Способ селективного экстракционного извлечения лития из водного щелочного раствора, содержащего хлориды лития, натрия, калия и гидроксид натрия

Авторы патента:

Баулин Дмитрий Владимирович (RU)

Баулин Владимир Евгеньевич (RU)

Цивадзе Аслан Юсупович (RU)

Демина Людмила Ивановна (RU)

Костикова Галина Валерьевна (RU)

Бездомников Алексей Александрович (RU)

C22B3/404 - Извлечение соединений металлов из руд или концентратов мокрыми способами

C22B3/40 - смеси

C22B3/26 - экстракцией жидкости жидкостью с использованием органических соединений

C22B26/12 - получение лития

Владельцы патента RU 2784157:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) (RU)

Изобретение относится к области химической технологии производства литиевых концентратов и может быть использовано в технологии селективного извлечения лития из многокомпонентных щелочных растворов, образующихся в технологических процессах извлечения лития из морской воды, рассолов геотермальных вод и соляных озер. Селективное экстракционное извлечение лития проводят из водного щелочного раствора, содержащего хлориды лития, натрия, калия и гидроксид натрия. В качестве экстрагента при экстракционном извлечении используют эквимолярный 0,1-0,5 моль/л раствор 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и фосфиноксидов гексил-октилового ряда в ундекане при концентрации гидроксида натрия в водном щелочном растворе 0,20-0,5 моль/л. Способ обеспечивает повышение коэффициентов распределения (D_Li) и степени извлечения (E, %) лития, а также высокую селективность экстрагента по отношению к литию. 5 пр.

Известны способы извлечения лития из щелочных сред с использованием в качестве экстрагента функционализированных кетонными группами ионных жидкостей [https://patents.google.com/patent/CN110527850A/en?oq=CN110527850A W. Junfeng, Y. Shicheng, W. Daoguang et al. A method of based on ketone group functionalized ion liquid extraction and separation lithium. China. CN110527850A. 2020], а также смесью изопропил салицилата с триоктилфосфиноксидом (TOPO) в гептане [A.Y. Tsivadze, A.A. Bezdomnikov, V.E. Baulin et al. A new extraction system based on isopropyl salicylate and trioctylphosphine oxide for separating alkali metals // Molecules. 2022. V. 27, N. 10, P. 3051. DOI: https://www.mdpi.com/1420-3049/27/10/3051].

Недостатками данных способов являются невысокие коэффициенты распределения лития и, как следствие, невысокая степень его извлечения, а также низкая распространенность и дороговизна используемых экстрагентов. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения лития с использованием в качестве экстрагента смеси бензоил трифторацетона (HBTA) и триоктилфосфиноксида (TOPO) в керосине [L. Lijuan, Z. Licheng, P. Xiaowu et al. Process for extracting lithium from alkaline brine / CN107779612B, China. 2019. https://patents.google.com/patent/CN107779612B/en?oq=CN107779612B].

Недостатком предлагаемого способа является недостаточно высокая экстракционная способность экстрагента по отношению к литию, возможность перехода экстрагента и экстрагируемых соединений в равновесную водную фазу, высокая стоимость. Так, в интервале концентраций HBTA-TOPO от 0,15 до 0,4 моль/л для растворов, содержащих Li в интервале концентраций 0,2-2,0 г/л, при экстракции из смешанных щелочных растворов степень извлечения (E_Li,%) и коэффициенты распределения лития (D_Li) составили 80,2÷98,0% и 4,05÷49 соответственно. В работе не приведены величины коэффициентов разделения β_Li/Naи не рассмотрено экстракционное поведение калия, что не позволяет оценить возможность селективного извлечения лития предлагаемым способом.

Техническим результатом изобретения является повышение коэффициентов распределения (D_Li) и степени извлечения (E, %) лития, а также высокая селективность экстрагента, используемого в предлагаемом способе, по отношению к литию (высокие величины коэффициентов разделения лития и щелочных металлов β_Li/Na, β_Li/K) при проведении процессов его экстракционного извлечения.

Данный технический результат достигается за счет проведения в течение 2 минут контактирования экстрагента с водным раствором, содержащим хлориды лития, натрия, калия, и гидроксид натрия с концентрацией 0,20-0,5 моль/л. В качестве экстрагента используют эквимолярный 0,10-0,50 моль/л раствор 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и фосфиноксидов гексил-октилового ряда (Cyanex 923), в ундекане.

При концентрации экстрагента менее 0,10 моль/л происходит снижение как величин коэффициентов распределения (D_Li), так и степени извлечения (E_Li, %) лития, что приводит к снижению величин коэффициентов разделения лития и щелочных металлов (β_Li/Na, β_Li/K).

При концентрации экстрагента более 0,5 моль/л происходит рост величин коэффициентов распределения натрия и калия (D_Na, D_K), что снижает селективность экстракционной системы по отношению к литию и уменьшает величины коэффициентов разделения лития и щелочных металлов (β_Li/Na, β_Li/K).

При концентрации гидроксида натрия в водных растворах менее 0,20 моль/л происходит снижение коэффициента распределения (D_Li) лития, что существенно снижает его степень извлечения (E_Li, %).

При концентрации гидроксида натрия в водных растворах более 0,5 моль/л изменений характеристик экстракционной системы не наблюдается.

Примеры, иллюстрирующие изобретение.

Пример 1

Экстрагент, содержащий 0,1 моль/л 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и 0,1 моль/л Cyanex 923 в ундекане приводится в контакт с водным раствором хлоридов, содержащим литий с концентрацией 0,01 г/л, натрий 37,9 г/л, калий 107 г/л, и гидроксид натрия с концентрацией 0,2 моль/л при соотношении объемов фаз 1:1 в течение 2 минут. При этом коэффициенты распределения лития, натрия и калия равны D_Li= 68; D_Na= 0,0069; D_K=0,0028; степени извлечения лития, натрия и калия равны E_Li=98,55%; E_Na=0,69%; E_K=0,28%; соответственно, и коэффициенты разделения β_Li/Na= 9855;β_Li/K=24286.

Пример 2

Экстрагент, содержащий 0,25 моль/л 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и 0,25 моль/л Cyanex 923 в ундекане приводится в контакт с водным раствором хлоридов, содержащим литий с концентрацией 0,05 г/л, натрий 37,9 г/л, калий 107 г/л, и гидроксид натрия с концентрацией 0,25 моль/л при соотношении объемов фаз 1:1 в течение 2 минут. При этом коэффициенты распределения лития, натрия и калия равны D_Li= 54; D_Na= 0,0303; D_K=0,0014; степени извлечения лития, натрия и калия равны E_Li=98,18%; E_Na=2,94%; E_K=0,14%; соответственно, и коэффициенты разделения β_Li/Na= 1782;β_Li/K=38571.

Пример 3

Экстрагент, содержащий 0,3 моль/л 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и 0,3 моль/л Cyanex 923 в ундекане приводится в контакт с водным раствором хлоридов, содержащим литий с концентрацией 0,5 г/л, натрий 37,9 г/л, калий 107 г/л, и гидроксид натрия с концентрацией 0,3 моль/л при соотношении объемов фаз 1:1 в течение 2 минут. При этом коэффициенты распределения лития, натрия и калия равны D_Li= 52; D_Na= 0,0276; D_K=0,0050; степени извлечения лития, натрия и калия равны E_Li=98,11%; E_Na=2,69%; E_K=0,50%; соответственно, и коэффициенты разделения β_Li/Na= 1884;β_Li/K=10400.

Пример 4

Экстрагент, содержащий 0,4 моль/л 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и 0,4 моль/л Cyanex 923 в ундекане приводится в контакт с водным раствором хлоридов, содержащим литий с концентрацией 0,5 г/л, натрий 37,9 г/л, калий 107 г/л, и гидроксид натрия с концентрацией 0,4 моль/л при соотношении объемов фаз 1:1 в течение 2 минут. При этом коэффициенты распределения лития, натрия и калия равны D_Li= 83; D_Na= 0,0464; D_K=0,0094; степени извлечения лития, натрия и калия равны E_Li=98,81%; E_Na=4,43%; E_K=0,93%; соответственно, и коэффициенты разделения β_Li/Na= 1789;β_Li/K=8830.

Пример 5

Экстрагент содержащий 0,5 моль/л 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и 0,5 моль/л Cyanex 923 в ундекане приводится в контакт с водным раствором хлоридов, содержащим литий с концентрацией 0,5 г/л, натрий 37,9 г/л, калий 107 г/л, и гидроксид натрия с концентрацией 0,5 моль/л при соотношении объемов фаз 1:1 в течение 2 минут. При этом коэффициенты распределения лития, натрия и калия равны D_Li= 305; D_Na= 0,0553; D_K=0,0122; степени извлечения лития, натрия и калия равны E_Li=99,67%; E_Na=5,24%; E_K=1,21%; соответственно, и коэффициенты разделения β_Li/Na= 5515;β_Li/K=25000.

Таким образом, все приведенные примеры демонстрируют не только увеличение коэффициентов распределения и степени извлечения лития по сравнению с ранее предложенным способом, но и высокую селективность предлагаемого экстрагента по отношению к литию, что позволит организовать эффективный и высокопроизводительный процесс экстракционного селективного извлечения лития из щелочных растворов, содержащих значительно большие количества (по сравнению с литием) натрия и калия, с высокими величинами коэффициентов разделения (β_Li/Na>10³, β_Li/K>10⁴).

Способ селективного экстракционного извлечения лития из водного щелочного раствора, содержащего хлориды лития, натрия, калия и гидроксид натрия, отличающийся тем, что в качестве экстрагента при экстракционном извлечении используют эквимолярный 0,1-0,5 моль/л раствор 2-этилгексилового эфира 2-гидроксибензойной кислоты и фосфиноксидов гексил-октилового ряда в ундекане при концентрации гидроксида натрия в водном щелочном растворе 0,20-0,5 моль/л.

Изобретение относится к применению карбамида общей формулы (I), где R1, R2 и R3, одинаковые или разные, означают линейную или разветвлённую алкильную группу с 1–12 атомами углерода, R4 означает атом водорода или линейную или разветвлённую алкильную группу с 1–12 атомами углерода, и где карбамид содержит общее количество атомов углерода от 17 до 25, в качестве экстрагента для полного или частичного разделения урана (VI) и плутония (IV), без восстановления плутония (IV) в плутоний (III), на основе водного раствора А1, полученного растворением отработавшего ядерного топлива в азотной кислоте.

Способ селективного извлечения благородных металлов из золотосодержащего цементата // 2775555

Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для селективного выделения и концентрирования золота, серебра, платины, палладия и родия из цементата производства золота. Цементат нагревают на воздухе нагревом при температуре 700-800°С, после чего проводят последовательное выщелачивание благородных металлов в растворах реагентов из полученного огарка.

Способ экстракции лития // 2769121

Изобретение относится к способу и устройству для экстракции лития из литийсодержащих руд. Литийсодержащую руду измельчают до среднего размера частиц от 0,1 до 1000 мкм с получением измельченной сырой руды, после чего проводят обжиг при температуре прокаливания более чем 900°C с получением прокаленной измельченной сырой руды.

Способ переработки кварц-лейкоксенового концентрата // 2768386

Изобретение относится к способам переработки кварц-лейкоксенового концентрата и может быть использовано для получения искусственного рутила. Способ включает перемешивание исходного концентрата с 10-40% раствором гидродифторида аммония при массовом соотношении концентрата к раствору гидродифторида аммония как 1 : (5-20) при температуре от 75 до 90°С в течение 1–4 ч, улавливание при этом аммиака водой с получением водного раствора аммиака.

Несимметричные n,n-диалкиламиды, в частности используемые для отделения урана(vi) от плутония(iv), их синтез и применение // 2762634

Изобретение относится к N,N-диалкиламидам формулы (I), которые могут найти применение при переработке отработанного ядерного топлива. В формуле (I) R1 означает линейную алкильную группу, имеющую от 1 до 4 атомов углерода; R2 представляет собой линейную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода; R3 означает линейную или разветвленную алкильную группу, имеющую от 6 до 15 атомов углерода; при условии, что R3 отличается от н-октильной, н-децильной, н-додецильной, 2-этилгексильной и 2-этилоктильной группы, когда R1 является н-бутильной группой и R2 означает этильную группу.

Новый экстрагент, используемый для экстракции редкоземельных металлов из водного раствора фосфорной кислоты, и его применение // 2762074

Группа изобретений относится к новому экстрагенту для экстрагирования из водного раствора фосфорной кислоты редкоземельных металлов, присутствующих в данном растворе, а также к применению указанного экстрагента для обработки водных растворов, полученных при выщелачивании природных фосфатов серной кислотой, и водных растворов, полученных выщелачиванием бытовых отходов фосфорной кислотой.

Способ извлечения молибдена, металлов платиновой группы и серебра из рафинатов экстракционного цикла технологии переработки отработавшего ядерного топлива // 2761306

Изобретение относится к технологии переработки отработанного ядерного топлива, в частности к способам переработки высокоактивного рафината облученного ядерного топлива атомных электростанций. Способ извлечения молибдена, металлов платиновой группы и серебра из азотнокислых растворов включает контактирование азотнокислых рафинатов экстракционного цикла с порошками гексацианоферрата (II) железа (III).

Способ переработки гидратных осадков нитрования // 2761277

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к способу переработки гидроксидов нитрования аффинажного производства платиновых металлов, содержащих селен, теллур, неблагородные металлы, металлы платиновой группы, золото и серебро. Гидратные осадки нитрования аффинажного производства платиновых металлов, содержащие благородные металлы, селен, теллур, свинец, сурьму, медь и железо, перерабатывают путем выщелачивания селена и теллура из гидратных осадков щелочным раствором в присутствии восстановителя с последующим отделением полученного раствора от нерастворенного остатка.

Способ выделения палладия из порошковой системы, содержащей палладий, другие металлы и их соединения // 2760748

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к извлечению палладия при переработке порошковых систем, содержащих неблагородные металлы и неметаллы. Способ выделения палладия из порошковой системы, содержащей палладий, другие металлы и их соединения, заключается в добавлении к порошковой системе концентрированной азотной кислоты для растворения палладия, с последующей нейтрализацией полученного раствора водным раствором аммиака.

Способ выделения рутения из концентратов, содержащих благородные металлы // 2758957

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано в процессах переработки концентратов, содержащих благородные металлы, в частности рутений в форме рутената калия, перрутената калия и гидроксида рутения. Способ выделения рутения из концентратов, содержащих благородные металлы включает распульповку их в воде, обработку пульпы соляной кислотой, прогревание реакционной смеси, обработку нейтрализующим агентом до установления значения рН в пульпе от 0.0 до 2.5 единиц и проведение отгонки тетраоксида рутения путем обработки пульпы окислителем, содержащим хлорат или бромат щелочного металла.

Способ экстракционной очистки экстракта урана от технеция // 2767931

Изобретение относится к способам экстракционной очистки регенерированного урана от технеция и может быть использовано в технологических процессах переработки облученного ядерного топлива, в которых в качестве экстрагента используется трибутилфосфат (ТБФ) в углеводородном разбавителе и где необходима очистка урана от бета-активного технеция-99.