химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

чае, если данное производство обеспечивает выпуск металлического лития (электролитического) или его производных; гидроокись лития целесообразно получать при непосредственном использовании ее в большом масштабе; методы, связанные с получением сульфата лития в растворе, удобны, если в дальнейшем переводят его в карбонат лития, из которого возможно получение любых других солей, а также с помощью Са(ОН)- и гидроокиси лития [3].

Второй технологический этап гидрометаллургической переработки концентратов минералов лития, как правило, заключается в первичном выделении лития из технических растворов в форме малорастворимых соединений. Если исходным является технический раствор сульфатов лития и других щелочных металлов (а это имеет место в большинстве современных технологических схем), то

15*

227

малорастворимые соли лития осаждают из него чаще всего непосредственно без перехода к другому типу растворов *.

Из малорастворимых солей лития чаще всего выделяют L12CO3, реже LiF, а еще реже L13PO4 (последние обычно применяют для извлечения лития из разбавленных растворов или для доизвлече-ния его из маточных растворов, остающихся после осаждения L12CO3**). Осаждение L12CO3 всегда предпочтительнее, но в прямом цикле оно не бывает полным; LiF и еще менее растворимый L13PO4 обеспечивают достаточную полноту выделения, но требуют дополнительных операций для перевода их в другие, чаще применяемые соединения (см. гл. I).

Для осаждения L12CO3, LiF и L13PO4 применяют, соответственно, карбонаты, фториды и фосфаты щелочных металлов. Используя эти соединения, можно получать соли лития необходимой, в том числе фармакопейной, чистоты, удаляя попутно из раствора те элементы, карбонаты, фториды и фосфаты которых труднее растворимы, чем соответствующие солн лития.

Как будет видно из дальнейшего, в результате создания в технологических схемах замкнутого цикла, предусматривающего использование всех оборотных растворов и прежде всего маточных растворов после осаждения L12CO3, удается существенно повысить выход лития в это соединение, являющееся продуктом производства. Это обстоятельство имеет большое значение, так как IJ2CO3 в настоящее время широко используется. Так, карбонат лития служит исходным материалом для получения гидроокиси лития, галогенидов, сульфата и нитрата лития (через гидроокись), металла (через хлорид), гидрида (через металл), амида (через гидрид) и т. д. [2].

Кислотные методы переработки

Основой кислотных методов переработки литиевого сырья являются процессы его разложения, включающие как непосредственное воздействие различных кислот на минералы и концентраты, так и их обработку кислыми солями в процессах сплавления ***.

* В литературе имеются рекомендации, указывающие на целесообразность такого перехода. В частности [4], если осуществить конверсию LiaSCu в LiCl, то литий легче отделить от калия, и он полнее осаждается в виде L12CO3. Это достигается обработкой раствора L12SO4 концентрированным раствором КС1; относительно менее растворимый K2SO4 при этом выделяется в донную фазу.

** Возможно также осаждение лития в виде малорастворимых бората, окса-лата, стеарата [5], алюмината [6] и силиката [7].

*** Из кислых солей для разложения минералов лития (амблигонита, лепидолита и сподумена) рекомендованы лишь гидросульфаты натрия и калия [8—12]. Эти реагенты позволяют проводить разложение в расплаве и, следовательно, рассчитаны на сульфатизацию при более высоких температурах по сравнению с H2S04. Но принципиального различия в действии МеНьОч и H2SO4 нет.

Сплавление, например, сподумена с KHSO4 с последующим извлечением растворимых солей применялось в довоенной Германии [1, 9, 10], однако оно не давало каких-либо преимуществ в отношении эыходз или стоимости. Процесе

228

Ввиду того что силикаты и алюмосиликаты лития требуют для разложения достаточно высокой температуры, сильнолетучие кислоты не могут быть использованы, хотя имелись единичные предложения по разложению лепидолита соляной кислотой [13, 141, трифилина — соляной кислотой и царской водкой [13], а в 1903 г. на заводе в Мейвуде (шт. Нью-Йорк, США) применялось разложение предварительно сплавленного с флюсами сподумена смесью NaHS04 + NaCl [15]; действующим началом здесь был хлористый водород *.

Из применяемых обычно в химической технологии сильных кислот наиболее подходящими для разложения силикатов и других рудных материалов являются серная и плавиковая кислоты. Однако применение последней связано с большими техническими, преимущественно аппаратурными, затруднениями. К тому же в экономическом отношении обработку плавиковой кислотой такого бедного сырья, как литиевое, нельзя признать целесообразной. Поэтому естественным было стремление заменить плавиковую кислоту более дешевым реагентом. Был предложен метод разложения силикатных минералов лития, особенно лепидолита, смесью CaF2 + H2S04 [17—19]. Однако он не нашел практического применения. Сомнительна перспективность и сравнительно нового предложения [20] по разложению минералов лития кремнефтористо-водородной кислотой H2SiFe с последующим переводом получающегося при этом Li2SiFe в LiOH по реакции **:

Li2SiFe + 6NaOH = 6NaF + 2LiOH + Si02 + 2H20

Наибольшее значение для разложения литиевого сырья приобрела серная кислота, которая ранее применялась в технологии переработки лепидолита, а в настоящее время с успехом используется при получении соединений лития из сподумена. Она позволяет проводить разложение минералов при относительно высоких температурах, когда ее действие максимально эффективно.

Переработка лепидолита

На ранней стадии развития литиевой промышленности, когда основным сырьем для получения различных соединений лития являлся лепидолит, его разлагали прн нагревании с H2SO4 с получением растворимых L12SO4 и сульфатов других щелочных метал-

этот был периодическим и использовался для разового производства солей лития. Способ разложения минералов лития гидросульфатом калия, разработанный много позднее в США [3], также не является удачным, так как при сплавлении в растворимую форму переходят многие примеси. В настоящее время KHSO4 применяют только при извлечении лития из африканского лепидолита [12].

* Позднее [16] была исследована реакция взаимодействия порошкообразного лепидолита непосредственно с газообразным НС1 при температуре ~935°С, близкой к плавлению минерала. Было показано, что образующийся LiCl может быть дистиллирован и конденсирован в виде чистого твердого продукта.

** Большую часть LiOH можно затем получить э виде водного раствора, а из прследиего осадить LijCOj,

лов, а также большого количества сульфата алюминия [21—29]. Для получения чистых соединений лития необходимо было проводить сложную очистку растворов, что являлось источником многочисленных технологических потерь.

Ниже описаны три метода переработки лепидолита, которые в прошлом имели промышленное значение.

1. По методу Ф. Фильзингера [26], применявшемуся на одном из германских заводов в Берлине и известному как метод Фильзингера— Шеринга [13, 15, 30, 31], тонкоизмельченный лепидолит смешивали с теплой концентрированной серной кислотой до кашицеобразного состояния, а затем нагревали до комкования в каменной ванне, вмонтированной в пламенную печь. После прокаливания комков для удаления избытка серной кислоты и образовавшегося из минерала фтористого водорода полученный спек обрабатывали водой в освинцованных реакторах. Нерастворимый остаток (S1O2 и неразложившийся лепидолит) после отделения раствора фильтрованием обрабатывали содой для получения жидкого стекла (побочного продукта), а раствор (сульфаты алюминия и щелочных металлов) упаривали до выделения из него двуокиси кремния. Затем к раствору добавляли сернокислый калкй в количестве, необходимом для образования квасцов, которые выкристаллизовывались после упаривания раствора в медных котлах при температуре кипения. Мелкокристаллический осадок калиевых квасцов центрифугировали (в нем концентрировались рубидий и цезий).

Далее для более полного удаления алюминия из растворов сульфатов к растворам при кипячении добавляли известковое молоко; осаждавшуюся при этом гидроокись алюминия отфильтровывали, а фильтрат обрабатывали хлористым барием для удаления SO", упаривали досуха и смесь сухих хлоридов обрабатывали абсолютным этанолом, в результате чего NaCl и КС1 оставались в осадке, a LiCl вместе с СаС1г переходили в раствор. После удаления спирта осадок растворяли в воде, раствор обрабатывали карбонатом аммония для осаждения кальция в виде СаС03 и сульфидом аммония для осаждения примеси тяжелых металлов. Из очищенного и отфильтрованного раствора карбонатом аммония осаждали чистый карбонат лития.

2. По методу Г. Петерсона [27], применявшемуся на заводах в Саксонии [13, 15, 30], лепидолит сплавляли с углем в пламенной печи в однородную стекловидную массу, которую для измельчения гранулировали в холодной воде (уголь при этом отделялся). После измельчения гранул массу обрабатывали равным весовым количеством серной кислоты (р= 1,7 г/см3) и медленно, в течение нескольких суток, упаривали в освинцованных чанах при перемешивании. После многократной обработки сухого остатка водой при кипячении, после декантации и фильтрования объединенные фильтраты упаривали до плотности 1,38 г/см3, после чего проводили кристаллизацию квасцов калия (рубидия и цезия); в фильтрате

230

(маточном растворе) оставались сульфаты калия, лития и алюминия. Для удаления остатков алюминия в виде квасцов к маточному раствору добавляли поташ. После выделения квасцов раствор отфильтровывали и упаривали до плотности 1,32 г/см3, в результате чего практически весь калий кристаллизовался в виде сульфата калия.

Из очищенного таким образом раствора сухой содой осаждали карбонат лития, а остаток лития из маточных растворов доизвле-кали с помощью Na2HP04 в аммиачном растворе в виде фосфата лития, который прокаливали с окисью кальция. Образовавшийся спек обрабатывали водой, а затем из отфильтрованного раствора обычным путем получали карбонат лития. Карбонат лития после первого осаждения очищали

страница 57
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Скачать книгу "Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия" (3.51Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
пластик софит купить в таганроге
color eye free купить
отремонтировать вмятину на капоте
учеба для косметологов москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)