химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

омбината Трона — 1800 ? концентрата [70].

242

Щелочные методы переработки

В щелочных методах переработки литиевого сырья используют окислы и гидроокиси металлов, а также соли, действующие как основания (обычно карбонаты щелочных, и щелочноземельных металлов). Целью этих методов является разрушение минералов и освобождение окиси лития, которая в дальнейшем обычно извлекается в виде гидроокиси, но иногда переводится и в соли лития. В последнем случае щелочные методы разложения, как правило, утрачивают самостоятельный и приобретают вспомогательный характер, служат только для подготовки сырья к последующей обработке кислотами. Здесь не представляется возможным описывать эти методы. Ограничимся указанием на то, что еще И. Берцелиус [73], а затем и другие исследователи [13, 15] рекомендовали сплавлять сподумен с гидроокисью калия и далее обрабатывать плав азотной кислотой. В наше время было предложено [74, 75] разлагать амблигонит едким натром с последующей обработкой образующегося фосфата лития серной кислотой. Начиная с А. Арфвед-сона [76], неоднократно использовали карбонат калия как реагент для разложения лепидолита перед обработкой его серной кислотой. В частности, предварительное разложение этого минерала карбонатом калия успешно применяли отечественные исследователи [34, 77] в сернокислотном методе переработки лепидолита на соединения лития, рубидия и цезия. Хорошими вспомогательными реагентами являются карбонат и окись кальция [30, 78].

Переработка силикатных минералов

Еще в 30-х годах прошлого столетия было показано [73, 79— 81], что лепидолит можно разлагать при прокаливании с известью и извлекать литий из получающегося спека не только раствором серной кислоты, но и водой (предполагалось, однако, что в дальнейшем ходе процесса литий будет выделяться не в виде гидроокиси, а, как обычно, в форме карбоната [73, 79]). С помощью окиси кальция оказалось возможным разлагать и другие минералы лития.

После второй мировой войны большое значение в производстве соединений лития приобрела переработка сподумена на основе разложения его концентратов при спекании с известью или известняком (принципиального различия в применении СаО и СаСОз не существует, так как при высоких температурах взаимодействия сподумена с СаС03 последний диссоциирует с образованием СаО и С02). При последующем выщелачивании спека водой можно получить раствор гидроокиси лития, которая после упаривания раствора выкристаллизовывается в виде LiOH-H20. Это не означает, что в спеке образуется свободная Li20, вытесняемая из силикатного минерала окисью кальция, так как для перевода лития

16·

243

й раствор при выщелачивании спека требуется наличие в нем большого избытка СаО [82].

По аналогии с процессом взаимодействия алюмосиликата натрия с окисью кальция [83] можно представить реакцию разложения сподумена окисью кальция в следующем виде:

Li20 · А1203 · 4Si02 + 8СаО = Li20 · А1203 + 4(2СаО · Si02)

Образование ЬлгО-АЬОз и 2Ca0-Si02 подтверждается и работами по изучению взаимодействия окислов лития, алюминия и кальция при высоких температурах [84].

В таком случае становится понятной необходимость избытка СаО в спеке при его выщелачивании, так как только при этом условии литий из труднорастворимого алюмината может перейти в раствор в виде LiOH:

LljO-AljOa (тв.) + Ca(OH)j (раствор) - 2LiOH (раствор) + СаО · А1203 (тв.)

Так как в сподумене в качестве примеси постоянно присутствуют алюмосиликаты натрия и калия, дающие при спекании алюминаты натрия и калия, то в соответствии с рассмотренной реакцией при водной обработке спека в раствор вместе с гидроокисью лития переходят также гидроокиси натрия и калия (некоторое количество натрия и калия оказывается в растворе и в виде их алюминатов). В процессе упаривания раствора происходит освобождение выделяющегося LiOH-H20 от растворимых соединений натрия и калия.

При переработке сподумена путем разложения его известью используют богатые концентраты этого минерала, содержащие 5—6% L12O (чтббы по возможности повысить долю Li20 в спеке) и высококачественный (с минимальным содержанием кремния) известняк *. Важное значение для процесса спекания имеют степень измельчения компонентов шихты и тщательность их смешения, так как реакция взаимодействия сподумена с СаО протекает в твердой фазе.

Обычно [15] перед шихтованием известняк и концентрат сподумена (в соотношении 3:1 по массе) измельчают до минус ~0,25 мм в шаровой мельнице мокрого помола** (лишь при использовании концентрата термического и флотационного обогащения предварительное измельчение исключается, так как величина частиц меньше указанной), а затем совместно доизмельчают тем же путем с последующей классификацией материала из расчета получения крупности слива классификатора не более ~0,07 мм.

* Низкое качество известняка непроизводительно повышает его расход. ** Сухой помол шихты почти не применяется, так как при ее спекании велики механические потери?

244

Спекание приготовленной таким образом шихты осуществляют в трубчатых вращающихся печах. Разложение сподумена протекает в интервале температур 1150—1250°С по реакции:

LijO · AI2Oj · 4Si02 + 8СаСО„ - LiaO · AI203 + 4(2CaO · Si02) + 8C02

При этом в процессе спекания температура строго контролируется, так как превышение ее оптимального значения ведет к размягчению шихты и образованию настылей, нарушающих нормальный режим работы печи и уменьшающих степень извлечения лития.

По выходе из печи спек гасится водой или оборотными растворами, причем при гашении, естественно, происходит и частичное выщелачивание спека. После измельчения спека в шаровых мельницах мокрого помола (в замкнутом цикле с классификатором) до величины частиц ~0,15 мм производят обезвоживание спека на вакуум-фильтре или сгущение его. Последующее выщелачивание проводят при 90° С в несколько стадий при отношении т:ж = = 1:3. Отфильтрованный шлам после многократной противоточ-ной промывки поступает в отвал*, так как содержит не более 0,10—0,15% Li20, а раствор гидроокиси лития с содержанием

10 г/л Li20 упаривают под вакуумом в несколько стадий. На первой стадии, когда объем раствора уменьшится примерно в 10 раз, выделяются в осадок соединения кальция и карбонат лития, которые отфильтровывают (и затем выщелачивают водой для извлечения лития); раствор же упаривают до плотности 1,17— 1,20 8/см3. При охлаждении до 40—50° С из него выделяется большая часть гидроокиси лития в виде моногидрата, отделяемого центрифугированием. Промывкой кристаллов LiOH · Н20 на центрифуге обычно достигается их очистка, хотя иногда требуется перекристаллизация. Для перекристаллизации кристаллы растворяют в дистиллированной воде при нагревании до получения раствора с содержанием 160 г/л LiOH. Раствор фильтруют в горячем состоянии, после чего проводят кристаллизацию LiOH-H20 при '40° С. Маточный раствор с содержанием 120 г/л LiOH поступает иа очистку следующей партии технического продукта [15].

Описанные выше принципы переработки сподумена являются основой и содержанием технологической схемы, получившей название известковой. Эта схема (рис. 20) используется на крупнейшем литиевом заводе в Санбрайте (штат Виргиния, США) производительностью 8000 ? гидроокиси лития в год [3].

Концентрат сподумена (~6% LiaO) и известняк раздельно измельчают в шаровых мельницах мокрого помола до ~0,07 мм, пульпу их смешивают, сгущают и подают во вращающуюся трубчатую печь (габариты этой печи: d = 3,5 м, /=120 м), работающую на пылевидном топливе. Спек измельчают в шаровой

* Шлам содержит до 50% 2СаО · Si02, а также 2CaO-Fe203, ЗСаО-А1203 в СаСОз и после дополнительной обработки может найти применение как вяжущий строительный материал [85].

249

мельнице с добавлением слива сгустителя. Мельница работает ? замкнутом цикле с классификатором, и слив его идет на дальнейшее выщелачивание в реактор. Из реактора пульпа поступает в сгустители; при этом пески первого сгустителя промывают противотоком в пяти последовательно включенных сгустителях, а из

Концентрат сподумена I Мокрое измельчение |-

Пильпа

i_

Известняк

I

Мокрое измельчение \ _Пульпа

\Смешение\

Пульпа IСпекание \

•л Мокрое измельчение i

-з:-

I выщелачивание \

Г

Пески

-| / сгущение

III сгущение}* Слив Пески

Пески

?

Слив-

IIV сгущение \

Слив

Пески

—»-| V сгущение | Пески Слив-

Слив i Фильтрование i

II

- Раствор Кек

?_L_, \

>| Упаривание | f/и? выщелачи-

* воние) I Кристаллизацм \ 3

г^чнь/й

VI сгущение

Слив

Пески \

( в отвал)

I Центрифугирование |

?????,?

ыон-нго

Mamt раствор

Рис. 20. Технологическая схема переработки сподумена известковым методом на заводе в Санбрайте (США).

последнего отмытые водой пески поступают в отвал. Концентрированный раствор гидроокиси лития из первого сгустителя после осветления направляется на упаривание и кристаллизацию LiOH · Н2О, кристаллы которого после центрифугирования имеют влажность 30% и обезвоживаются во вращающейся печи. Маточный раствор после кристаллизации возвращается на упаривание для доизвлечения лития. Так как многократный оборот маточного раствора приводит к накоплению в нем гидроокисей натрия и ка-

246

лия, а также алюминатов натрия и калия *, периодически необходимо выводить его из цикла (с утилизацией), чтобы не загрязнить готовый продукт.

Известковая схема, рассмотренная на примере переработки сподумена, имеет ряд достоинств, из которых главным является возможность прямого получения гидроокиси лития как первичного продукта литиевого производства **, и она выгодна тогда, когда это соединение выпускается в качестве товарного продукта [53, 54], поскольку ни одна другая схема такой возможности не дает. Другими достоинствами метода разложения известью являются: его универсальность (он применим практически для любого литиевого сырья), доступность и дешевизна применяемых реагентов, возможность использования любого топлива и отходов производства (шламы — для производства вяжущих строительных материалов, маточные растворы после кристаллизации LiOH · Н20 — для получения с

страница 61
< 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
кпс-1м 60 -но-эм 220 подключения
уличное меню для ресторана
лшвы лдфыышл
шумогаситель для вентиляции 80

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
(21.08.2017)