химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

анного способа разложения сырья непрерывный процесс получения чистого карбоната лития с выходом >90% и в каче-

* Ее, очевидно, можно назвать карбонатной. ** Петалит, эвкриптит, лепидолит (предварительно прокаленные при 680, 980 и 850°С соответственно), смесь ?-сподумена с полевым шпатом, кварцем, а также другие руды и концентраты.

250

стве побочного продукта — алюмосиликата натрия (в форме жадеита, Na-цеолитов и канкринита).

Переработка фосфатов лития

Щелочные методы переработки фосфатных минералов лития долгое время не имели самостоятельного значения. В литературе обсуждались лишь возможные пути получения соединений лития из нерастворимых фосфатов, главным образом в связи с эксплуатацией уникального [100] соляного месторождения Калифорнии (оз. Сирлс), которое дает ежесуточно более 1800 ? [101] различных солей щелочных металлов и до 680 г [70] в год соединений лития.

Наибольший интерес представляет автоклавный процесс, рекомендованный для переработки ликонса (см. стр. 241). Сущность его в следующем [102]: дилитийнатрийфосфат в смеси с гидратиро-ванной окисью кальция и водой нагревают в автоклаве под давлением 45 атм, в результате получают в растворе NaOH и в осадке Li4Ca(P04)2. После отделения осадка и промывки водой его обрабатывают в автоклаве (23 атм) водным раствором хлорида кальция. Образовавшийся осадок Са3(Р04)2 отделяют от раствора LiCl, который поступает на переработку для получения очень чистого LiCl.

Несмотря на то что для извлечения лития из Li2NaP04 применяется другой процесс (см. выше), рекомендуемый путь переработки также заслуживает внимания, так как предполагает использование максимально доступных и дешевых материалов. Нужно отметить еще и простоту возможной технологической схемы переработки *.

Как показано Р. Шрауфом [104], автоклавный процесс разложения нерастворимых фосфатов лития с помощью гидроокиси кальция применим и для селективного извлечения лития из его фосфатных минералов — амблигонита и литиофилита.

Методы переработки, основанные на взаимодействии минералов со средними солями

Для разложения литиевого сырья с помощью этих методов могут быть применены только те соли, которые термически устойчивы в конкретных температурных условиях технологического процесса. Этими солями являются хлориды и сульфаты преимущественно щелочных и щелочноземельных металлов.

* Возможна переработка фосфатов лития типа LiMM'PCU (? и М' — катионы лития или других щелочных металлов) и на основе их разложения в твердо-фнзном процессе [103]. Для этого рекомендуется их спекание прн 1000—1250° С СО смесью СаО и А120з (можно применять известняк и боксит) в соотношении от 1:1:2 до 1:2:6 и выщелачивание измельченного спека горячей водой при т:ж = 1:6 (в присутствии свободной СаО). Выход лития — 90%. Реакции протекают с образованием промежуточного соединения Li20 · А1203> а также солей -"Кальция; последние можно использовать в стеклокерамическом производстве и как удобрения.

251

Из хлоридов в качестве реагентов для разложения минералов лития были испытаны наиболее доступные и дешевые хлориды натрия, калия и кальция. Однако применение NaCl в гидрометаллургии лития оказалось неприемлемым, так как относительно удовлетворительные результаты могут быть достигнуты лишь в условиях образования расплава, который после охлаждения застывает в крайне твердую камнеобразную массу, мало пригодную для последующей переработки. Использование КС1 дает лучшие результаты, и в достаточно широком диапазоне температур (720—750° С [105]; 700—950° С [106]; 600—950° С [107]) он оказался эффективным реагентом для извлечения лития из лепидолита.-Однако он не обеспечивает удовлетворительной степени извлечения лития при переработке сподумена [108]. Хлорид кальция пригоден [109, ПО] как для разложения лепидолита, так и сподумена. Для разложения лепидолита последний рекомендуется смешивать с СаС1г, взятым в количестве 100—300% (по массе), и нагревать при 780—940°С. После обработки остывшего плава водой получается технический раствор хлорида лития [108], из которого литий можно выделить любым из известных способов. При переработке сподумена взаимодействие его с СаС12 требует более высоких температур, особенно если предполагается возгонка образующегося LiCl. Можно, например, нагревая сподумен с СаС12 (4:1 по массе) при 800—1200° С в вакууме (2,5—5 мм рт. ст.), перевести до 96% лития из минерала в хлорид, который в этих условиях возгоняется и может быть извлечен экстракцией из сконденсированных продуктов реакции [109]. Хотя этот метод пока не нашел промышленного применения, главным образом из-за трудностей улавливания продуктов реакции, содержащих LiCl, и очистки последнего, он оценивается [111] как перспективный *.

Использование сульфатов различных металлов для разложения минералов лития началось более 100 лет назад. Имелось в виду получение растворов сульфата лития, из которых после очистки можно было бы с помощью карбонатов аммония, натрия или калия выделить Li2C03. В этой связи появились рекомендации спекать лепидолит с FeS04 [79], CaS04 [112, 113], MgS04 [114, 115] и другими сульфатами щелочноземельных (BaS04) и щелочных (K2S04, Na2S04) металлов [30, 45, 116, 117].

Большое значение для развития технологии соединений лития имело предложение В. Вадмана [116] использовать для разложения лепидолита сульфат калия. Выяснилось, что при спекании лепидолита с K2S04 разлагается не весь комплекс минерала, и в растворе после выщелачивания спека горячей водой оказываются лишь сульфаты лития, калия и небольшое количество сульфата марганца, легко удаляемого с помощью едкого кали; из такого раствора уже возможно осаждать чистый карбонат лития. Вадман

* Методы извлечения лития из его минералов, основанные иа обработке их растворами хлоридов, уступают по эффективности методам, предусматривающим разложение при высоких температурах.

353

считал, что реакция взаимодействия лепидолита с сульфатом калия является типично количественной и аналогична той, которая имеет место в водных растворах при пермутитном способе очистки воды.

Позднее спекание с K2S04 было распространено и на другие минералы лития. По Г. Белею и А. Сиджвику [117], литиевые минералы спекаются (сплавляются) с сульфатом калия при температуре не выше 1500°С (в зависимости от природы минерала), и образующийся в спеках сульфат лития извлекается водой; после предварительного частичного отделения из раствора избыточного ?4?04* литий осаждается в виде Li2C03. Было замечено, что количество сульфата калия, взятого для реакции, значительно убывает после ее окончания: калий как бы замещает литий, переходящий из минерала в сульфат лития, разрушения же минерала с переходом кремния и алюминия в раствор не наблюдается. При этом реакция протекает настолько полно, что было даже высказано мнение (правда, поспешное) об использовании ее для простого и быстрого аналитического определения лития в виде Li2S04.

Следует заметить, что возможность разложения солями щелочных металлов (в частности, сульфатами) силикатов и алюмосиликатов лития, встречающихся в природе, вытекала из результатов минералогических исследований, выполненных еще в 80-х годах прошлого столетия. Однако значение этих исследований для технологических целей не было своевременно оценено. Более того, первые попытки использовать средние соли для разложения минералов лития не нашли поддержки, и когда после первой мировой войны в Германии возник вопрос о выборе наиболее выгодного метода переработки минерала, большинство специалистов высказалось за применение серной кислоты, разлагающей весь рудный материал [45]. Однако разложение серной кислотой давало посредственные результаты, и безвозвратные потери лития были велики. Поэтому Германским металлургическим обществом в конце 20-х годов были специально организованы поисковые работы [30] с целью выбора наиболее эффективных средних солей для разложения лепидолита. В итоге изучения взаимодействия лепидолита с NaCl, КС1, NH4C1, СаС12, Na2S04, K2S04, CaS04, BaS04, FeS04 и некоторыми другими солями лучшим по выходам и экономичности был признан сульфат калия. В результате все старые методы были забракованы, и заводы Германского металлургического общества перешли к использованию K2S04** для разложения лепидолита [116].

% * Например, кристаллизацией после упаривания раствора.

** Предложенные вскоре [114, 115] методы спекания лепидолита с MgS04 Se имели значения, так как внесение в шихту этой соли создает в дальнейшем 'трудности разделения лития и магния. В настоящее время рекомендована переработка лепидолита на основе его взаимодействия с сульфатом алюминия [118], который в процессе разложения при 600—850° С выполняет роль сульфатизирую-Йего агента, переводящего литий из минерала в Li2S04.

853

Наиболее дальновидная оценка метода переработки минералов лития на основе их взаимодействия с сульфатом калия принадлежит ?. Н. Соболеву [119], который, исходя из анализа мировой практики и результатов собственных исследований, указывал, что спекание (сплавление) с K2SO4 приложимо ко всем минералам лития и может быть осуществлено в механических печах в диапазоне температур 920—1500° С (в зависимости от природы и качества сырья) с извлечением 98% лития на стадии разложения. Действительно, на основе взаимодействия с сульфатом калия можно перерабатывать на соединения лития не только силикатные, но и фосфатные минералы, например амблигонит, который легко сплавляется с сульфатом калия без предварительного тщательного измельчения. После обработки плава водой и упаривания раствора он легко освобождается от большей части сульфата калия кристаллизацией, после чего литий можно осаждать в виде карбоната. Если же предварительно осуществить конверсию L12SO4 в LiCl путем обработки сульфатных растворов хлоридом калия [4, 120], то отделение лития от калия оказывается более полным и повышается выход лития в карбонат.

Однако наибольшие возможности рассматриваемого метода, получившего название сульфатного метода переработки минералов лития, были выявлены применительно к сподумену, лепидолиту и циннвальдиту

страница 63
< 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
шинглас джаз индиго
шкаф для сумок шр-28
дизайнерские шкафы металлические
полная медкомиссия на оружие в южном округе

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
(24.09.2017)