Научная статья на тему 'ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНАТА ЛИТИЯ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ИЗ ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИХ ПРИРОДНЫХ РАССОЛОВ'

ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНАТА ЛИТИЯ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ИЗ ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИХ ПРИРОДНЫХ РАССОЛОВ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
1204
261
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРИРОДНЫЙ РАССОЛ / СВЕЖЕОСАЖДЕННЫЙ ГИДРОКСИД АЛЮМИНИЯ / КАРБОНАТ ЛИТИЯ / ТЕХНОЛОГИЯ ЛИТИЯ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Рамазанов Арсен Шамсудинович, Атаев Давид Русланович, Каспарова Миясат Арсеновна

Цель работы - разработка новой эффективной технологии получения карбоната лития высокого качества из литийсодержащих природных рассолов. Для разделения ионов лития и макроколичеств ионов натрия и кальция использовали свежеосажденный гидроксид алюминия. Установлено, что полнота извлечения лития из рассолов, очищенных от магния, зависит от дозировки сорбента, времени контакта фаз, минерализации, pH и температуры рассола. Для извлечения лития из рассолов с минерализацией менее 100 г/дм3 необходимо ввести гидроксид алюминия из расчета 4 моля на 1 моль лития в рассоле. Для рассолов с минерализацией свыше 200 г/дм3 расход сорбента, обеспечивающего извлечение лития более чем 96%, составляет 2,5 моля гидроксида алюминия. Десорбцию хлорида лития из литий-алюминиевого концентрата осуществляют обработкой в аппарате типа Сокслет 4-5 навесок концентрата одним и тем же объемом дистиллированной воды. Полученный концентрированный раствор хлорида лития подвергают очистке от примесей кальция при контакте с насыщенным раствором карбоната лития. Из очищенного от примесей кальция нагретого водного раствора хлорида лития осаждают карбонат лития путем дозирования в него стехиометрического количества насыщенного раствора карбоната натрия. Осадок карбоната лития отделяют от маточного раствора, промывают тремя порциями насыщенного раствора карбоната лития при соотношении твердой фазы к жидкой по массе, равной один к пяти, в порядке снижения концентрации натрия в каждой порции промывной воды. В высушенном продукте содержание Li2CO3 составляет не ниже 99,6%.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Рамазанов Арсен Шамсудинович, Атаев Давид Русланович, Каспарова Миясат Арсеновна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OBTAINING HIGH QUALITY LITHIUM CARBONATE FROM NATURAL LITHIUM-CONTAINING BRINES

The aim of this work is to develop a new effective technology for producing high-quality lithium carbonate from natural lithium-containing brines. Freshly deposited aluminum hydroxide was used to separate lithium from the trace amounts of sodium and calcium. It was found that the completeness of lithium extraction from brines purified from magnesium depends on the sorbent dosage, phase contact time, mineralization, pH, and brine temperature. To extract lithium from brines with a mineralization of less than 100 g/dm3, it is necessary to introduce 4 mol of aluminum hydroxide per 1 mol of lithium in the brine. For brines with a mineralization greater than 200 g/dm3, the consumption of the sorbent providing the extraction of lithium more than 96% is 2.5 mol of aluminum hydroxide. Desorption of lithium chloride from lithium-aluminum concentrate is carried out by processing 4-5 canopies of concentrate in a Soxlet type apparatus with the same volume of distilled water. The resulting concentrated solution of lithium chloride is purified from calcium impurities in contact with a saturated solution of lithium carbonate. From a heated aqueous solution of lithium chloride purified from calcium impurities, lithium carbonate is precipitated by dosing a stoichiometric amount of a saturated solution of sodium carbonate into it. The precipitate of lithium carbonate is separated from the mother solution, washed with three portions of a saturated solution of lithium carbonate at a ratio of solid to liquid by weight equal to one to five, in order of decreasing the concentration of sodium in each portion of the wash water. The dried product contains at least 99.6% Li2CO3.

Текст научной работы на тему «ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНАТА ЛИТИЯ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ИЗ ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИХ ПРИРОДНЫХ РАССОЛОВ»

Т 64 (4)

ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. Серия «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ»

2021

V 64 (4) ChemChemTech 2021

DOI: 10.6060/ivkkt.20216404.6238 УДК: 661.834:556.38

ПОЛУЧЕНИЕ КАРБОНАТА ЛИТИЯ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ИЗ ЛИТИЙСОДЕРЖАЩИХ ПРИРОДНЫХ РАССОЛОВ

А.Ш. Рамазанов, Д.Р. Атаев, М.А. Каспарова

Арсен Шамсудинович Рамазанов *

Кафедра аналитической и фармацевтической химии, Дагестанский государственный университет, ул. М. Гаджиева, 43а, Махачкала, Российская Федерация, 367002 E-mail: a_ramazanov_mail.ru *

Давид Русланович Атаев

Лаборатория физико-химии термальных вод, Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики (филиал ФГБУН «Объединенный институт высоких температур РАН»), пр. И. Шамиля, 39а, Махачкала, Российская Федерация, 367030 E-mail: ataev.d@mail.ru

Миясат Арсеновна Каспарова

Прикаспийский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт (филиал ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Республики Дагестан»), ул. Дахадаева, 88, Махачкала, Российская Федерация, 367000 E-mail: ara430@mail.ru

Цель работы - разработка новой эффективной технологии получения карбоната лития высокого качества из литийсодержащих природных рассолов. Для разделения ионов лития и макроколичеств ионов натрия и кальция использовали свежеосажденный гидроксид алюминия. Установлено, что полнота извлечения лития из рассолов, очищенных от магния, зависит от дозировки сорбента, времени контакта фаз, минерализации, pH и температуры рассола. Для извлечения лития из рассолов с минерализацией менее 100 г/дм3 необходимо ввести гидроксид алюминия из расчета 4 моля на 1 моль лития в рассоле. Для рассолов с минерализацией свыше 200 г/дм3 расход сорбента, обеспечивающего извлечение лития более чем 96%, составляет 2,5 моля гидроксида алюминия. Десорбцию хлорида лития из литий-алюминиевого концентрата осуществляют обработкой в аппарате типа Сокслет 4-5 навесок концентрата одним и тем же объемом дистиллированной воды. Полученный концентрированный раствор хлорида лития подвергают очистке от примесей кальция при контакте с насыщенным раствором карбоната лития. Из очищенного от примесей кальция нагретого водного раствора хлорида лития осаждают карбонат лития путем дозирования в него стехиометрического количества насыщенного раствора карбоната натрия. Осадок карбоната лития отделяют от маточного раствора, промывают тремя порциями насыщенного раствора карбоната лития при соотношении твердой фазы к жидкой по массе, равной один к пяти, в порядке снижения концентрации натрия в каждой порции промывной воды. В высушенном продукте содержание Li2CO3 составляет не ниже 99,6%.

Ключевые слова: природный рассол, свежеосажденный гидроксид алюминия, карбонат лития, технология лития

OBTAINING HIGH QUALITY LITHIUM CARBONATE FROM NATURAL LITHIUM-CONTAINING BRINES

A.Sh. Ramazanov, D.R. Ataev, M.A. Kasparova

Arsen Sh. Ramazanov*

Department of Analytical and Pharmaceutical Chemistry, Dagestan State University, M. Gadzhieva st., 43A, Makhachkala, 367002, Russia E-mail: a_ramazanov_mail.ru*

David R. Ataev

Laboratory of Physical Chemistry of Thermal Waters, Institute of Geothermy and Renewable Energy (branch of the Federal State Budgetary Institution "United Institute of High Temperatures of the RAS), I. Shamil ave., 39A, Makhachkala, 367030, Russia E-mail: ataev.d@mail.ru

Miyasat A. Kasparov

Caspian Zonal Research Veterinary Institute (branch of Federal Agrarian Research Center of the Republic of Dagestan), Dakhadaeva st., 88, Makhachkala, 367000, Russia E-mail: ara430@mail.ru

The aim of this work is to develop a new effective technology for producing high-quality lithium carbonate from natural lithium-containing brines. Freshly deposited aluminum hydroxide was used to separate lithium from the trace amounts of sodium and calcium. It was found that the completeness of lithium extraction from brines purified from magnesium depends on the sorbent dosage, phase contact time, mineralization, pH, and brine temperature. To extract lithium from brines with a mineralization of less than 100 g/dm3, it is necessary to introduce 4 mol of aluminum hydroxide per 1 mol of lithium in the brine. For brines with a mineralization greater than 200 g/dm3, the consumption of the sorbent providing the extraction of lithium more than 96% is 2.5 mol of aluminum hydroxide. Desorption of lithium chloride from lithium-aluminum concentrate is carried out by processing 4-5 canopies of concentrate in a Soxlet type apparatus with the same volume of distilled water. The resulting concentrated solution of lithium chloride is purified from calcium impurities in contact with a saturated solution of lithium carbonate. From a heated aqueous solution of lithium chloride purified from calcium impurities, lithium carbonate is precipitated by dosing a stoichiometric amount of a saturated solution of sodium carbonate into it. The precipitate of lithium carbonate is separated from the mother solution, washed with three portions of a saturated solution of lithium carbonate at a ratio of solid to liquid by weight equal to one to five, in order of decreasing the concentration of sodium in each portion of the wash water. The dried product contains at least 99.6% U2CO3.

Key words: natural brine, freshly precipitated aluminum hydroxide, lithium carbonate, lithium technology Для цитирования:

Рамазанов А.Ш., Атаев Д.Р., Каспарова М.А. Получение карбоната лития высокого качества из литийсодержащих природных рассолов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2021. Т. 64. Вып. 4. С. 52-58 For citation:

Ramazanov A.Sh., Ataev D.R., Kasparova M.A. Obtaining high quality lithium carbonate from natural lithium-containing brines. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. [ChemChemTech]. 2021. V. 64. N 4. P. 52-58

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря своим уникальным свойствам, литий является одним из важнейших редких элементов в современной технике. Основными областями применения соединений лития являются

производство: литий-ионных батарей, специального стекла и керамики, катализаторов, консистентных смазок, сверхлегких сплавов, электролиз алюминия [1-3].

Наиболее востребованным соединением лития является литий углекислый (карбонат лития), который широко применяется в различных

областях: в качестве полупродукта для синтеза различных соединений лития; в нефтяной, химической и текстильной промышленности; в медицине и сельском хозяйстве и др.[3, 4].

В США, Чили, Боливии и Аргентине сырьем для получения карбоната лития являются хло-ридные рассолы, в которых отношение суммарного содержания Mg2+ и Са2+, условно обозначаемого ^зм, к концентрации Li+: Я = ¿^зм/О^ колеблется в пределах 3-24 [5, 6]. Технология основана на концентрировании исходного рассола в естественных бассейнах, что позволило производителям литиевой продукции выйти на высокие экономические показатели.

Рассолы с показателем Я>24 не могут быть переработаны по классической галургической технологии с многостадийной выпаркой, так как вначале необходимо очистить рассол от относительно большого количества ионов магния и щелочноземельных металлов (Са2+, Sr2+, Ba2+), карбонаты которых менее растворимы, чем карбонат лития. Извлечение лития из рассолов данного типа основано как на различных селективных методах экстракции и сорбции, так и на химическом осаждении ионов лития [6-9].

Известны способы сорбционного извлечения лития из таких рассолов, основанные на образовании алюминатов лития в порах ионообменной смолы [6]. Однако было обнаружено, что поры смолы засоряются примесями, содержащимися в рассоле, что приводило к неспособности ионообменной смолы к восстановлению.

Для извлечения ионов лития из рассолов с высоким содержанием Mg2+ и Са2+ предложен сорбент на основе дефектной разновидности соединения LiCl■2Al(ГО)з■nH2O [6-9].

Данная технология получения Li2COз с содержанием основного вещества Li2COз около 99,6% имеет следующие недостатки [8]:

1) сорбент на основе LiCl•2Al(OH)з•nH2O имеет низкую рабочую емкость 2-3 мг/г и предназначен для извлечения ионов лития из хлоридных рассолов с содержанием LiCl около 3 г/дм3 и общим солесодержанием более 400 г/дм3;

2) для осуществления технологии требуется сложное и уникальное оборудование, сначала для обратноосмотического концентрирования, затем термического упаривания первичного литиевого концентрата; дренажную систему, рассчитанную на задержку мелкой фракции образующейся в результате частичного разрушения сорбента в процессе эксплуатации, и на эффективную регенерацию сорбента.

Целью данной работы является устранение указанных недостатков, что достигается сорбцион-ным извлечением ионов лития из литийсодержа-щих рассолов, очищенных от магния суспензией свежеосажденного гидроксида алюминия.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

При разработке технологии получения высокочистого карбоната лития использовали литий-содержащие рассолы месторождений Республики Дагестан (табл. 1).

Опыты по водоподготовке, осаждению ионов магния, сорбции ионов лития и приготовлению раствора хлорида алюминия, известкового молока и синтезу свежеосажденного гидроксида алюминия проводили в реакторе с перемешивающим устройством в статических условиях при контроле температуры и рН среды.

Таблица 1

Характеристика литийсодержащих рассолов Дагестана

Месторождение Концентрация, г/дм-3 R

Li+ Na+ К+ Mg2+ Са2+ Хсолей

Берикейское 0,042 24,0 0,59 0,27 1,4 70 40

Тарумовское 0,195 67,0 3,8 0,8 10,1 210 56

Южно-Сухокумское 0,041 32,0 0,67 0,72 7,7 108 205

Примечание: *Отношение суммарной концентрации ионов магния и кальция, условно обозначаемой Ci^m, к концентрации ионов лития: R = ЕСщзм/CLi

Note: * The ratio of the total concentration of magnesium and calcium ions, conventionally denoted C^,, to the concentration of lithium iOnS: R _ ХСщзм / CLi

Для проведения операции водоподготовки в рассол объемом 2 дм3 вводили эквивалентное содержанию НСО з количество гидроксида кальция и сжатого воздуха для окисления Fe2+. При этом протекают процессы, которые схематично можно изобразить следующими уравнениями реакций:

4Fe2+ + O2 + 8HCOз + 2ШО ^ 4Fe(OH)з| + 8СО2 Ca2+ + HCO 3 + OH- ^ CaCOз| + H2O

Образующиеся твердые фазы - Fе(ОН)з, СаСОз, обладают высокими сорбционно-коагуля-ционными свойствами и способствуют очистке

рассола не только от механических примесей, но и частично от растворенных неорганических и органических веществ. Осадок можно использовать как строительный материал при засыпке дорог, котлованов. Очищенный рассол поступает на стадию извлечения магния.

Осаждение ионов магния. Для получения литиевых концентратов, не загрязненных ионами магния (так как в процессе сорбции Li+ аморфным гидроксидом алюминия из макрокомпонентов конкурируют только Mg2+ из-за близости ионных радиусов), Mg2+ осаждали в виде гидроксида введением в рассол 10% избытка гидроксида кальция по стехиометрии:

MgCl2 + Ca(OH)2 ^ Mg(OH)2¿ + 0*02

Осаждение Mg2+ осуществляли при рН 10,511,0, температуре 293-333 К, продолжительности перемешивания рассола с известью в течение 60 мин. Образовавшийся осадок гидроксида магния сначала сгущали в сгустителе (цилиндре), затем пульпу фильтровали на нутч-фильтре и промывали водой при Т:Ж = 1:2 (на 1 объем твердой фазы два объема воды). Промытый осадок после сушки при 373 К соответствовал требованиям ГОСТ на «порошок магнезитовый каустический ПМК-75», который широко применяется в строительной, химической и металлургической отраслях промышленности. Очищенный от Mg2+ рассол использовали для извлечения лития.

Сорбция ионов лития. Гидроксид алюминия для сорбции ионов лития получали при температуре 293±1 К сливанием одномолярных растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия:

А1С1з + 3№ОН ^ А1(ОН)з^ + 3№С1

Сорбцию Li+ из рассола осуществляли введением суспензии свежеосажденного А1(ОН)з из расчета обеспечения молярного отношения А1(ОН)з к LiC1 в рассоле, равное 2,5-4,0. Условия сорбции: рН 8,5-9,5; температура 293-373 К; время 20-60 мин.

2А1(ОН)3 + ЫС1 + ПН2О ^ LiC^2A1(OH)з•nH2O¿

Осадок литий-алюминиевого концентрата (ЛАК) сгущали, фильтровали и промывали водой при Т:Ж = 1:5. Промытый осадок, основной фазой которого является LiQ•2A1(OH)з•nH2O [10], направляли на получение карбоната лития. Фильтрат объединяли с промывной водой и сливом сгустителя и направляли на выделение других ценных компонентов.

Получение литийсодержащего концентрированного раствора. Для перевода ионов лития из твердой в жидкую фазу, литий-алюминие-

вый концентрат с влажностью примерно 60% загружали в экстрактор типа Сокслет и 10-ти кратно обрабатывали водой при температуре 373 К. Степень извлечения ионов лития в раствор составлял более 98%.

Литийсодержащие концентрированные растворы очищали от примесей Ca2+ действием насыщенного раствора карбоната лития:

CaCl2 + П2СО3 ^ 2LiCl + CaCÜ3^

Степень очистки жидкого литийсодержа-щего концентрата от Ca2+ составляла более 99,5%.

Получение карбоната лития. Карбонат лития осаждали действием насыщенного раствора карбоната натрия при 363 К в течение 30 мин на очищенный от Ca2+ водный литийсодержащий концентрат:

2LiCl + Na2CÜ3 ^ Li2CÜ3^ + 2NaCl

Осадок карбоната лития фильтровали на нутч-фильтре и промывали насыщенным раствором Li2CÜ3.

Промытый осадок карбоната лития после сушки при 373 К с содержанием основного вещества - Li2CÜ3 более 99,6% соответствовал марке ЛУ-1 по ТУ 95.1951-89.

Приготовление реагентов. Известковое молоко готовили гашением извести водой при Т:Ж = 1:2. Раствор хлорида алюминия готовили обработкой влажного осадка гидроксида алюминия, полученного после выщелачивания хлорида лития, 30% соляной кислотой в реакторе с обратным холодильником при температуре 373-383 К. После 3 ч выдержки перемешивание прекращали, осветленный раствор AlCl3 направляли на синтез сорбци-онно-активного Al(OH)3.

Элементный состав исходных рассолов, получаемых жидких и твердых фаз определяли с использованием высокоточного атомно-абсорбцион-ного спектрометра с источником излучения сплошного спектра contrAA 700 (Analytikjena, Германия).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Литийсодержащие рассолы Республики Дагестан (табл. 1) представляют наибольший интерес для первоочередного освоения [5, 6, 11-17]. Это мнение специалистов основывается на том, что эти рассолы относятся к хлоридному натриевому кальциевому типу с R = 40-213, то есть имеют более благоприятный состав, чем хлоридные кальциевые магниевые рассолы Сибири с R = 192-470 [6, 18]. Месторождения рассолов расположены на территориях одноименных населенных пунктов (п. Бе-рикей, п. Тарумовское и г. Южно-Сухокумск) с

развитой инфраструктурой, значительным безработным инженерно-техническим и рабочим персоналом. Положительным фактором является и то, что литийсодержащие рассолы Дагестана являются геотермальными. Например, рассолы Тару-мовкого месторождения имеют температуру около 473 К, Южно-Сухокумского более 373 К и Бери-кейского около 333 К [13-16].

При разделении и концентрировании ионов лития из литийсодержащих рассолов с использованием активного свежеосажденного А1(ОН)з конкурирующим компонентом являются ионы магния из-за близости ионных радиусов Li+ и Mg2+. Поэтому в технологической схеме по переработке ли-тийсодержащих рассолов должна быть предусмотрена стадия осаждения Mg2+ в виде Mg(OH)2. Следует отметить, что без соблюдения специальных условий осадок Mg(OH)2 выделяется в коллоидно-дисперсной форме, что затрудняет отделение его

Таблица2

Зависимость степени сорбции Li+ свежеосажденным Al(OH)3 из рассолов месторождений Республики Дагестан при pH 9,0±0,5

Table 2. Dependence of the degree of adsorption of Li+ by freshly deposited Al(OH)3 from brines of deposits of the

от рассола. Использование известкового молока вместо раствора гидроксида натрия, увеличение длительности введения известкового молока с 5 до 15 мин, повышение температуры проведения процесса с 293 до 323 К и выше, наличие в сфере реакции центров кристаллизации в виде осадка Mg(OH)2 от предыдущего опыта способствует получению Mg(OH)2, который легко отстаивается, фильтруется и отмывается от маточного рассола. Полное осаждение Mg2+ из рассола происходит при достижении рН 10,5-11,0 и расходе извести примерно 110% от стехиометрического.

Ранее установлено [19, 20], что максимум сорбции ионов лития свежеосажденным А1(ОН)з из рассолов, очищенных от Mg2+, наблюдается при рН 9,0±0,5, при этом полнота извлечения зависит от дозировки сорбента, времени контакта фаз, минерализации и температуры рассола (табл. 2).

Месторождение Условия проведения опытов Степень извлечения Li+ из рассола, % Мольное отношение Li+ : Al3+ в осадке

Мольное отношение Li+ : Al3+ T, K Время, мин

Берикейское 1:3 293 60 88,2 1:3,4

1:4 293 60 96,7 1:4,2

1:4 323 20 91,4 1:4,3

Тарумовское 1:2,5 293 60 95,5 1:2,7

1:2,5 323 20 97,5 1:2,6

1:3 293 60 99,0 1:3,1

1:3 323 20 99,8 1:3,0

Южно-Сухокумское 1:3 293 60 93,3 1:3,3

1:4 293 60 98,2 1:4,2

1:4 323 60 96,5 1:4,3

1:5 323 60 100,0 1:5,3

Из результатов, представленных в табл. 2, следует, что для практически полного извлечения ионов лития из рассола с общей минерализацией менее 100 г/дм3 необходимо ввести свежеосажден-ный гидроксид алюминия из расчета на 1 моль в рассоле 4 моля А13+. При этом желательно процесс сорбции осуществлять при температуре около 293-303 К, т.к. при 323 К наблюдается частичная десорбция ионов лития с сорбента. Для рассола с Тарумовского месторождения с минерализацией 210 г/дм3 расход сорбента, обеспечивающего извлечение ионов лития более чем 96%, составляет 2.5 моля свежеосажденного гидроксида алюминия на 1 моль ионов лития. Причем скорость и степень извлечения из крепкого рассола при 323 К выше, чем при 293 К.

Таблица 3

Состав литийсодержащих жидких концентратов, полученных обработкой 5 навесок литий-алюминиевого концентрата водой в аппарате Сокслет Table 3. Composition of lithium-containing liquid concentrates obtained by treating 5 weighed portions of lithium- aluminum concentrate with water in the Soxlet

apparatus

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литий-алюминиевый концентрат* Содержание, г/дм3

LiCl NaCl CaCl2

Из Берикейского рассола 152 33 2

Из Тарумовского рассола 208 40 7

Примечание: * В таблице 2 концентрат выделен жирным шрифтом

Note: * In Table 2, the concentrate is shown in bold

В табл. 3 представлены составы литийсо-держащих жидких концентратов, полученных обработкой 5 навесок ЛАК в аппарате Сокслет одним и тем же объемом воды.

Концентрированный раствор хлорида лития очищали от примесей кальция обработкой насыщенным раствором 1Л2СО3.

Таблица 4

Состав литийсодержащих жидких концентратов после очистки от кальция Table 4. Composition of lithium-containing liquid con-

Жидкий концентрат Содержание, г/дм3

LiCI NaCl СаС12

Из Берикейского рассола 140 30 0,007

Из Тарумовского рассола 157 29 0,006

Из литиевого концентрата, очищенного от примесей ионов кальция (табл. 4), получали карбонат лития путем дозирования в него насыщенного раствора карбоната натрия, содержащего стехио-метрическое количество Ка2СОз, необходимого для осаждения 1л2СОз5 осадок отделяли от маточного раствора, промывали тремя порциями насыщенного раствора 1Л2СО3 при Т:Ж = 1:5, в порядке снижения концентрации ионов натрия в каждой порции промывной воды. В высушенном продукте содержание основного вещества - 1Л2СО3 составило не ниже 99,6%.

ВЫВОДЫ

Полученные экспериментальные результаты позволили разработать принципиальную технологическую схему переработки литийсодержащих рассолов (рисунок), предусматривающую разделение и концентрирование ионов лития из рассолов использованием свежеосажденного гидрок-сида алюминия.

Отличительными признаками предложенной технологии, по сравнению с технологией, используемой при переработке крепких рассолов Китая [8], являются: 1) возможность селективно извлекать ионы лития из слабых и крепких рассолов; 2) замена сложного сорбционно-десорбционного модуля на реактор с мешалкой; 3) упрощение процесса получения очищенного от примесей концентрированного раствора 1ЛС1.

Указанные признаки в сочетании позволяют получить карбонат лития высокой степени чистоты из литийсодержащих природных и техногенных хлоридных растворов с различным солесо-держанием.

Са(ОН)2, вотщух ~ Са{ОН)3-

Вод о подготовка

Огажц^н не мятннп

NaOH

Маточный раствор

Получение лптин-алгомин некого кон иен трат а

i

► Fe(0H)2,CaC03 (шлам)

>Mg(OH)2-> MgO

AlCl,

Отстаивание ЛАК в сгустителе

Фильтрование ЛАК па нугч-фильтре

Вакуум упарнпание

Н,0

Промывка ЛАК на нутч-фильтре

NaCl

Маточный раствор на переработку

LiCOf

NaX07-

Üuработка ЛАК н Сокслете

Раствор

►А](он)/

HCl

синтез A1CL "

Очистка концентрированного раствора LiCI or примесей

I

Осаждение карбоната лития

~1-

►пгсо3

Рис. Технологическая схема получения карбоната лития из литийсодержащего рассола Fig. Technological scheme for obtaining lithium carbonate from a lithium- containing brine

ЛИТЕРАТУРА

REFERENCES

1. Коцупало Н.П., Рябцев А.Д., Болдырев B.B. Литий для техники XXI века. Наука в России. 2011. № 5. С. 28-31.

2. Кудрявцев П.Г. Литий: мировые запасы и перспективы применения. Альтернативная энергетика и экология. 2016. 13-14. С. 72-88. DOI: 10.15518/isjaee.2016.13-14.072-088.

3. Наумов A.B. Литий: сверхвозможности суперметалла. Редкие земли [Электронный ресурс] http://rareearth.ru (дата обращения: 20.01.2020).

4. Рябцев А.Д., Коцупало Н.П., Кураков A.A., Менжерес Л.Т., Титаренко В.И. Теоретические основы технологии получения карбоната лития аммиачным способом. Теорет. основы хим. технологии. 2019. Т. 53. № 5. С. 595-600. DOI: 10.1134/S00403 57119040122.

Kotsupalo N.P., Ryabtsev A.D., Boldyrev V.V. Lithium for equipment of the XXI century. Nauka Ross.. 2011. N 5. P. 28-31 (in Russian).

Kudryavtsev P.G. Lithium: global reserves and application prospects. Alternat. Energ. Ecolog. 2016. 13-14. P. 72-88 (in Russian). DOI: 10.15518/isjaee.2016.13-14.072-088. Naumov A.V. Lithium: the super of super metal. Rare earths [Electronic resource] (in Russian), http://rareearth.ru (accessed: 20.01.2020).

Ryabtsev A.D., Kotsupalo N.P., Kurakov A.A., Menzheres L.T., Titarenko V.l. Theoretical foundations of technology for the production of lithium carbonate by the ammonia method. Theor. Found. Chem. Eng. 2019. V. 53. N 5. P. 815-820. DOI: 10.1134/S0040579519040274.

5. Остроушко Ю.И., Дегтярева Т.В. Гидроминеральное сырье - неисчерпаемый источник лития: Аналитический обзор. М.: ЦНИИатоминформ, 1999. 64 с.

6. Коцупало Н.П., Рябцев А.Д. Химия и технология получения соединений лития из литиеносного гидроминерального сырья. Новосибирск: Академ. изд-во «Гео». 2008. 291 с.

7. Коцупало Н.П. Производство первичных литиевых продуктов из различных видов литиеносного сырья. Химия в интересахустойч. развития. 2012. Т. 20. № 1. С. 133-141.

8. Комплексная переработка поликомпонентных литийсо-держащих рассолов с предварительным обогащением их литьем. Под ред. Н.П. Коцупало Новосибирск: Академ. изд-во «Гео». 2014. 172 с.

9. Коцупало Н.П., Рябцев А.Д. Интеркаляционные соединения гидроксида алюминия с солями лития и их использование в промышленной практике. Новосибирск: Академ. изд-во «Гео». 2016. 155 с.

10. Рамазанов А.Ш., Каспарова М.А., Сараева И.В., Атаев Д.Р., Атаев М.Б. Состав, структура и свойства литий-алюминиевого концентрата, выделенного из геотермальной минерализованной воды. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2013. Т. 56. Вып. 1. С. 21-25.

11. Курбанов М.К. Геотермальные и гидроминеральные ресурсы Восточного Кавказа и Предкавказья. М.: Наука. 2001. 260 с.

12. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Ramazanov A.S., Kaspa-rova M.A. Prospects of the complex development of highly parameter geothermal brines. Thermal Eng. 2015. V. 62. N 6. P. 396-402. DOI: 10.1134/S0040601515060014.

13. Рамазанов А.Ш., Каспарова М.А., Сараева И.В., Алхасов А.Б., Рамазанов О.М. Комплексная переработка минерализованных геотермальных вод. Экология и пром-ть России. 2016. Т. 20. № 2. С.14-17. DOI: 10.18412/1816-0395-20162-14-17.

14. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Ramazanov A.Sh., Kas-parova M.A. Prospects of development of highly mineralized high-temperature resources of the Tarumovskoye geothermal field. Thermal Eng. 2016. V. 63. N 6. P. 404-408. DOI: 10.1134/S004060151606001X.

15. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Ramazanov A.Sh., Kas-parova M.A. Technologies for the exploration of highly mineralized geothermal resources. Thermal Eng. 2017. V. 64. N 9. P. 637-643. DOI: 10.1134/S0040601517090014.

16. Алхасов А.Б., Алхасова Д.А., Рамазанов А.Ш. Оценка перспектив комплексного освоения геотермальных ресурсов Северокавказского региона. Юг России: экология, развитие. 2017. Т. 12. № 2 (43). С. 159-170. DOI: 10.18470/1992-1098-2017-2-159-170.

17. Алхасов А.Б., Алхасова Д.А., Алхасов Б.А., Рамазанов А.Ш., Попель О.С. Перспективные технологии освоения геотермальных ресурсов. В сб.: Возобновляемая энергетика XXI век: Энергетическая и экономическая эффективность. Мат-лы IV Междунар. конгр. REEN-CON-XXI. 2018. С. 16-20.

18. Алексеев С.В., Вахромеев А.Г., Коцупало Н.П., Ряб-цев А.Д. Промышленные рассолы сибирской платформы. Иркутск: Изд-во «Географ». 2014. 159 с.

19. Рамазанов А.Ш. Закономерности хемосорбции лития аморфным гидроксидом алюминия из хлоридных вод. Химия и технология воды. 1991. Т. 13. № 2. С. 140-143.

20. Рамазанов А.Ш., Атаев Д.Р., Каспарова М.А., Сара-ева И.В. Зависимость адсорбционных свойств аморфного гидроксида алюминия по литию от условий получения. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2010. Т. 53. Вып. 4. С. 6-8.

5. Ostroushko Yu.I., Degtyareva T.V. Hydromineral raw materials - an inexhaustible source of lithium: an Analytical review. M.: TsNIIATOMINFORM. 1999. 64 p. (in Russian).

6. Kotsupalo N.P., Ryabtsev A.D. Chemistry and technology of production lithium compounds from lithium- bearing hydromineral raw materials. Novosibirsk: Academ. Izd-vo «Geo». 2008. 291 p. (in Russian).

7. Kotsupalo N.P. Production of primary lithium products from various types of lithium-bearing raw materials. Khim. Inter. Ustoych. Razv.. 2012. V. 20. N 1. P. 133-141 (in Russian).

8. Complex processing of polycomponent lithium-bearing brines with their preliminary enrichment by casting. Ed. by N.P. Kotsupalo. Novosibirsk: Academ. Izd-vo «Geo». 2014. 172 p. (in Russian).

9. Kotsupalo N. P., Ryabtsev A.D. Intercalation compounds of aluminum hydroxide with lithium salts and their use in industrial practice. Novosibirsk: Academ. Izd-vo «Geo». 2016. 155 p. (in Russian).

10. Ramazanov A.Sh., Kasparova M.A., Sarayeva I.V., Ataev D.R., Ataev M.B. Composition, structure and properties of lithium-aluminum concentrate extracted from geothermal mineralized water. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 1. P. 21-25 (in Russian).

11. Kurbanov M.K. Geothermal and hydromineral resources of East Caucasus and foothills of Caucasus. M.: Nauka. 2001. 260 p. (in Russian).

12. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Ramazanov A.S., Kaspa-rova M.A. Prospects of the complex development of highly parameter geothermal brines. Thermal Eng. 2015. V. 62. N 6. P. 396-402. DOI: 10.1134/S0040601515060014.

13. Ramazanov A.Sh., Kasparova M.A., Sarayeva I.V., Alkhasov A.B., Ramazanov O.M. Complex processing of mineralized ge-othermal waters. Ecol. Prom. Russ. 2016. V. 20. N 2. P. 14-17 (in Russian). DOI: 10.18412/1816-0395-2016-2-14-17.

14. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Ramazanov A.Sh., Kas-parova M.A. Prospects of development of highly mineralized high-temperature resources of the Tarumovskoye geo-thermal field. Thermal Eng. 2016. V. 63. N 6. P. 404-408. DOI: 10.1134/S004060151606001X.

15. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Ramazanov A.Sh., Kas-parova M.A. Technologies for the exploration of highly mineralized geothermal resources. Thermal Eng. 2017. V. 64. N 9. P. 637-643. DOI: 10.1134/S0040601517090014.

16. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Ramazanov A.Sh. Assessment of prospects for integrated development of geother-mal resources of the North Caucasus region. Yug Rossii: Ecol. Razvit. 2017. V. 12. N 2 (43). P. 159-170 (in Russian). DOI: 10.18470/1992-1098-2017-2-159-170.

17. Alkhasov A.B., Alkhasova D.A., Alkhasov B.A., Ramazanov A.Sh., Popel O.S. Promising technologies for the development of geothermal resources. In the collection: Renewable energy XXI century: Energy and economic efficiency Mat. of the IV Internal Congr. REENCON-XXI. 2018. P. 16-20 (in Russian).

18. Alekseyev S.V., Vakhromeev A.G., Kotsupalo N.P., Ryabtsev A.D. Industrial brines of the Siberian platform. Irkutsk: izd-vo Geograf. 2014. 159 p. (in Russian).

19. Ramazanov A.Sh. Regularities of chemisorption of lithium with amorphous aluminium hydroxide from the chloride waters. Khim. Tekhnol. Vody. 1991. V. 13. N 2. P. 140-143 (in Russian).

20. Ramazanov A.Sh., Ataev D.R., Kasparova M.A., Sara-yeva I.V. Dependence of the adsorption properties of amorphous aluminum hydroxide on lithium on the conditions for obtaining. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2010. V. 53. N 4. P. 6-8 (in Russian).

Поступила в редакцию (Received) 26.03.2020 Принята к опубликованию (Accepted) 11.01.2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.