химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

путем растворения в холодной воде при дабавлении к раствору Са(ОН)г; раствор отфильтровывали, вновь концентрировали до плотности 1,38 г/см3 и из него еще раз чистой сухой содой осаждали карбонат лития.

3. По методу У. Шиффелина и Т. Каппона [28], который использовался в США [13, 15, 30], тонкоизмельченный (~0,09 мм) лепидолит смешивали в стальном реакторе с концентрированной серной кислотой, взятой в количестве 110% (от массы минерала). Смесь выдерживали в течение 30 мин, а затем медленно, в течение более 8 ч, нагревали от ПО до 340° С по специальной прописи с фиксированной по времени выдержкой при определенных значениях температур (степень разложения минерала достигала 94%). Скомковавшуюся массу еще в теплом состоянии обрабатывали водой, и, если из раствора выделялась двуокись кремния, ее отфильтровывали. В раствор переходили соли всех щелочных металлов, алюминия, марганца и железа. Для удаления алюминия в раствор вносили сульфат калия в количестве, рассчитанном на образование калиевых квасцов, первые порции которых особенно богаты рубидием и цезием, так что, проводя дробное выделение квасцов, можно было получать концентрат соединений рубидия и цезия. После отделения квасцов маточный раствор нейтрализовали карбонатом кальция. При этом отделяли остаток алюминия в виде гидроокиси. Далее осаждали кальций, магний, железо и марганец (щавелевой кислотой и раствором аммиака). Это обеспечивало получение чистого раствора сульфата лития. Из него с помощью карбоната калия осаждали технический* карбонат лития, который промывали и высушивали при 60° С.

В последующий период развития технологии соединений лития главные варианты сернокислого метода переработки лепидолита

* При необходимости получения из этого продукта, все еще содержащего примеси Na, К, Mg и Са, препарата фармакопейной чистоты проводили очистку по методу, предложенному более ста лет назад Л. Трустом [32]. С этой целью через водную суспензию 1л2СОз пропускали СОг: происходило образование растворимого УНСОз, концентрация которого достигала 50—60 г/л (в пересчете на Li2C03); после отделения керастворившихся примесей ТдНСОз разрушали при кипячении раствора, из которого выделялся чистый Li2COj.

881

были подвергнуты дальнейшему усовершенствованию и частично упрощению.

Согласно Т. Кеннарду и А. Рамбо [33], лепидолит следует сплавлять в стеклообразную массу при 1090° С, измельчать и уже затем разлагать серной кислотой. После фильтрования, упаривания раствора и выделения, как и в других методах, калиевых квасцов, содержащих рубидий и цезий, литий остается в растворе и может быть осажден в виде карбоната лития. Здесь обращает на себя внимание предварительное сплавление лепидолита без добавок каких-либо реагентов, основанное [13, 21—23] на способности минерала относительно легко и полно разлагаться после такой предварительной обработки не только серной, но и соляной кислотой. Причина данного явления не выяснена до сих пор (очевидно, она связана с изменением структуры минерала под влиянием термического воздействия), но подобное же явление наблюдается у берилла и некоторых других силикатных минералов.

В Советском Союзе Е. С. Бурксер и сотр. [34] также сульфати-зировали измельченный плав лепидолита, выщелачивали водой и отфильтрованный раствор упаривали до плотности 1,38 г/см3, в результате чего выделялись квасцы (для-полноты их осаждения в раствор вносили соли калия). Остаточный алюминий из раствора удаляли поташом в виде гидроокиси, которую затем отфильтровывали. В процессе последующего концентрирования раствора до плотности 1,34 г/см3 выделялись сульфаты калия и натрия. Из фильтрата содой осаждали карбонат лития, а доизвлечение лития из маточного раствора проводили в виде фосфата лития. Данные исследования явились развитием метода Петерсона; извлечение лития в карбонат составляло 50—70%, а в случае предварительного сплавления концентрата лепидолита с добавками (0,1— 0,2 вес. части К2СО3 на 1 вес. часть концентрата) оно поднималось до 70—82%.

В СССР лепидолит без предварительного сплавления разлагали [35] серной кислотой (100% к весу концентрата) при медленном повышении температуры до 320—330° С; остывшую массу обрабатывали водой, раствор солей после фильтрования упаривали до выделения квасцов и после их отделения нейтрализовали карбонатом калия, очищая от железа. После упаривания раствора проводили дальнейшую кристаллизацию квасцов, которые отделяли, а фильтрат обрабатывали карбонатом натрия или калия для полного удаления алюминия. Последующая обработка раствора не отличалась от описанной выше [34]. Рубидий и цезий концентрировались в квасцах.

В последнее десятилетие интерес к изучению и усовершенствованию сернокислотного метода переработки лепидолита значительно повысился, особенно во Франции и США. Наряду с вариантами, рассчитанными на разложение концентратов лепидолита серной кислотой [36—39], разработаны и такие, которые предусматривают непосредственную переработку бедных лепидолитовых руд.

232

По одному из этих вариантов [40] измельченную до 100—· 200 меш руду с содержанием ~0,6% лития обрабатывают 65— 75%-ной серной кислотой (взятой из расчета 0,47 л на 1 кг руды), нагревают при слабом перемешивании в течение 4 ч при 165°С, а затем после охлаждения смесь выщелачивают водой и добавляют карбонат кальция для доведения рН раствора до 4. После этого раствор отфильтровывают, а осадок промывают водой. В раствор переходит 92% лития от содержащегося в руде, и концентрация лития в растворе составляет примерно 3,5 г/л. Такой раствор очищают от примесей алюминия и тяжелых металлов, добавляя известковое молоко, осадок отфильтровывают, в фильтрат добавляют карбонат натрия до рН = 10—11 и вновь отделяют осадок. Очищенный раствор упаривают до содержания лития ~8,5 г/л и выделяют 1Л2СО3; извлечение лития из руды составляет 78%·

Если процесс разложения рудного материала проводить в тонком слое без перемешивания в атмосфере водяного пара, предварительно нагретого до температуры реакции и подаваемого с такой скоростью, чтобы концентрация воды оставалась в обрабатываемой смеси практически постоянной, общее извлечение лития из руды может быть повышено до 88%· Из твердого остатка (со стадии выщелачивания) дополнительно выделяют сульфат алюминия, калиевые квасцы и соли рубидия и цезия.

По другому варианту [41], измельченную до 10—20 мм лепидо-литовую руду с низким содержанием лития после кратковременного и резкого нагревания до 800—900° С рекомендуется обрабатывать разбавленным раствором серной кислоты (100—400 г/л), при этом происходит капиллярное выщелачивание лития. Этот процесс можно проводить в колонках, добиваясь полного извлечения лития при расходе 1 л раствора серной кислоты (200 г/л) на 1 кг руды. Содержание лития в получаемом сульфатном растворе составляет примерно 4 г/л; литий выделяют из него в виде Li2C03.

Новым в переработке лепидолита является использование на стадии его разложения вместо H2SO4 серного ангидрида. Рекомендуют [42] обрабатывать лепидолит в течение 1—2 ч при 600— 900° С током S03, получаемого непосредственно перед реакцией разложения в результате взаимодействия S02 и кислорода воздуха в присутствии платинового катализатора. Носителями серного ангидрида могут быть азот, аргон или другие инертные газы. Обработанный серным ангидридом материал выщелачивают водой, в дальнейшем от раствора сульфата лития переходят с помощью ВаС12 к раствору хлорида лития, который упаривают досуха; из сухого остатка LiCl экстрагируют н-амиловым спиртом, очищая *аким образом соль от примесей. Извлечение лития составляет Примерно 90%; растворитель легко регенерируется испарением в слабом токе сухого азота.

Оригинальным оформлением сернокислотного метода переработки лепидолита является извлечение из него лития при исполь-

983

зовании катионитов с функциональной группой —S03H [43, 44]. Первоначально лепидолит измельчают и прокаливают при 850— 1200° С, а затем охлаждают в воде и перемешивают при комнатной [43] температуре или при 95—120° С [44] с сульфокатионитом, размеры частиц которого немного больше размеров минеральных частиц, при молярном отношении лития в минерале к общей ионообменной емкости смолы по литию, равном 0,5: 1 [44]. Смолу отделяют от минерала грохочением [43], а затем десорбируют литий с помощью растворов нитратов или хлоридов натрия или калия, растворов серной или соляной кислот [43] (например, обрабатывая смолу 2—4 и. раствором НС1 [44]).

Метод переработки лепидолита на основе его разложения серной кислотой позволяет относительно полно и просто извлекать попутно (концентрировать) рубидий и цезий, и в этом его главное достоинство. В принципе, он пригоден и для переработки цинн-вальдита и других литиевых слюд, которые являются относительно легко разлагаемыми алюмосиликатами.

Переработка сподумена

Практика применения сернокислотного метода переработки лепидолита в Германии показала, что из этого минерала литий извлекается далеко не полностью. Еще хуже протекало разложение сподумена [45], который требовалось предварительно сплавлять с содой *, плав измельчать, а затем уже обрабатывать его серной кислотой и прокаливать массу до удаления S03. При этом разложение не только не было полным, но протекало длительно и сопровождалось переходом в раствор после выщелачивания большого количества примесей, что сильно осложняло очистку растворов. Практика, казалось, оценила сернокислотный метод переработки сподумена как совершенно бесперспективный [47]. Однако положение резко изменилось, когда в 1950 г. исследования привели к разработке совершенно нового варианта [48] извлечения лития из сподумена с помощью серной кислоты, основанного на использовании ?-модификации этого минерала. Согласно Р. Эллестеду и К. Льготу [48], ?-сподумен нагревают необходимое время в интервале температур 1000—1350° С для получения ?-сподумена и последний обрабатывают небольшим избытком (130—140% по отношению к теоретическому количеству) серной кислоты (р = 1,84 г/см3) при 250° С, чтобы осуществить замещение ионов Li+ в сподумене на Н+. Источником ионов Н+ является H2S

страница 58
< 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
аренда экрана для проектора уфа
Компания Ренессанс: лестницы на второй этаж в магазине фото - надежно и доступно!
стул изо оптом
центр хранения ваших вещей

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
(10.12.2016)