonato depois de lavado é
descarregado para o transportador K-0301. A solução é descarregada
para o tanque D-0304 e então bombeada para o setor 04
através
da
bomba G-0304.
O carbonato de lÍtio descarregado em K-0301 é a lirrentado no secador
a vácuo F-0301.
O carbonato seco é descarregado para o silo D-0305 através do elevador
de canecas K-0302.
O carbona t o e stocado é então ensacado em T-0301 e enviado
o
armazém de produtos acabados .
2. 2. 3. Se t or O4 -- A s olução provenie nte do setor O3 é r e cebida em um
dos reatares D-0401 A ou G que trabalham emba t e ladas. Uma quantidade
e stipulada de ácido s ulfúrioo é adi c i onado
a
fim de causar
à
precipita<;:ão do s hidrutos de s ílica e a lumínio .
A suspensao formada é e ntZ:io e nviada oontinuêllren te para a oentr í f ucra
11-0401. Na centrí f uga ll-04 01 se process a a se paração da
torta
clil
solução de m:Jf,,to de sódi.o . !I ｾ［ｯｬｵ
￧￣ｯ＠
de sulfato de só:lio a 26'A ｾ ｾ Ｏｗ＠
é de s c a..t:"re]a d l para o t anqule [)--04 04 e processado em SEYJuida de ac:o n 1o
caro descrit o no pril1P-j_ro prcx::cs so .
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