Способ ионообменного извлечения лития из растворов

.) 39/00, С 01 О 15/00 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л 57). Из получе может промь ются приместр ления и ние литияи последот извлледующ нием 0,6 см загружа- ИСМАв Н -форме (4 е (5 г) при объемном авновесном распреионитов по высоте ропускают 1000 мл го 130 мг/л1, 120 г/л г/л КС 1 со скоростью ьных объемов в час). ВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛ(71) Институт геохимии и аналитической химии им, В. И. Вернадского и Пермский политехнический институт(72) Р. Х. Хамизов, А. Н. Крачак, Л, И. Миронова, Л. В. Бронов, М, М, Сенявин, С. А. Мелихов, М, В. Зильберман и Л, Г, Чиркова (56) Патент США М 4430311, кл. В 01,3 41/00, 1984.Вольхин В, В. и др. О возможности применения неорганических сорбентов для извлечения щелочных металлов из природных вод. - В кн,: Экологическая технология. Свердловск, УНИХИМ, 1981, с, 58 - 62.(54) СПОСОБ ИОНООБМЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ РАСТВОРОВ обретение относится к технологии ия редких и рассеянных элементов, быть использовано в химической шленности и гидрометаллургии в Изобретение относится к технологии получения редких и рассеянных элементов, в частности к сорбционным способам извлечения лития из растворов, и может быть использовано для получения лития из гидроминерального сырья, в том числе из природных рассолов. из концентратов переработки океанических вод, а также для извлечения лития и очистки от него растворов в различных химических производствах.Целью изобретения является повышение степени извлечения лития из растворов.Эффективность описываемого способа и необходимость заявленных режимов для процессах извлечения лития из различных видов гидроминерального сырья, в том числе подземных высокоминерализованных рассолов, геотермальных вод, концентратов переработки океанической воды, промышленных сточных вод, и позволяет в 2,5 - 3 раза повысить степень его извлечения. Способ заключается в пропускании растворов через смесь селективных к литью катионитов на основе оксидов марганца или на основе оксидов марганца и алюминия в водородной форме и неселективного к литию слабокислотного катионита или клиноптилолита в натриевой форме при их массовом соотношении, равном 1:(0,75 - 2). Затем проводят десорбцию лития азотно- кислым раствором. Затем смесь сорбентов обрабатывают раствором, содержащим 1 - 2 моль/л хлорида натрия при рН 8-10, или фильтратом после сорбции лития при рН 9 - 10, После этого сорбционный цикл повторяют в той же последовательности. 2 з, и, ф-лы. его осуществ л рами.П риме р 1, Пров из солевых растворов вательности,а). В колонну сече ют смесь сорбентов г) и КБв Ма -форм соотношении 1:1 и р делении обоих кат слоя ( 30 см). П раствора, содержаще ИаС 1, 35 г/л СаС 2, 15 2 мл/мин ( 6 удел5 10 15 20 25 30 Динамическая обменная емкость по литиюдо проскока составляет 1,5 мг экв/г, а полная динамическая обменная емкость 3,2 мгэкв/г в расчете на ИСМА.б), Промывак)т колонку 3-5 объемамиводы, Для десорбции лития пропускают через колонку 60 мл 0,9 и, раствора НКОз соскоростьо 0,5 мл/мин ( 1,5 удельных объема в час), Средняяконцентрация лития вэлюате 2,1 г/л, Степень десорбции 96%.в), Пропускают через колонку 400 мл 2н. раствора КаС 1 со скоростью 1 мл/мин,При этом сорбенты переходят в смешаннуюКа -, Н -ионную форму. Раствор, прошедший через колонку, нейтрализуют щелочьюи оставляют для использования в следующем цикле регенерации,г). Г 1 овторяют процесс сорбции, как описано в и, 1, а, Динамическая обменная емкость до проскока составляет 1,4 мг экв/г, аполная динамическая обменная емкость 2,9мг экв/г в расчете на ИСМА.д). Промывают колонку 3 - 5 обьемамиводы, Для десорбции лития пропускают 35мл 0,9 г, раствора НКОз. Средняя конценрация лития в элюате 3,1 г/л, максимальная- 5 г/л, Степень десорбции 95%.е), Пропускают через кслонку 400 млраствора, полученного после гроведенияопераций по и. 1, в, Сорбирую;.ций материалГотов к следующему циклу соОбции, Степень извлечения лития иэ раствора по примеру 1 - 75%,ж). Повторяют цикл сорбции-регенерации в соответствии с и, 1, г.е,Степень извлечения лития из растворапо примеру 1 75%.П р и м е О 2 (по прототипу). В колонку+Н -формс. Проводят процессы сорбции ирегенерации, как оплсано в и. 1, а, б и д,Динамическая обменная емкость до проскока 0,2 мг эквl г, полная динамическая обменная емкость 1,3 мгэкв/г. Средняяконцентрация лития в элюэте 1,5 г/л.Степень извлечения лития из растворапо примеру 2 30%.П р и м е р 3. Готовят сорбирующийматериал из 4 г ИСМА - 1 и 4 г КБипроводят процесс извлечения лития, какописано в и. 1, а, б. Пропускэютчерез колонку 350 мл 2 н. раствора ЫаС с рН 10 соскоростью 1 мл/мин. Раствор, прошедшийчерез колонку, снова подщелачивают до рН10 и оставляют для использования в следующем цикле, Повторяют процесс сорбциипо и, 1, а. Динамическая обменная емкостьдо проскока лития 1,5 мг экв/г. Полная динамическая обменная емкость 3,2 мг экв/л,Десорбируют литий по и, 1, д. Средняя концентрация лития в элюате 3,4 г/л, Пропускают через колонку 200 мл щелочного раствора КаС 1, оставленного с предыдущего цикла, Сорбирующая загрузка готова к следующему циклу сорбции - регенерации,П р и м е р 4, Проводят процесс, как описано в примере 3, за исключением того, что при десорбции лития через колонку пропускают 100 мл 0,2 н. раствора азотной кислоты со скоростью 0,5 мл/мин, Средняя концентрация лития в элюате 0,95 г/л.П р и м е р 5, Проводят процесс, как описано в примере 3, за исключением того, что при реганерации используют 1 н, раствор КаС при рН 10. Динамическая обменная емкость до проскока лигия 1,2 мг экв/г, полная динамическая обменная емкость 2,6 мг экв/г, Средняя концентрация лития в элюате 2,5 г/л.П р и м е р б, Готовят сорбирующий материал из 4 г ИСМАи 3 г КЬи проводят процесс, как описано в и. 1, а-б, Пропускают через колонку 200 мл 2 н, раствора КаС 1, содержащего КаОН и КН С в концентрациях по 5 102 У (рН 9,6) со скоростью 2 мл/мин, Раствор, прошедший через колонку, снова подщела ивают до рН 9,6 и оставляют для использования в следующем цикле. Повторяют процесс сорбции по и. 1, а, Динамическая обменная емкость до проскока 1,6 мг экв/г, Полная динамическая обменная емкость 3,4 мг,экв/г, Десорбируют литий по п,1, д. Средняя концентрация лития в элюате З,б г/л. П р и м е р 7. Проводят процесс извлечнеия лития в следующей последовательности.а), В двух одинаковых колонках К. 1 и К.2 готовят сорбирующие загрузки и проводят процессы сорбции и регенерации, как описано в и. 1, а-в, Соединяют колонки последовательно и проводят процесс сорбции лития, пропуская через раствор сначала через колонку К. 1, затем врез колонку К. 2 со скоростью 2 мл/мин до проскока лития, обнаруживаемого после колонки К. 2, Раствор, прошедший через колонку К, подщслдчивают до рН 10 и оставляют для использования при регенерации.б), Промывают колонку К 1 тремя обьемами воды, Пропускают через нее 30 мл 0,9 н. раствора НКОз со скоростью 0,5 мл/мин. Средняя концентрация лития в элюате 3,3 г/л.в), Раствор, оставленный после операций по и, 1, а, пропускают через колонку М 1 со скоростью 3 мл/мин.г), Продолжают процесс сорбции в режиме, указанном в и. 1, а, но в направлении потока от колонки К. 2,: колонке К: . Рэс1462566 20 25 30 35 40 50 55 твор, прошедший через колонку Ь 1, подщелачивают до рН 10 и используют при регенерации,д). Проводят процесс десорбции лития на колонке М 2 аналогично и 1, б, Средняя концентрация лития в элюате 3,2 г/л.е). Раствор, оставленный после операции по и, 1, г, пропускают через колонку М 2,ж), Проводят следующие циклы сорбции-регенерации, меняя в каждом цикле направление потока раствора при сорбции. Степень извлечения лития из раствора по примеру 7 100 О,П р и м е р 8, В колонку сечением 1 см загружают смесь сорбентов ИСМАв Н- форме (3 г) и клиноптилолита в йа+-форме (6 г) при обьемном соотношении 1;1 и равномерном распределении обоих катионитов по высоте слоя (13,5 см), Из-за возможности расслаивания сорбентов, имеющих разную плотность, равномерную смесь готовят не заранее, а равномерно засыпают катиониты в колонку, Пропускают 750 мл раствора состава, укаэанного в примере 1, сэ скоростью 1,5 мл/мин. Промывают колонку тремя объемами воды. Пропускают через колонку 30 мл 0,5 н.раствора НКОз со скоростью 0,3 мл/мин. Пропускают через колонкч 100 мл 2 н раствора йа С, содержащего 1 10 ЙНС при рН 9 со скоростью 1 мл/мин. В раствор, прошедший через колонку, добавляют МаОН до рН 9 и его оставляют для использования в следующих циклах. После проведения указанных операций сорбирующая загрузка переходит в смешанную ионную форму, в которой она теперь будет нахоФормула изобретения 1. Способ ионообменного извлечения лития из растворов, включающий их пропускание через слой селективного катионита на основе оксидов марганца или оксидов марганца и алюминия в водородной форме и последующую десорбцию лития азотно- кислым раствором, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени извлечения, растворы пропускают через слой, содержащий дополнительно неселективный к литию слабокислотный сорбент в натриевой форме, а после десорбции смесь дополнительно обрабатывают раствором, содержащим хлорид натрия. диться перед каждым последующим циклом сорбции-регенерации. Повторяют процесс сорбции в указанном выше режиме, Динамическая обменная емкость по литию до его проскока 0,6 мг экв/г, а полная динамическая обменная емкость 2,1 мг экв/г в расчете на ИСМА. Промывают колонку водой, пропускают через колонку 30 мл 0,5 н. раствора НЙОэ со скоростью 0,3 мл/мин, Сред 10 няя концентрация лития в элюате 1,4 г/л максимальная концентрация 2,5 г/л. Пропускают через колонку раствор хлористого натрия, подготовленный после предыдущего цикла, Повторяют процесс сорбции.П р и м е р 9. Готовят сорбирующую загрузку согласно примеру 8. Пропускают через колонку 250 мл концентрата переработки морской воды, имеющего следующий состав:330 мг/л; йаС 27,4 г/л; КС 15 г/л,МдС 2 4,8 г/л: СаС 2 3,8 г/л. Скорость пропускания 1 мл/мин. Повторяют все операции для осуществления процессов регенерации, а также повторной сорбции и регекерации аналогично примеру 8. Динамическая обменная емкость по литию до проскока 1,5 мг экв/г, полная динамическая обменная емкость 2,9 мг экв/г. Средняя концентрация лития в элюате 2 г/л,Как видно из приведенных примеров, проведение процесса сорбции лития из солевых растворов по описываемому способу позволяет в 2,5 - 3 раза повысить степень его извлечения или в 3 - 8 раз снизить единовременную загрузку селективных катионитов марки ИСМили ИСМАпри заданной степени извлечения. 2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве неселективного к литию сорбента используют карбоксильный катионит или клиноптилолит при их массовом от" ношении к селективному катиониту, равком (0,75 - 2):1. 3. Способ по п. 1,отл и ча ю щи йс я тем, что смесь сорбентов обрабатывают рас" твором, содержащим 1 - 2 моль/л хлорида натрия, или хлоридог; натрия с добавлением гидроксида натрия или эквимолярной смеси йаОН, ИН 4 С до рН 10 или фильтратом после сорбции лития при рН 9 - 10.