Способ извлечения лития из литийсодержащего раствора

(5)5 ЕТЕНИЯ САНИЕ И ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производственная организация внедрения перспективных разработок и патентно-информационных исследований "Инновация" Госкомизобретений(56) Патент США Иг 4588566, кл. С 01 О 15/04, 1984.Справочник химика, т.2, Л., 1971.Отчета НИР. Раэработатьиосвоитьтехнологический процесс получения литиевых соединений для алюминиевой промышленности по теме 2,09,045, М гос.регистр.02.89,0041843, с.115 - 117 (прототип). Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам получения соединений лития, и может быть использовано в металлургической промышленности, в частности, в электролизном производстве алюминия для получения литийсодержащих добавок,Целью изобретения является повышение степени извлечения лития иэ раствора и однородности гранулометрического состава конечного продукта,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе извлечения лития из литийсодержащего раствора, преимущественно хлоридного, включающем обработку его раствором карбоната натрия при нагревании и отделение осадка, новым является то, что обработку раствором карбоната натрия ведут в две стадии, где на первой ста(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ ЛИТИЙСОДЕРЖАЩЕГО РАСТВОРА(57) Сущность; карбонат лития извлекают иэ раствора хлорида лития путем обработки его карбонатом натрия в присутствии затравки карбоната лития. Затравку получают обработкой в течение 5-12 ч отделенного от продукта маточного раствора карбонатом натрия. Затравку используют в количестве 30 - 60 мас,% от содержания лития в исходном растворе, Степень извлечения - 99,0.1 з,п.ф-лы, 1 табл. дии в литиисодержащии раствор дополнительно вводят затравку в количестве 30- 600 от содержания лития в исходном растворе, а после отделения осадка карбоната лития ведут вторую стадию обработки раствором карбоната натрия в течение 5-12 ч.В качестве затравки используют осадок, отделенный на второй стадии,Проведение обработки раствором карбоната натрия в две стадии с введением определенной затравки в заявляемом количестве, с отделением осадка карбоната лития после первой стадии обработки создает условия для более полного извлечения лития иэ раствора за счет следующих факторов.В соответствии с принципом Ле-Шателье отделение осадка карбоната литйя после первой стадии обработки раствором10 15 1 12 СОз. ИаС 1, Ма 2 СОз и характеризуется высокой степенью дисперсности и однородностью гранулометрического состава. Это обеспечивается тем, что осаждение карбоната лития на второй стадии идет из низкоконцентрированного раствора (порядка 10г/л 1 12 СОз)в течение времени, необходимого и достаточного для установления равновесного состояния между раствором и осадком (5-12 ч) на уровне 2-3 г/л 02 СОз, Время обработки на второй стадии установлено экспериментально,Использование такого осадка в качестве затравки на первой стадии обработки в заявляемом количестве обеспечивает образование осадка карбоната лития однородного гранулометрического состава с низким содержанием мелкой фракции,Оптимальное количество затравки,вводимой на первой стадии обработки, также установлено экспериментально и составляет 30-60 от содержания лития в исходном литийсодержащем растворе.П р и м е р. В качестве исходного литий- содержащего раствора испольэовали 30%- ный раствор хлорида лития, полученный растворением хлорлитиевых отходов в воде. Это отходы ПО "Химволокно", содержащее 88,0 - 88,47 ь хлорида лития и примеси (железо, натрий, кальций и др.),В реакторе емкостью 40 м смешивали полученный раствор хлорида лития в количестве 8 м с 27(,-ным раствором карбоната натрия в количестве 24 м . Затем вводили 2 - 3 м затравки в виде пульпы, что составзляет 30 - 60% от содержания лития в исходном растворе в расчете на сухой вес затравки.Процесс вели при нагревании в интервале температур 70-85 С при механическом перемешивании в течение 2 - 3 ч. После 4-5 202530 35 40 45 50 55 карбоната натрия сдвигает равновесие реакции (1) в сторону образования карбоната лития, устраняет обратное растворениевыделившегося осадка карбоната лития, способствуя тем самым повышениюизвлечения лития из раствора.На второй стадии обработки растворомкарбоната натрия эа счет присутствия дру-гих солей, в основном МаС, обеспечиваетсяпересыщение литийсодержащего раствора, что приводит к кристаллизации карбоната лития и установлению равновесия на уровне 2-3 г/л О 2 СОз в растворе,Осадок, получаемый на второй стадииобработки раствором карбоната натрия, отделяют от маточного раствора с содержанием 02 СОз 2-3 г/л декантацией и используют в качестве затравки на первой стадии, Этот осадок представляет собой смесь солей: ч отстаивания отделяли полученный осадок карбоната лития от маточного раствора декантацией и фильтрацией. Осадок сушили при температуре 110-130 С,Затем проводили вторую стадию обработки раствором карбоната натрия. смешивая маточный раствор, содержащий 10 г/л 02 СОз с 27-ным раствором карбоната натрия из расчета 0,012 м содового растворазна 1 м маточного раствора. Обработку вели при температуре 70-85 С в течение 5-12 ч при перемешивании.После отстаивания в течение 8 часов отделяли осадок декантацией. Маточный раствор, содержащий 2-3 г/л 12 СОз, сбрасывали в стоки, а осадок испольэовали в качестве затравки на первой стадии обработки раствором карбоната натрия.Оптимальное количество затравки, используемой на первой стадии обработки раствором карбоната натрия, и оптимальное время обработки на второй стадии определены экспериментально. С этой целью была проведена серия опытов, в которых количество затравки изменяли от 20 до 707 ь к содержанию лития в исходном растворе, а время обработки раствором карбоната натрия изменяли от 3 ч до 14 ч,Был испытан также способ извлечения лития в соответствии с техническим решением по прототипу, согласно которому обработку раствором карбо ната натрия проводили в одну стадию в течение 2-3 ч при температуре 50 - 70 С при механическом перемешивании и отделяли осадок карбоната лития после отстаивания декантацией и фильтрацией,В опытах контролировали степень извлечения лития из раствора и гранулометрический состав конечного продукта, полученного после сушки осадка,Степень извлечения лития из раствора ( у) определяли по формуле;где 61, 62 - количество лития в сбрасываемом маточном растворе и в исходном литий- содержащем растворе, соответственно, кг.61=ЧС 1; С 2 .Ч 2 С 2,где Ч 1, Ч 2 - объем сбрасываемого маточного раствора и исходного литийсодержащего раствора, соответственно, м;С 1, С 2 - концентрация лития в сбрасываемом маточном растворе и а исходном литий- содержащем растворе, соотяе Гстеенно, г/л.5 10 15 20 25 30 35 40 Концентрацию лития в растворах определяли методом лазерной спектроскопии наприборе ПС,Гранулометрический состав конечногопродукта - карбоната лития - определялиметодом микроскопического анализа.Результаты опытов приведены в таблице.Иэ таблицы видно, что оптимальнымиусловиями проведения процесса извлечения лития являются количество затравки30-60 от содержания лития в исходномлитийсодержащем растворе и время обработки раствором карбоната натрия на второй стадии 5 - 12 часов, т.к. в этом случаеобеспечиваются одновременно максимальная степень извлечения лития из литийсодержащего раствора (96,5%-99,0%) ивысокое качество получаемого конечногопродукта, характеризующееся однородностью гранулометрического состава и низким содержанием мелких фракций (опыты2 - 4,7,8 таблицы).Введение затравки в количестве менее307 ь от содержания лития в исходном растворе (опыт 1 табл.) приводит к ухудшениюоднородности гранулометрического состава конечного продукта и увеличению мелкойфракции (до 14 ), Кроме того, в этом случаенаблюдается некоторое снижение степениизвлечения лития из раствора (до 96,3 о ) засчет потерь мелких кристаллов карбонаталития в процессе фильтрации.Увеличение количества затравки более60% (опыт 5 табл,) нецелесообразно, т.к, необеспечивает дальнейшего повышения степени извлечения лития из раствора и приводит к ухудшению однородностигранулометрического состава конечногопродукта и увеличению содержания мелкойфракции (до 10),При обработке раствором карбоната натрия на второй стадии менее 5 ч (опыт 6 табл,) процесс кристаллизации карбоната лития идет не полностью. в маточном рвстворе остается до 4-5 г/л О 2 СОз. следовательно, снижается степень извлечения лития (до 93,1).Увеличение времени второй стадии обработки раствором карбоната натрия свыше 12 ч нецелесообразно, т.к, не ведет к дальнейшему увеличению степени извлечения лития из раствора.Степень извлечения лития из раствора при испытаниях технического решения по прототипу составила 80,0 о , что объясняется потерями карбоната лития со сбрасываемым маточным раствором (на уровне 10 - 16 г/л12 СОз). Получаемый осадок карбоната лития характеризуется высокой степенью дисперсности и неоднородностью гранулометрического состава (опыт 10 табл.),Формула изобретения 1, Способ извлечения лития из литийсодержащего раствора, включающий обработку исходного раствора раствором карбонатом натрия, отделение осадка карбоната лития от маточного раствора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения степени извлечения лития из раствора и однородности гранулометрического состава конечного продукта, маточный раствор подвергают дополнительной обработке раствором карбонатом натрия в течение 5 - 12 ч с последующим отделением осадка и введением его в количестве 30 - 60 мас,% от содержания лития в исходном растворе в качестве затравки на стадию обработки исходного раствора.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве литийсодержащего раствора используют раствор хлорида лития,