Известковый способ

Сульфатный способ

Способ основан на спекании литиевых концентратов с сульфатом калия с последующим выщелачиванием спека водой (рис. 4.1).

Переработка сподумена. Процесс характеризуется протеканием реакции:

2 (Li,Na)[Al(SiO₃)₂] + K₂SO₄ = 2 (K,Na)[Al(SiO₃)₂] + Li₂SO₄ (4.4)

Так как реакция обратима, требуется большой избыток K₂SO₄ (до 150 %) для обеспечения высокой степени превращения.

Концентрат смешивают с K₂SO₄ и измельчают одновременно в мельницах мокрого помола. Затем полученную шихту направляют на спекание. Спекание проводят в барабанных печах при 1100 - 1150 ^оС в течение 1 - 2 часов. Выщелачивание спека проводят на холоду в барабанных мельницах (растворимость Li₂SO₄ понижается с повышением температуры, одновременно с выщелачиванием идет измельчение).

В нерастворимом остатке содержится 0,02 – 0,1 % Li₂O. Сульфатные щелоки содержат 110 - 150 г/л Li₂SO₄, 150 - 200 г/л K₂SO₄, значительные количества Na₂SO₄, примеси сульфатов магния, алюминия, железа. Эти примеси осаждают в форме гидроксидов гидроксидом натрия или карбонатом калия. Последующую переработку растворов с выделением карбоната лития проводят упариванием с кристаллизацией двойной соли 3K₂SO₄∙Na₂SO₄, которую используют для приготовления шихты сподумена с K₂SO₄. Затем насыщенным раствором соды осаждают карбонат лития Li₂CO₃. Осадок промывают водой и сушат при 130 – 150 ^оС.

Сульфатный способ применяют также для переработки лепидолита и циннвальдита, различие лишь в дозировке сульфата калия в шихте (1:0,6) и ниже температура спекания (850 - 950 ^оС).

К преимуществам сульфатного способа переработки литиевого сырья относятся его универсальность и высокая степень вскрытия концентрата, не требуется предварительная подготовка сподуменового концентрата к переработке. Недостаток – высокий расход дорогого сульфата калия.

Концентрат

Измельчение

K₂SO₄

Шихта

Спекание

Спек

Выщелачивание

H₂O

Кек (в отвал)

Раствор

Очистка от примесей

NaOH

Раствор

Упаривание и кристаллизация

Na₂SO₄, K₂SO₄

Раствор

Осаждение

Na₂CO₃

Раствор

Li₂CO₃

Рис. 4.1 – Технологическая схема переработки литиевых концентратов сульфатным способом

Известковый способ заключается в спекании литиевых концентратов (сподумена или лепидолита) с известью или мелом. При последующем выщелачивании спека водой получают раствор, содержащий гидроксид лития, который кристаллизуется в результате выпаривания раствора в составе моногидрата LiOH∙Н₂О. Его сушат, получают готовую продукцию. Наиболее широко способ применяют для переработки сподуменовых концентратов

Концентрат

Измельчение, смешивание

CaCO₃

Шихта

Спекание

Спек

Выщелачивание, измельчение

H₂O

Кек (в производство строительных материалов)

Раствор

(рис. 4.2).

Рис. 4.2 – Схема переработки литиевых концентратов известковым способом

Сподумен. При спекании в барабанных печах при 1150 - 1200 ^оС образуется алюминат лития и силикат кальция:

Li₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂ + 8 CaO = Li₂O∙Al₂O₃ + 4 (2CaO∙SiO₂) (4.5)

Li₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂ + 8 CaCO₃ = Li₂O∙Al₂O₃ + 4 (2CaO∙SiO₂) + CO₂↑ (4.6)

Избыток CaO 10 – 20 %.

При выщелачивании спека водой в 2 – 3 стадии в присутствии избытка извести алюминат лития реагирует с Са(ОН)₂ с образованием гидроксида лития:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂ (4.7)

Li₂O∙Al₂O_3ТВ + 2 Ca(OH)_2раств = 2 LiOH_раств + 2 СаО∙Al₂O_3тв (4.8)

Выщелачивание спека ведут в 2 – 3 стадии при 90 ^оС, в течение 2 – 3 ч (на каждой стадии). Содержащиеся в спеке алюминаты калия и натрия также реагируют с Са(ОН)₂, образуя KOH и NaOH. Остаток от выщелачивания содержит кальциевые силикаты, алюмосиликаты, различные двойные соли, до 0,0Х % Li₂O.

Гидроксид лития LiOH∙H₂O кристаллизуют из растворов путем выпаривания под вакуумом. Выпаривание проводят в несколько стадий (8 – 10 раз)до плотности 1,2 г/см³. Из растворов с концентрацией LiOH 160 г/л после охлаждения выделяются кристаллы LiOH∙H₂O, которые отделяют от маточного раствора центрифугированием. Маточный раствор возвращается на выпаривание. По мере накопления примесей маточные растворы периодически выводят из цикла и направляют на регенерацию.

Если необходимо, кристаллы LiOH∙H₂O очищают перекристаллизацией, используя для растворения очищенную воду. Для получения безводного гидроксида лития моногидрат обезвоживают при 600 - 650 ^оС.

Известковый способ применяют также при переработке лепидолитовых концентратов. В отличие от сподумена спекание лепидолита с известью (или мелом) проводят при более низкой температуре (900 - 950 ^оС).

К преимуществам известкового способа относятся его применимость к любым типам литиевых концентратов, возможность прямого получения гидроксида лития, дешевизна реагентов, возможность использования отходов (шлаков, содержащих силикаты и алюминаты кальция) для производства вяжущих строительных материалов, а также возможность попутного получения солей калия из маточных растворов (безотходное производство).

Недостатки:

1) применим к богатым литиевым концентратам (> 5 % Li), однако и в этом случае извлечение в готовый продукт не превышает 70 %, что обусловлено ограниченной растворимостью гидроксида лития и способностью шламов после выщелачивания к схватыванию;

2) необходимость применения чистого, с минимальным содержанием примесей известняка;

2) необходимость выпаривания больших объемов растворов, что требует больших энергозатрат;

3) большие объемы технологического оборудования.

Дата добавления: 2014-01-11