Способ переработки концентрата -сподумена

Изобретение относится к металлургии лития, в частности к способу извлечению лития из β-сподуменовых концентратов с получением карбоната лития. Способ включает сульфатизацию концентрата серной кислотой, водное выщелачивание просульфатизитованного концентрата и нейтрализацию пульпы выщелачивания. После нейтрализации проводят разделение нейтрализованной пульпы на кек и сульфатный раствор, осаждение из сульфатного раствора примесей с упариванием данного раствора и отделение примесей от упаренного сульфатного раствора. Из очищенного и упаренного сульфатного раствора ведут осаждение карбоната лития, отделение карбоната лития от маточного раствора и осаждение гидроксодиалюмината лития из маточного раствора. Затем проводят разделение пульпы гидроксодиалюмината лития на гидроксодиалюминат лития и раствор, каустификацию гидроксодиалюмината лития, разделение пульпы каустификации на раствор гидроксида лития и кек каустификации. При этом пульпу выщелачивания нейтрализуют до рН 6,0-6,5 раствором гидроксида лития со стадии каустификации. Техническим результатом явлется повышение извлечения лития из концентрата β-сподумена в карбонат лития и сокращение объема твердых отходов при получении карбоната лития из концентрата β-сподумена. 1 табл.

 

Изобретение относится к металлургии лития, в частности к извлечению лития из сподуменовых концентратов с получением карбоната лития.

Сподумен (Li2O·Al2О3·4SiO2) является одним из основных промышленных минералов лития. В горно-обогатительных производствах сподумен извлекают из руд в сподуменовые концентраты.

Природная α-модификация сподумена - химически стойкое соединение к действию серной кислоты Для повышения химической активности сподумена его концентрат подвергают декрипитирующему обжигу при 1100°С, что обеспечивает перевод кристаллической решетки сподумена в кислотовскрываемую β-модификацию.

Для извлечения лития из концентрата β-сподумена может быть использован способ [Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. и др. Литий, его химия и технология. М.: Атомиздат, 1960. - С.143-149; Плющев В.Е., Степин Б.Д. Химия и технология соединений литий, рубидия и цезия. М.: Химия, 1970. - С.234-240], принятый за аналог и предусматривающий сульфатизацию концентрата 93%-ной серной кислотой при 250÷300°С. Взаимодействие β-сподумена с кислотой протекает с образованием водорастворимого сульфата лития и нерастворимого алюмосиликатного кека:

Просульфатизированный таким образом концентрат β-сподумена подвергают водному выщелачиванию с получением раствора сульфата лития и нерастворимого кека. Далее пульпу выщелачивания нейтрализуют карбонатом кальция до рН 6,0÷6,5 и фильтруют, получая раствор сульфата лития. Отфильтрованную смесь алюмосиликатного кека и сульфата кальция промывают водой, возвращая промывные воды для выщелачивания новой порции просульфатизированного концентрата. Отмытую от сульфата лития смесь алюмосиликатного кека и сульфата кальция сбрасывают в отвал. Полученный по способу-аналогу раствор сульфата лития подвергают очистке от примесей Mg, Са, Fe, Al, применяя химические методы осаждения указанных примесей в виде гидроксидов и СаСО3. Очищенный раствор сульфата лития используют для осаждения малорастворимого карбоната лития действием карбоната натрия. Поскольку карбонат лития имеет заметную растворимость невозможно достаточно полно осадить его из получаемых по способу-аналогу разбавленных растворов сульфата лития (~12,7 г/л Li). Поэтому перед осаждением карбоната лития сульфатный раствор упаривают до содержания Li в нем ~25,5 г/л.

Недостатками способа-аналога являются низкое извлечение лития из концентрата β-сподумена в карбонат лития (85-90%) и большие объемы литийсодержащего отвального алюмосиликатного кека со стадии вскрытия концентрата. Кек сильно загрязнен гипсом и не может быть использован для производства литиевой керамики и ситаллов [Старшов В.А., Тюменцева С.И., Колмагорова И.В., Самойлов В.И. Использование лития в производстве керамики и ситаллов // Проблемы комплексного освоения рудных и нерудных месторождений Восточно-Казахстанского региона: Сб. матер. I Междунар. науч. - техн. конф. - Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2001. - С.129-131].

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ переработки концентрата β-сподумена [Самойлов В.И. Исследование современных и разработка перспективных методов извлечения лития из минерального сырья в технические соединения. - Усть-Каменогорск: Медиа-Альянс, 2005. - С.150-170], позволяющий в отличие от способа-аналога доизвлекать литий из маточного раствора со стадии осаждения карбоната лития в виде гидроксида лития.

Согласно способу-прототипу концентрат β-сподумена перерабатывают по способу-аналогу с получением карбоната лития и отвального маточного раствора со стадии осаждения карбоната лития. Далее, в отличие от способа-аналога, из маточного раствора осаждают труднорастворимый гидроксодиалюминат лития действием раствора алюмината натрия с извлечением в осадок не менее 90% лития:

.

Затем гидроксодиалюминат лития отделяют от раствора и обрабатывают известковым молоком с извлечением 98,4% лития в раствор:

.

На заключительной стадии способа-прототипа нерастворимый алюминат кальция отделяют от раствора гидроксида лития. Полученный щелочной раствор характеризуется содержанием лития 11 г/л и может быль рекомендован для кристаллизации моногидрата гидроксида лития (после упаривания раствора).

Способ-прототип создает предпосылки для повышения извлечения лития из концентрата β-сподумена в технические соединения лития, за счет доизвлечения лития из отвального маточного раствора со стадии осаждения карбоната лития. Однако способ-прототип имеет существенный недостаток - большие объемы литийсодержащего отвального алюмосиликатного кека со стадии вскрытия концентрата. Кек сильно загрязнен гипсом и не может быть использован для производства литиевой керамики и ситаллов.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение извлечения лития из концентрата β-сподумена в карбонат лития и получение алюмосиликатного кека (со стадии вскрытия концентрата) без примеси гипса с целью использования кека для производства литиевой керамики и ситаллов и сокращения на этой основе объемов твердых отходов производства.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки концентрата β-сподумена с извлечением лития в карбонат лития, включающего сульфатизацию концентрата серной кислотой, водное выщелачивание просульфатизированного концентрата, нейтрализацию пульпы выщелачивания, разделение нейтрализованной пульпы выщелачивания на кек и сульфатный раствор, осаждение из сульфатного раствора примесей с упариванием данного раствора, отделение примесей от упаренного сульфатного раствора, осаждение карбоната лития из очищенного и упаренного сульфатного раствора, отделение карбоната лития от маточного раствора, осаждение гидроксодиалюмината лития из маточного раство, разделение пульпы гидроксодиалюмината лития на гидроксодиалюминат лития и раствор, каустификацию гидроксодиалюмината лития, разделение пульпы каустификации на раствор гидроксида лития и кек каустификации, пульпу выщелачивания нейтрализуют до рН 6,0-6,5 раствором гидроксида лития со стадии каустификации.

Использование раствора гидроксида лития со стадии каустификации гидроксодиалюмината лития для нейтрализации пульпы выщелачивания до рН 6,0-6,5 исключает потери лития при переработке данного раствора, например, на гидроксид лития. В заявляемом способе кек со стадии нейтрализации пульпы выщелачивания не содержит гипса и пригоден для производства литиевой керамики и ситаллов, т.е. кек является не отвальным, а целевым продуктом технологии. На этой основе в заявляемом способе исключены потери лития с кеком со стадии нейтрализации пульпы выщелачивания и коренным образом сокращены объемы твердых отходов производства.

Пример. Исходный концентрат β-сподумена содержал 6,42% Li2O. По заявляемому способу концентрат обрабатывают 93%-ной серной кислотой (0,12 мл кислоты на 1 г концентрата) при 250°С в течение 1,0÷1,5 ч. Просульфатизированный таким образом концентрат выщелачивают водой в течение 30 мин при Т:Ж=1:5 (по концентрату) и температуре 95°С. Полученную пульпу нейтрализуют до рН 6,0÷6,5 раствором гидроксида лития со стадии каустификации гидроксодиалюмината лития (см. ниже). Нейтрализованную пульпу фильтруют, получая раствор сульфата лития и алюмосиликатный кек. Последний подвергают 2-кратной фильтр-репульпационной водной отмывке от раствора сульфата лития в течение 20 мин при Т:Ж=1:7 (по концентрату) и температуре 90°С. Отмытый кек используют для получения литиевой керамики и ситаллов. Полученные раствор сульфата лития, первую и вторую промывные воды объединяют. Объединенный раствор подвергают очистке от магния, нейтрализуя раствор известью до рН 12÷14 и осаждая магний в виде гидроксида. Затем раствор обрабатывают карбонатом натрия (12 г/л раствора) для очистки его от кальция с образованием нерастворимого карбоната кальция. Далее осадок примесей отфильтровывают от раствора сульфата лития, который подвергают очистке от алюминия и железа (в виде их гидроксидов), нейтрализуя раствор серной кислотой до рН 7. Очистка сульфатного раствора от алюминия и железа совмещена с упариванием данного раствора до содержания лития в нем ~25 г/л. По окончании упаривания раствора его отфильтровывают от осадка Al(ОН)3 и Fe(ОН)3. Очищенный таким образом раствор сульфата лития обрабатывают раствором карбоната натрия (конц. 300 г/л) для осаждения карбоната лития при 90°С. Затем карбонат лития отфильтровывают от маточного раствора. Маточный раствор обрабатывают раствором алюмината натрия (конц. 150 г/л по алюминию; свободная щелочь 85 г/л) при температуре 20°С для осаждения из раствора труднорастворимого гидроксодиалюмината лития (раствор алюмината натрия добавляется из расчета получение массового соотношения Li:Al в пульпе гидроксодиалюмината лития 1:8,5). После осаждения гидроксодиалюмината лития его отфильтровывают от раствора и каустифицируют известковым молоком с содержанием оксида кальция 46,5 г/л (расход известкового молока - 7,6 г СаО на 1 г лития в гидроксодиалюминате лития). Полученную пульпу каустификации разделяют на труднорастворимый алюминат кальция и раствор гидроксида лития. Этот раствор используют для нейтрализации пульпы выщелачивания (см. выше).

Для сравнения с заявленным способом выполняют переработку концентрата β-сподумена по способу-прототипу. С этой целью концентрат β-сподумена обрабатывают 93%-ной серной кислотой (0,12 мл кислоты на 1 г концентрата) при 250°С в течение 1,0÷1,5 ч. Просульфатизированный таким образом концентрат выщелачивают водой в течение 30 мин при Т:Ж=1:5 (по концентрату) и температуре 95°С. Полученную пульпу нейтрализуют до рН 6,0÷6,5 карбонатом кальция. Нейтрализованную пульпу фильтруют, получая раствор сульфата лития и отвальную смесь алюмосиликатного кека и гипса. Эту смесь подвергают 2-кратной фильтр-репульпационной отмывке от раствора сульфата лития в течение 20 мин при Т:Ж=1:7 (по концентрату), температуре 90°С и сбрасывают в отвал как непригодную для получения литиевой керамики и ситаллов. Полученные раствор сульфата лития, первую и вторую промывные воды объединяют. Объединенный раствор подвергают очистке от магния, нейтрализуя раствор известью до рН 12÷14 и осаждая магний в виде гидроксида. Затем раствор обрабатывают карбонатом натрия (12 г/л раствора) для очистки его от кальция с образованием нерастворимого карбоната кальция. Осадок гидроксида магния и карбоната кальция отфильтровывают от раствора сульфата лития. Из полученного раствора сульфата лития удаляют примеси алюминия и железа (в виде их гидроксидов), нейтрализуя раствор серной кислотой до рН 7. Очистка сульфатного раствора от алюминия и железа совмещена с упариванием данного раствора до содержания лития в нем ~25 г/л. По окончании упаривания раствора его отфильтровывают от осадка Al(ОН)3 и Fe(ОН)3. Очищенный таким образом раствор сульфата лития обрабатывают раствором карбоната натрия (конц. 300 г/л) для осаждения карбоната лития при 90°С. Затем карбонат лития отфильтровывают от маточного раствора. Маточный раствор обрабатывают раствором алюмината натрия (конц. 150 г/л по алюминию; свободная щелочь 85 г/л) при температуре 20°С для осаждения из раствора труднорастворимого гидроксодиалюмината лития (раствор алюмината натрия добавляется из расчета получение массового соотношения Li:Al в пульпе гидроксодиалюмината лития 1:8,5). После осажцения гидроксодиалюмината лития его отфильтровывают от раствора и каустифицируют известковым молоком с содержанием оксида кальция 46,5 г/л (расход известкового молока - 7,6 г СаО на 1 г лития в гидроксодиалюминате лития). Полученную пульпу каустификации разделяют на труднорастворимый алюминат кальция и раствор гидроксида лития. Этот раствор согласно способу-прототипу целесообразно использовать для производства кристаллического моногидрата гидроксида лития.

В таблице представлены сравнительные показатели, полученные при осуществлении заявляемого способа и способа-прототипа.

Таблица
Данные о потерях лития и количестве твердых отходов (сухих кеков) в заявляемом способе и способе-прототипе.
№ при-мера Способ реализации Потери Li, в % от его исходной загрузки с концентратом β-сподумена Извлечение Li из концентрата β-сподумена в Li2CO3, в % Масса кека со стадии нейтрализации пульпы выщелачивания, в % от суммарного количества кеков
кек со стадии нейтрализации пульпы выщелачивания кеки со стадий очистки раствора Li2SO4 (объединенные) кек со стадии осаждения гидроксодиалюмината Li кек со стадии каустификации
1 Способ- 2,5 1,5 0,5 0,5 95,0 85,0
2 прототип 5,0 1,0 2,0 1,0 91,0 90,0
3 5,0 1,0 1,5 2,5 90,0 86,0
4 Заявляемый способ 0 1,0 1,5 1,0 96,5 85,0
5 0 1,0 0,5 0,5 98,0 90,0
6 0 1,5 2,0 2,5 95,0 87,0

Как следует из данных таблицы, в заявляемом способе извлечение лития из концентрата β-сподумена в карбонат лития составляет 95÷98% против 90-95% по способу-прототипу. Использование заявляемого способа вместо способа-прототипа позволяет одновременно снизить объемы твердых отходов производства карбоната лития на 85÷90% (таблица).

Способ переработки концентрата β-сподумена с извлечением лития в карбонат лития, включающий сульфатизацию концентрата серной кислотой, водное выщелачивание просульфатизитованного концентрата, нейтрализацию пульпы выщелачивания, разделение нейтрализованной пульпы выщелачивания на кек и сульфатный раствор, осаждение из сульфатного раствора примесей с упариванием данного раствора, отделение примесей от упаренного сульфатного раствора, осаждение карбоната лития из очищенного и упаренного сульфатного раствора, отделение карбоната лития от маточного раствора, осаждение гидроксодиалюмината лития из маточного раствора, разделение пульпы гидроксодиалюмината лития на гидроксодиалюминат лития и раствор, каустификацию гидроксодиалюмината лития, разделение пульпы каустификации на раствор гидроксида лития и кек каустификации, отличающийся тем, что пульпу выщелачивания нейтрализуют до рН 6,0-6,5 раствором гидроксида лития со стадии каустификации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии лития, в частности к извлечению лития из сподуменовых концентратов и способу получения концентрированных растворов сульфата лития из концентрата -сподумена.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способу извлечения бериллия из бериллсодержащего сподуменового концентрата. .
Изобретение относится к переработке литийсодержащего сырья, в частности к способу извлечения лития из минерального сырья. .

Изобретение относится к переработке лепидолитовых и сподуменовых концентратов. .

Изобретение относится к переработке сподуменового концентрата. .

Изобретение относится к способу получения моногидрата гидроксида лития из карбоната лития. .

Изобретение относится к способу переработки сподуменовых концентратов. .

Изобретение относится к способу получения гидроксида лития из сподуменового концентрата. .

Изобретение относится к способу переработки сподуменовых концентратов. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке сподуменовых и лепидолитовых концентратов. .

Изобретение относится к металлургии лития, в частности к способу переработки концентрата -сподумена для извлечения лития с получением карбоната лития

Изобретение относится к способу переработки сподуменсодержащих концентратов бериллия

Изобретение относится к способу комплексной переработки необогащенных сподуменовых руд с получением литиевых продуктов и цементов
Изобретение относится к производству фтористых солей, в частности к способу получения гексафторофосфата лития
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения лития вакуум-термическим методом при использовании вакуумной шахтной электропечи сопротивления в режиме совмещенного процесса синтез-восстановление-конденсация

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения лития вакуум-термическим методом при использовании вакуумной шахтной электропечи сопротивления в режиме совмещенного процесса синтез - восстановление - конденсация
Изобретение относится к металлургии. Шихта для извлечения лития содержит смесь сподуменового (СК) и лепидолитового (ЛК) литиевых концентратов и карбонат натрия. Причем шихта содержит карбонат натрия из расчета получения массового соотношения SiO2/(Na2O+K2O+Li2O), равного 2,2÷2,3, а сподуменовый и лепидолитовый концентраты содержит при массовом соотношении СК/ЛК, равном (1,0÷1,3):1,0, и массовом соотношении оксидов SiO2/(Na2O+K2O+Li2O), равном 4,7÷4,8. Обеспечивается повышение степени извлечения лития. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки лепидолитовых и сподуменовых концентратов. Способ включает приготовление шихты из лепидолитового и сподуменового концентратов, активирующую подготовку шихты, получение сернокислотного раствора сернокислотным выщелачиванием с разделением пульпы выщелачивания на раствор сульфата лития и кек. При этом перед сернокислотным выщелачиванием активированную шихту сульфатизируют серной кислотой с расходом 1,2÷1,6 мл на 1 г смеси в течение 4÷6 мин, а сернокислотному выщелачиванию подвергают сульфатизированную шихту и ведут его в течение 40÷50 мин. Техническим результатом является повышение степени извлечения лития в раствор и снижение времени выщелачивания. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки литиевых концентратов. Способ включает сульфатизацию концентрата серной кислотой, выщелачивание сульфатизированного концентрата, разделение пульпы выщелачивания на сульфатный раствор и нерастворимый кек. После промывки кека проводят сушку промытого кека. Далее ведут приготовление шихты из сухого кека с карбонатами лития, калия, натрия, оксидами магния, кальция, титана, цинка, трехвалентного хрома и с криолитом. Затем проводят плавление шихты, слив полученного плава в заливочную форму, его охлаждение, извлечение формовки и ее термообработку с образованием ситалла. В качестве исходного сырья используют лепидолитовый концентрат, который сульфатизируют при температуре 95÷100°C в течение 4-6 мин. При приготовлении шихты из сухого кека с карбонатами, оксидами и криолитом расход карбоната лития и карбоната калия составляет соответственно 11,1÷11,3 мас.% и 4,2÷4,3 мас.%. Техническим результатом является полное извлечение лития и калия в целевые продукты и снижение энергозатрат за счет снижения времени декрипитации и расхода реагентов. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к получению металлического лития. Способ включает подготовку шихты из безводных бромида и хлорида лития, расплавление шихты с получением расплава эвтектической смеси, содержащей 90 мас.% бромида лития и 10 мас.% хлорида лития, электролиз полученного расплава эвтектической смеси с выводом металлического лития из катодного пространства и бромовоздушной смеси из анодного пространства. Бром из бромовоздушной смеси абсорбируют раствором гидроксида лития с получением раствора бромида лития в присутствии карбамида, полученный раствор бромида лития обезвоживают путем СВЧ-нагрева при температуре 160-170°С c получением безводного бромида лития с остаточной влажностью не более 0,1%, который направляют на электролиз для восполнения убыли бромида лития в эвтектической смеси при электролизе. Обеспечивается утилизация выделяющегося на аноде брома, а также повышение чистоты получаемого лития. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх