химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

атов^ Мфи/,ьтрование \—i

>ли гг.-- -1 г--I

NaQHi Осаждение железа (КгСОд)1 и алюминия

i—? Промывка \*— вода

I Фильтрование

—? ?—

Раствор Ai(OH)3"Fe(OH)3 _¦* I-1- »

I Упаривание |

Остаток (отвал)

I Промывная \Лвода—»

Кристаллизация глазерита

\ Центрифугирование \ \Раствар1А ^Sj 04

0саждени%

3K2S04- Na2sq4

карбоната

Насыщенный раствор Na2COa

I

1 Декантация) \ Центрифу^рованиё

Маточныйраствор

'?1

кристаллизация мирабиАитд ^ »"' -~ I Центрифугирование \

Моточный раствор

?

Na2S04 · 10Н2О

I

{Конверсия в KjSQ, или в отвал)

Г

ы2со3

I

LI2С03 Промывная вода

I Сушка I (на приготовление раствора NajCOg)

L12C03

Рнс. 21. Технологическая схема переработки сподумена сульфатным методом.

помощью едкого натра или карбоната калия. Очищенный раствор сульфатов щелочных металлов в дальнейшем может быть переработан различными способами с целью выделения лития в форме Li2C03.

* Для полноты отделения железа необходимо предварительно провести окисление Fe2+ в Fe3+.

258

В одном из вариантов (рис. 21) используется значительное различие в растворимости Li2S04 и K2SO4. Раствор упаривают до начала кристаллизации сульфатов калия и натрия в форме глазерита 3K2S04 · Na2S04, который после центрифугирования применяется в качестве добавки к сульфату калия для приготовления шихты *. После отделения основной массы K2S04 и Na2S04 из раствора сульф.атов щелочных металлов, нагретого до 90° С, осаждают карбонат лития. Для осаждения можно использовать насыщенный раствор (300 г/л) Na2C03 или кристаллическую соду; расход ее обычно превышает на 10—15% теоретическое количество, определяемое уравнением:

Li2S04 + Na2C03 = Li2C03 + Na2S04

После осаждения пульпу (раствор Na2S04 и кристаллы Li2C03) кипятят около 30 мин, дают отстояться, а затем маточный раствор декантируют. Карбонат лития центрифугируют, промывают кипящей водой** и высушивают в сушильном шкафу при 130—150°С с целью понижения влажности до 0,5—1,0%. Ввиду того что растворимость Li2C03 в растворе сульфатов щелочных металлов при 90°С довольно значительна (15—18 г/л), осаждение его не бывает полным, и маточный раствор после отделения карбоната лития должен быть использован, чтобы избежать потерь лития. Лучшим способом является выделение мирабилита*** Na2SO4-10H2O при охлаждении раствора, который затем используется при выщелачивании спека, как показано на схеме. Возможно, конечно, идоосаж-дение лития из этого маточного раствора в виде Li3P04 или LiF.

Другим вариантом предусматривается осаждение Li2C03 из раствора Li2S04 (содержащего Na2S04 и K2S04) сразу после удаления из него гидроокисей алюминия, железа и магния. Маточный раствор, содержащий 6—8 г/л Li20, нейтрализуется серной кислотой (до рН = 7) и после упаривания до плотности 1,27—^-1,28 г/см3 поступает на кристаллизацию: при охлаждении до 40° С выделяется глазерит 3K2S04 · Na2S04. В глазерите содержится до 1 % Li20, но это не означает потерь лития, так как после центрифугирования 3K2S04 · Na2S04 поступает на приготовление шихты в качестве добавки к K2S04.

Сульфатный метод переработки сподумена обладает многими достоинствами. Он является селективным (в смысле избирательности извлечения лития), обеспечивает высокую степень вскрытия минерала при практически полном переходе лития в раствор в виде Li2S04 после водной обработки спеков и высокую концентрацию

* Другой путь использования глазерита — регенерация из него K2S04 в процессе конверсии хлоридом калия в растворе:

3K2S04 · Na2S04 + 2КС1 = 4K2S04 + 2NaGl

** Промывная вода может быть использована для приготовления насыщенного раствора Na2CCb.

*** Мнрабнлнт возможно использовать для конверсии в K4SO4 с помощью КС1.

969

лития во всех продуктах — от шихты * до растворов; при этом не требуется специальная очистка растворов. К этому нужно добавить простоту аппаратурного оформления процесса и безвредность на всех его стадиях. Как уже указывалось, сульфатный метод универсален и применим к переработке различных минералов лития.

Однако необходимость расходования избыточного количества сульфата калия на стадии вскрытия сподумена ** привела к выводу, что сульфатный метод его переработки хотя и представляет собой значительное достижение в технологии соединений лития, не является достаточно выгодным [2]. В литературе неоднократно -[144—149] обсуждался вопрос о возможности замены K2SO4 на Na2S04 в связи с относительной дороговизной и дефицитностью в ряде стран калийных солей. Хотя вскрытие минералов лития сульфатом натрия приводило бы к сильному загрязнению натрием производственных растворов, что затруднило бы получение чистых солей лития, считалось тем не менее, что процесс, основанный на разложении минералов Na2S04, может оказаться выгодным, поскольку литий будет осаждаться из растворов в виде 1Л2СОз содой.

Применение сульфата натрия рекомендовано для разложения амблигонита [11], литиевых слюд, в частности лепидолита в интервале температур 600—950° С [107, 150] и силикатов [151] около 880° С. Однако оказалось, что при разложении сподумена сульфатом натрия возникают трудности из-за низкой температуры плавления сульфатной части шихты, особенно при использовании вращающихся печей. К тому же эта температура недостаточна для получения высокой степени взаимодействия компонентов шихты, и таким образом выявилась необходимость в подъеме температуры плавления сульфатной массы за счет частичной замены сульфата натрия более тугоплавкими солями — K2SO4, MgS04 и сульфатами щелочноземельных металлов [149, 150, 152]. В дальнейшем было показано [124], что полнота взаимодействия сподумена с Na2S04 вообще не достигается. По данным Г. П. Александрова [127], переход лития из ?-сподумена в сульфат лития при 800— 900° С не превышает 50%, а при более высоких температурах получается твердый епек в виде полусплавленной массы, мало пригодной для последующей переработки. Значительно лучшие результаты были получены [127] при спекании сподумена при 900° С со смесью, содержащей Na2S04 и K2SO4 в соотношениях от 4 :6 до 6:4 (по массе), при весовом отношении сподумена к смеси сульфатов 1:1.

* Все другие промышленные методы разложения сподумена твердыми реагентами дают более бедную шихту и, соответственно, спек.

** Следует указать, что увеличение длительности нагревания шихты и превышение температуры за 1100—1150° С не уменьшает расхода K2SC4, так как образуется расплав, в котором возникают побочные реакции (например, растворение Li2S04 в силикате), приводящие к уменьшению содержания в плаве водо-извлекаемого лития.

260

Изучение механизма взаимодействия ?-сподумена с Na2S04, выполненное В. Е. Плющевым [153, 154], показало, что переход лития в "сульфат начинается около 700° С и почти до 900° С протекает в твердой фазе. Начиная с 900° С процесс интенсифицируется, что объясняется переходом от реакции в твердой фазе к реакции в расплаве. В дальнейшем шихта оплавляется, и это затрудняет прохождение реакции, так что выход лития не может быть существенно увеличен ни подъемом температуры до 1100° С, ни повышением расхода Na2S04. Аналогичные результаты получаются и при взаимодействии ?-сподумена с Na2S04 при температуре выше 950° С [153, 154]. Результатом взаимодействия сподумена (любой модификации) и сульфата натрия является образование ликвирующего расплава сульфатов и вязкой сплавленной массы, которые после застывания превращаются соответственно в хрупкую солевую массу (Li2S04, Na2S04) и весьма твердый стеклообразный продукт — «сподуменовое стекло»:

a-(Li, Na)Al[Si2Oe] — * ?-(??, Na) [AlSi206] —> +Na?SOf+Q->- (Li, Na)2S04 + «сподуменовое стекло»

Стеклообразный продукт реакции удерживает почти половину лития (от содержания в исходном минерале), и все попытки сдвинуть реакцию в сторону количественного перехода лития в Li2S04 оказываются безуспешными [153, 154].

Таким образом, применение одного Na2S04 для вскрытия сподумена сульфатным методом бесперспективно. Что касается частичной замены K2SO4 на Na2S04 то, несмотря на достаточное число соответствующих рекомендаций, в практике производств, работавших по сульфатному методу, эта замена себя не оправдала (если не считать случаев добавления небольших количеств Na2S04 в шихту в той форме, которая указана выше при рассмотрении принципиальной технологической схемы переработки сподумена сульфатным методом).

Одна из причин этого заключается в том, что добавление к сульфату натрия других даже более тугоплавких солей не приводит в полной мере к поставленной цели, так как Na2S04 со многими сульфатами образует твердые растворы. В частности, по мере того как начинается реакция между сподуменом и смесью сульфатов натрия и калия, образуются твердые растворы, характерные для системы Li2S04—Na2S04—K2SO4, и поэтому повысить температуру плавления солей до желаемых пределов не удается. В связи с этим не представляется возможным избежать образования «сподуменового стекла» [153].

Вторая причина заключается в том, что в «ретурных» солях (Na2S04 + K2SO4), которые могли бы быть возвращены на стадию спекания, все больше и больше накапливается Na2S04 за счет извлекаемого из сподумена натрия. Это затрудняет их применение, Не позволяет создать в технологии соединений лития рациональ-

261

ную и эффективную схему регенерации сульфата калия, ради экономии которого и предложено использование оборотных солей. Следует добавить, что применение солей, представляющих собой' низкоплавкие смеси, возможно при общем малом содержании в шихте Na2S04, однако такие смеси не могут, конечно, ни улучшить условия вскрытия сподумена, ни повысить эффективность процесса. Вскрытие сподумена сульфатом калия всегда лучше вскрытия любыми смесями, содержащими компонент с заметно более низкой температурой плавления, чем K2SO4 [153].

Необходимо кратко остановиться и на других рекомендациях по замене K2S04 на Na2S04. В одних рекомендациях предлагается обрабатывать силикатные минералы лития расплавом в окислительной атмосфере по принципу противотока при 850—1200° С [147, 148], в других — выщелачивать растворами Na2S04 (или других средних солей

страница 65
< 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
сколько стоит сделать крыло на машине
сервис чиллера
asics gel-contend 4 купить
капли для глаз

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
(17.10.2017)