Способ ионообменного извлечения лития из растворов
.Изобретение относится к технологии получения редких и рассеянных элементов, может быть использовано в химической промышленности и гидрометаллургии в 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 азотнокислым 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. п. ф-лы. сл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ
1 (21) 4271749/26 (22) 30.06,87 (46) 23.11.92. Бюл. N. 43 (71) Институт геохимии и аналитической химии им, В. И. Вернадского и Пермский политехнический институт (72) P. Х. Хамизов, А. Н. Крачак, Л, И. Миронова, Л. В. Бронов, М, M. Сенявин, С. А.
Мелихов, M. В. Зильберман и Л, Г. Чиркова (56) Патент США N 4430311, кл. В 01 J 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 (57). Изобретение относится к технологии получения редких и рассеянных элементов, может-быть использовано в химической промышленности 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
„„. Ж „„1462566 А1
Затем проводят десорбцию лития азотнокислым 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 осуществления иллюстрируются примерами.
Пример 1. Проводят извлечение лития из солевых растворов в следующей последовательности, а). В колонну сечением 0,6 см загружают смесь сорбентов ИСМА-1 в Н -форме (4 г) и КБ-4 в Na -форме (5 r) при объемном соотношении 1:1 и равновесном распределении обоих катионитов по высоте слоя (30 см). Пропускают 1000 мл раствора, содержащего 130 мг/л Ll, 120 г/л
NaC1, 35 г/л СаС!2, 15 г/л KCt со скоростью
2 мл/мин (6 удельных объемов в час). 1462566
Динамическая обменная емкость по литию до проскока составляет 1,5 мг экв/г, а полная динамическая обменная емкость 3,2 мг экв/г в расчете на ИСМА-1. б), Промывак т колонку 3-5 объемами воды, Для десорбции лития пропускают через колонку 60 мл 0,9 и, раствора НКОз со скорость1о 0,5 мл/мин (1,5 удельных объема в час). Средняя концентрация лития в элюате 2,1 г/л, Степень десорбции 96%. в). Пропускают через колонку 400 мл 2 н. раствора NaCI co скоростью 1 мл/мин.
При этом сорбенты переходят в смешанную
Na -, Н -ионную форму. Раствор, прошедший через колонку, нейтрализуют щелочью и оставляют для использования в следующем цикле регенерации, r). Повторяют процесс сорбции, как описано в и, 1, а. Динамическая обменная емкость до проскока составляет 1,4 мг экв/г, а полная динамическая обменная емкость 2,9 мг экв/г в расчете íà NCMA-1. д). Промывают колонку 3 — 5 обьемами воды, Для десорбции лития пропускают 35 мл 0,9г. раствора НКОз. Средняя конценрация лития в элюате 3,1 г/л, максимальная —. 5 г/л, Степень десорбции 95%. е), Пропускают через кслонку 400 мл
"раствора, полученного после гроведения операций по и. 1, в. Сорбирую;.ций материал готов K следующемуf цикл сорб ции, СТр. пень извлечения лития иэ раствора по примеру 1 - 75%. ж). Повторяют цикл сорбции-регенерации в соответствии с и. 1, г-е, Степень извлечения лития из раствора по примеру 1 75%.
П р и м е о 2 (по прототипу). В колонку . сечением 0,6 см /загружают 4 r ИСМА-1 в
Н -формс. Проводят процессы сорбции и регенерации, как оплсано в и. 1, а, б и д, Динамическая обменная емкость до проскока 0,2 мг экв/г, полная динамическая обменная емкость 1,3 мг ° экв/г. Средняя концентрация лития в элюате 1,5 г/л.
Степень извлечения лития из раствора по примеру 2 30%.
Пример 3. Готовят сорбирующий материал из 4 г ICMA — 1 и 4 г КБ-4 и проводят процесс извлечения лития, как описано в и. 1, а, б. Пропускаютчерез колонку 350 мл 2 н. раствора ЫаО с рН 10 со скоростью 1 мл/мин. Раствор, прошедший через колонку, снова подщелачивают до рН
10 и оставляют для использования в следующем цикле, Повторяют процесс сорбции по и. 1, а. Динамическая обменная емкость до проскока лития 1,5 мг экв/г. Полная динамическая обменная емкость 3,2 мг экв/л.
Десорбируют литий по и, 1, q. Средняя концентрация лития в элюате 3,4 г/л, Пропускают через колонку 200 мл щелочного раствора NaCI, оставленного с предыдущего цикла, Сорбирующая загрузка готова к следующему циклу сорбции — регенерации.
Пример 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.
Пример 5, Проводят процесс, как описано в примере 3, за исключением того, что при реганерации используют 1 н, раствор NaCI 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 r/ë.
Пример 6. Готовят сорбирующий материал из 4 г ICMA-1 и 3 г КЬ-4 и проводят процесс, как описано в и. 1, а-б. Пропускают через колонку 200 мл 2 н, раствора NaCI, содержащего NaOH u NH Пример 7. Проводят процесс извлечнеия лития в следующей последовательности. а). В двух одинаковых колонках Nã 1 и N 2 готовят сорбирующие загрузки и проводят процессы сорбции и ре енерации, как описано в и. 1, а-в. Соединяют колонки последовательно и проводят процесс сорбции лития, пропуская через раствор сначала через колонку N 1, затем через колонку К 2 со скоростью 2 мл/мин до проскока лития, обнаруживаемого после колонки К ". Раствор, прошедший через колонку N - 2, подщслачивают 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. r), Продолжают процесс сорбции в режиме, указанном в и. 1, а, но в направлении потока от колонки К 2,: колон,е К Рас1462566 40 55 твор, прошедший через колонку N. 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, r, 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 1007;, Пример 8, В колонку сечением 1 см загружают смесь сорбентов ИСМА-1 в Нформе (3 r) и клиноптилолита в Na -ôîðìå (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 s п рpи мMеeрpе e 11, сз 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 Na CI, содержащего 1 10 NH NaOH 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 азотнокислым раствором, отличающийся 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-1. Промывают колонку водой, пропускают через колонку 30 мл 0,5 н. раствора НЙОэ со скоростью 0,3 мл/мин, Сред10 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. Пример 9. Готовят сорбирующую загрузку согласно примеру 8. Пропускают через колонку 250 мл концентрата переработки морской воды, имеющего следующий состав: Li 330 мг/л; NaCI 27,4 г/л; KCI 15 г/л, Mg С1 4,8 г/n; CaCIz 3,8 г/л. Скорость пропускания 1 мл/мин. Повторяют все операции для осуществления процессов регенерации, а также повторной сорбции и регенерации 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 ИСМ-1 или ИСМА-1 при заданной степени извлечения. 2. Способпоп.1.отличающийся тем, что в качестве неселективного к литию сорбента используют карбоксильный катионит или клиноптилолит при их массовом отношении к селективному катиониту, равном (0,75 — 2):1. 3. Способ по и. 1, о тл и ч а ю щи и с 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 NaOH, NH4CI до рН 10 или фильтратом после сорбции лития при рН 9 — 10.
