химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

олей натрия и калия, потребляемых в керамической и стекольной промышленности). К тому же известковая схема может быть осуществлена на базе цементных заводов, так как для спекания шихты пригодны обычные цементные печи [15].

Однако известковая схема имеет и ряд серьезных недостатков. Прежде всего, для ее осуществления необходимы богатые по содержанию Li20 концентраты во избежание разубоживания и без того бедной шихты, а также высококачественный известняк. Кроме того, многие операции технологического процесса энергоемки: тонкий помол компонентов шихты и большого количества спека, очень твердого вследствие спекания при высокой температуре и с трудом поддающегося последующей переработке; упаривание больших объемов разбавленных растворов, образующихся вследствие ограниченной растворимости LiOH ***. Все это приводит к тому, что для известковой схемы характерен завышенный объем оборудования, необходимого для реализации технологического процесса; к тому же аппаратуру на некоторых участках трудно обслуживать, например, вследствие способности шламов после выщелачивания схватываться [15, 87].

Несмотря на то что два важнейших современных метода переработки сподумена — сернокислотный и известковый — обеспечивают всю потребность США в карбонате и гидроокиси лития, извлечение лития из его руд считается критической проблемой. Было показано [54], что при переработке концентратов сподумена, содержащих 5—6% Li20, выход лития в готовый продукт по

* В оборотном маточном растворе концентрируются также рубидий и цезий [53], но сподумен не содержит заметных количеств этих элементов, н сведений о том, что они попутно извлекаются, не имеется.

** Можно, конечно, получать по навестковой схеме те или иные соедннення лития, мннуя [86] стадию выделения LIOH · Н20, но обычно различные соли лития получают через Li2C03; для производства же последнего предпочтительнее другие схемы — рассмотренная сернокислотная или сульфатная (см. стр. 257). *** По этой ж* причине уменьшается извлечение лнтия в готовый продукт.

247

сернокислотной схеме составляет максимально 90%, а по известковой >70%; выход же от добычи руды (с учетом потерь при обогащении) составляет соответственно 65 и 50%. Исходя из уже имеющихся достижений и требований современной металлургии, такой выход является, конечно, неудовлетворительным.

Однако, как было отмечено выше, сернокислотную схему переработки сподумена удалось применить непосредственно к его рулам, и это явилось большим достижением в технологии соединений лития. С переработкой сподумена по известковой схеме дело обстоит значительно сложнее: если мыслимо устранить частные недостатки этой схемы (заменить многостадийную упарку растворов LiOH селективным осаждением лития из разбавленных растворов [15], преодолеть процессы схватывания шлама), если можно удешевить ее за счет комплексного использования других полезных щелочных металлов, то возможности для радикального преодоления трудностей, связанных со стадией разложения минерала, следует признать ограниченными. Этим можно объяснить настойчивые высказывания [54, 88] о том, что известковую схему целесообразнее применять к переработке не сподумена, а лепидолита. Действительно, лепидолит хорошо спекается с СаСОз при относительно низкой (900—950° С) температуре, спеки его легко выщелачиваются [39, 89—91].

Переработка африканского лепидолита с содержанием 3,5—4% Li20 по известковой схеме осуществляется на заводе в Сан-Анто-нио (штат Техас, США) [88]. Лепидолит и известняк в весовом соотношении 1 :3 совместно измельчают в шаровой мельнице мокрого помола до ~0,07 мм (200 меш) и слив мельницы с 15% твердого вещества концентрируют в сгустителе до содержания 65% твердого вещества (большой объем перерабываемого материала неизбежно требует очень емкой аппаратуры; например, диаметр сгустителя — около 30 м). Сгущенный шлам подают на спекание в трубчатую печь (d = 3,6 м, / = 99 м), работающую на газообразном топливе; продолжительность спекания — 4 ч. Спек с температурой 860° С (на выходе из печи) гасят в потоке концентрированного щелока из системы противоточного выщелачивания *. Далее смесь измельчают в шаровой мельнице до —0,07 мм для последующего выщелачивания при 100° С в две стадии, после чего пульпа проходит через систему противоточных промывных сгустителей, в которых отмывается спек. Слив из первого сгустителя обрабатывают известковым молоком для удаления алюминия, осаждающегося в виде гидратированного алюмината кальция, который отфильтровывается, а верхний слив второго сгустителя поступает на гашение спека. Отфильтрованный и осветленный раствор, содержащий гидроокиси всех щелочных металлов, упаривают под вакуумом в трехкорпусном выпарном аппарате, в корпусах кото-

* Это способствует удержанию Li20 в растворимой форме и предотвращает фазовые изменения в соединениях, содержащихся в спеке.

248

рого поддерживается температура 120, 90 и 60°С соответственно. Кристаллы LiOH · Н20, выделяющегося в последнем корпусе, центрифугируют и для очистки перекристаллизовывают с промежуточной вакуум-упаркой. Перекристаллизованный LiOH-H20 является товарным продуктом. Маточный раствор после отделения технического LiOH-H20, содержащий помимо LiOH гидроокиси остальных щелочных металлов (с преобладанием NaOH и КОН), перерабатывают с целью доизвлечения из него лития и использования других полезных компонентов. Для выделения лития раствор карбонизуют отходящими печными газами, осаждая карбонат лития, далее в процессе ионного обмена выделяют из раствора рубидий и цезий, после чего раствор упаривают, а затем, при удалении влаги в сушильном барабане (из нержавеющей стали), проводят грануляцию солей, выпускаемых под названием «Алькарб». Это — смесь карбонатов близких по свойствам щелочных металлов (с преобладанием К2С03), она используется в керамической и стекольной промышленности [92].

Наряду с осуществлением известковой схемы в промышленном масштабе для переработки лепидолита за рубежом продолжаются усиленные поиски путей усовершенствования известковой схемы применительно к переработке сподумена. В частности, уже сделаны предложения, направленные на снижение температуры спекания сподумена с СаС03 путем введения в шихту 10—40 вес. % лепидолита и амблигонита [93]. При добавлении лепидолита спекание можно проводить при 900—950° С, извлекая в дальнейшем 80—84% лития, тогда как из спеков, получаемых при этой температуре на трудноразлагаемых силикатах (на том же сподумене), извлечение лития не превышает 17%. Введение в шихту амблигонита позволяет проводить спекание при 800—950° С, обеспечивая последующее извлечение лития на 80—90%· Указанные предложения позволяют преодолеть трудности, связанные со стадией разложения минерала, но не являются радикальным решением вопроса. К тому же добавки фтор- или фосфорсодержащих минералов делают состав шихты более пестрым и могут осложнить переработку растворов.

Р. Штауффер [82] предлагает нагревать смесь сподумена с СаО в весовом соотношении 1 :3 в вакууме (0,01 мм рт. ст.) при 1150°С ? возгонкой и конденсацией окиси лития, из водного раствора которой затем можно кристаллизовать LiOH · Н20.

Интересна попытка заменить трудную стадию разложения сподумена известью при высоких температурах разложением известковыми растворами (автоклавный процесс). Согласно методу, разработанному в США [94], концентрат ?-сподумена, измельченный до —0,1 мм, смешивают с окисью кальция в весовом отношении 1 :2 и водой и в течение 2 ч пульпу нагревают при 190—200°С в автоклаве. При этом происходит реакция

Li20 · А1203 · 4Si02 + 4СаО + 4Н20 = 2LiOH -f 2А1(ОН)3 + 4(СаО · Si02)

249

Образующийся разбавленный (1—4%-ный) раствор гидроокиси лития загрязнен гидроокисью натрия, алюминием, частично переходящим в раствор в виде NaA102 (большая часть алюминия и кремний в раствор не переходят), и небольшим количеством кальция. Поэтому раствор очищают от примесей карбонизацией с помощью С02. При этом гидроокись натрия переходит в Na2C03, а NaA102 гидролизуется с образованием NaOH и осадка гидроокиси алюминия; таким образом, алюминий практически полностью удаляется (кальций же осаждается в виде СаС03). После фильтрования раствор упаривают и повторно карбонизуют уже для выделения карбоната лития, который после промывки горячей водой и сушки является готовым продуктом. Описанный метод дает выход лития из сподумена в готовый продукт > 80% и может рассматриваться как один из вариантов известковой схемы [95].

В последние годы возник интерес к применению в технологии переработки силикатных минералов лития (на стадии их разложения) едкого натра в гидротермальных [96, 97] или обычных гидрометаллургических условиях [96, 98]. Как показывают выполненные исследования [96], разложение едким натром применимо не только к ?-сподумену, но и к предварительно прокаленным при 680, 980 и 850° С петалиту, эвкриптиту и лепидолиту соответственно; однако использование едкого натра вместо извести не дает убедительных преимуществ и нуждается в дальнейшем изучении.

Совершенно новым и простым является вариант щелочного метода переработки ?-сподумена, предусматривающий получение карбоната лития в результате автоклавного выщелачивания этого минерала концентрированным раствором Na2C03 при 200° С [99]. Продуктами реакции являются карбонат лития и алюмосиликат натрия, которые под давлением обрабатываются двуокисью углерода для перевода Li2C03 в растворимый LiHC03. Раствор последнего после отделения от нерастворимого остатка алюмосиликатов декарбонизуют нагреванием при 90° С с выделением Li2C03 и возвращением в процесс С02. Этот вариант щелочного метода явился основой технологической схемы заводской установки (мощностью 2300 ? Li2C03 в год), построенной в Канаде в 1962 г. фирмой «Квебек Литиум», которая считает новую схему* перспективной и способной обеспечить выпуск очень дешевых соединений лития с возможным экспортом их даже в США.

В настоящее время показано [99], что автоклавное выщелачивание лития растворами соды можно распространить на любые силикатные литийсодержащие материалы** и организовать на основе д

страница 62
< 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
капли oftyll'a
ручки для мебели хромированные
котеджный поселок пансионата петрово дальнее
http://taxiru.ru/nakladka-bokovaya/

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
(19.11.2017)