химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

щелочных или щелочноземельных металлов) при 100—300°С после предварительного нагревания минералов при 700—1200° С [146, 155]. Добавка едкого натра, соды или Са(ОН)2 ускоряет процесс вскрытия минерала. Выщелачивание измельченных и предварительно нагретых минералов лития растворами Na2S04, NaCl или NaN03 с добавкой СаО, Са(ОН)2, NaOH или КОН при температуре выше 100° С (под давлением) приводит во всех случаях к образованию легко фильтруемого алюмосиликата натрия, причем около 95% лития переходит в растворимое состояние; из растворов содой можно осаждать карбонат лития [156].

В литературе нет данных об успешном использовании предложений по замене калиевых солей натриевыми, хотя вскрытие силикатных минералов лития не в процессе спекания с солями натрия, а при взаимодействии с их растворами заслуживает внимания.

В заключение следует указать, что большие достоинства сульфатного метода переработки силикатных минералов лития на основе вскрытия их сульфатом калия и его высокие технологические показатели (особенно при переработке сподумена) сохраняют за этим методом перспективы на будущее, тем более что экономически он себя оправдывает [157]. Надо иметь в виду при этом, что максимальный расход K2SO4 на стадии вскрытия не превышает 100% от массы минерала; это количество не разубо-живает шихту и не означает безвозвратных потерь реагента. Поэтому необходимо совершенствовать технологическую схему получения еоединений лития, чтобы свести расход K2S04 до минимума и осуществить максимально возможную его регенерацию. Для этого в самой основе сульфатного метода содержатся большие потенциальные возможности. Решение вопроса должно быть связано не со случайными поисками новых компонентов шихты, повышающих плавкость такой сложной системы, как сподумено-судьфатньш спек, а с максимальным повышением степени регене-

263

рации сульфата калия на основе более эффективной схемы переработки растворов щелочных металлов, содержащих литии, с учетом характера выпускаемых производством соединений лития [153].

Наряду с дальнейшими разработками методов извлечения лития из сподумена, в основе которых лежит взаимодействие этого минерала cJMaCl и КО [158] или Me2S04, в частности с K2SO4[159] и (NH4)2S04 [160], были проведены исследования взаимодействия сподумена с другими средними солями, такими, как кремнефторид натрия [161] и натриевые соли некоторых карбоновых кислот [162 163].

Разложение сподумена кремнефторидом натрия Na2SiF6 протекает при 740—750° С [161], причем сподумен вступает в реакцию непосредственно в ?-модификации, минуя ? -> ? превращение. Основные продукты реакции — LiF, Na3AlF6 и Si02 (в модификации ?-кристобалита):

LisO · А1203 · 4Si02 + 3Na2SiF, = 2LiF + 2Na3AlFe + 6Si02 + SiF4

Такое сочетание соединений в спеке не является благоприятным для последующего выделения из него лития (при переводе LiF в водорастворимую форму) и получения его чистых соединений.

При низких температурах протекают реакции (как ионообменные) между сподуменом (?-модификацией) и солями некоторых органических кислот, например формиатом и особенно ацетатом натрия. Более того, за рубежом организовано производство [163] солей лития** по новой и простой технологической схеме, сущность которой сводится к следующему. Измельченный ?-сподумен смешивают с ацетатом натрия в весовом соотношении 1 : 1—1 : 2 и смесь нагревают в реакторе выше температуры плавления CH3COONa (250° С), но ниже температуры его разложения (325° С) ***. Реакционную массу гасят в воде (1:2), а затем легко и быстро выщелачивают при 90° С. Отделение литийсодержащего раствора и промывку кека проводят на барабанном или рамном вакуум-фильтре. Отвальный кек при влажности 22% содержит 0,006 вес.% растворимого лития и 0,009 вес.% CH3COONa, в нем почти полностью остаются все примеси, содержавшиеся в сподуменовой концентрате, и получающийся раствор не требует очистки. Его упаривают до содержания 600—650 г/л ацетата лития и добавлением соответствующего натрийсодержащего реагента из него

* В данном случае механизм взаимодействия иной, чем при использовании Других сульфатов, и для переработки пригоден лишь ?-сподумен. Он разлагается расплавленным (NH4)2S04 при 290° С с образованием Li2S04, который выщелачивается раствором аммиака при рН = 7. Из отфильтрованного и упаренного щелока с помощью NH4F осаждается LiF. Получающийся при этом в фильтрате (NH4)2S04 после кристаллизации, центрифугирования и сушки вновь используется в процессе, a LiF обрабатывается при 290° С H2S04 с образованием Li2S04, который по громоздкой схеме перерабатывается на чистый Li2C03. ** Перерабатывается 7 ? сподумена в час. *** Реакция в расплаве протекает на 90—95%.

2СЗ

выделяют по желанию Li2C03, LiF, L13PO4 или LiOH *. Получаемые товарные продукты отделяют от раствора фильтрованием; они имеют чистоту 98% и не нуждаются в репульпации.

Переработка лепидолита и циннвальдита

Взаимодействие лепидолита и циннвальдита с K2SO4 (и в данном случае лучшим реагентом из всех средних солей) протекает при сравнительно низких температурах. Полнота вскрытия бедного по содержанию Li20 лепидолита достигается при 720—750° С и весовом соотношении между минералом и K2SO4, равном 1 : 1 [105]; при соотношении 7:3 можно достигнуть 98—100%-ного вскрытия при 840—920° С [164]. Е. С. Бурксер [122] рекомендовал сплавлять лепидолит с сульфатом калия при 1090° С; при выщелачивании спека водой весь литий и частично рубидий и цезий переходят в раствор, большая же часть рубидия и цезия остается в остатке, который специально перерабатывается для извлечения этих элементов (см. ниже).

Переработка лепидолита сульфатным методом с получением в качестве первичного литиевого продукта Li2C03 ранее осуществлялась в промышленном масштабе в СССР и Германии, в настоящее время за рубежом литий из лепидолита извлекается также на основе его спекания с сульфатом или гидросульфатом калия [12].

По сульфатной схеме в Чехословакии организована переработка циннвальдита [133], концентрат которого, получаемый при флотационном обогащении руды, содержит 2,7% Li20.

Согласно принятой схеме, концентрат циннвальдита измельчают до 2—3 мм и смешивают с сульфатом калия в весовом соотношении 1 :0,35. Шихту спекают при 900° С во вращающейся печи с прямым газовым обогревом. Если температурный режим спекания строго выдержан (превышение температуры за 935° С ведет к оплавлению шихты и потерям лития), шихта получается сыпучей и легко выщелачивается. Выщелачивание проводят в „железных реакторах вторичным щелоком, полученным со стадии промывки неразложившегося остатка, при соотношении т:ж=1 :3. Для предотвращения перехода в раствор кремневой кислоты пульпу нейтрализуют едким кали до рН » 7,5—8,0, Fe2+ окисляют в Fe3+ небольшим количеством твердого перманганата калия, а избыток окислителя восстанавливают метиловым спиртом до Мп02, удаляемой затем с нерастворимым остатком **. После такой об-

* В последнем случае вследствие довольно большой растворимости LiOH требуется доизвлечение лития из маточного раствора. Это осуществляют пропусканием через раствор СОг для осаждения LiiCOj.

** Для повышения извлечения лития в сульфатном методе переработки циннвальдита предложено связывать фтор при выщелачивании спека добавлением Са(ОН)2, а избыток последней удалять с помощью растворимых соединений фтора [165]. Предложение распространяется и на другие фторсодержащие минералы лития — лепидолит и амблигонит, если они вскрываются сульфатом калия '(амблигонит рекомендовано также разлагать в процессе обжига с гипсом [166]|,

264

работки пульпа поступает на нутч-фильтр. Нерастворимый остаток промывают горячей водой и направляют в отвал или используют как калийное удобрение. Основной раствор упаривают в две стадии до начала выпадения кристаллов K2SO4, которые высушивают, измельчают и возвращают на спекание. Из маточного раствора при 90° С насыщенным раствором карбоната калия осаждают Li2C03, промывают его горячей водой, высушивают на фильтре, а затем полностью обезвоживают при 105° С. Готовый карбонат лития содержит 97% основного вещества (главная примесь— K2SO4). Маточный раствор со стадии осаждения карбоната лития подкисляют серной кислотой и упаривают с целью выделения (после охлаждения раствора) вторичных кристаллов K2SO4 *, которые объединяют с ранее выделенными первичными кристаллами, подсушивают, измельчают и возвращают на спекание (регенерированный в процессе K2S04 содержит до 1% лития).

Несмотря на то что прямой выход лития в Li2C03 составляет только 50% от исходного содержания лития в минерале, а безвозвратные потери (с нерастворимым отвальным остатком) 10%, следует учесть, что остальное количество лития, остающееся в маточных растворах, оборачивается в цикле или может быть извлечено в иной форме [133]. Поэтому показатели процесса, примененного к бедному сырью, следует считать хорошими.

Щелочно-солевые методы переработки

В этой группе методов переработки минералов лития на стадии их разложения используются смеси окислов, гидроокисей металлов или солей, действующих как основания (карбонаты), и средних солей, характер которых определяет природу растворимого соединения лития, образующегося в спеке или расплаве. В настоящее время из возможных компонентов таких смесей имеют значение лишь соли и окись кальция**. При этом следует различать известково-сульфатные и известково-хлоридные смеси.

Методы с применением известково-сульфатных смесей

Разложение минералов лития смесью окиси и сульфата кальция было предложено Л. Трустом более 100 лет назад [32, 167]; им же разработан на этой основе метод извлечения лития из лепидолита [13]. В дальнейшем к этой комбинации реагентов неоднократно возвращались [30], и уже в наше время было изучено взаимодействие сподумена [168, 169] и амблигонита [168] со смесью

* Раствор после отделения вторичных кристаллов K2SO4 упаривают. ** В старых работах [32, 167] встречаются рекомендации по применению смеси BaCOs и BaS04 для разложения лепидолита н петалита [13] или той же смеси с добавкой K2SO4 [30].

265

извести и гипса *, причем лучшие результаты был

страница 66
< 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
обучение корел драу
Стол Столлайн Блюз 3
курс маникюра для начинающих на речном
пластмассовый стол для дачи

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
(05.12.2016)