Chimie și tehnologie a compușilor de litiu, rubidiu și cesiu
ceai, dacă această producție asigură eliberarea litiului (electrolitic) metalic sau a derivaților săi; hidroxidul de litiu este de dorit să se obțină atunci când este utilizat direct pe scară largă; metode legate da sulfat de litiu în soluție, sunt utile în cazul în care ulterior este transformat în carbonat de litiu, de la care este posibil să se obțină orice alte săruri și de Ca (OH) -., și hidroxid de litiu [3]
Procesarea hidrometalurgică a doua etapă de proces concentrate minerale de litiu, de obicei, este într-o separare primară a litiului din soluțiile tehnice în formă de compuși greu solubili. Dacă soluția inițială este o soluție tehnică a sulfatului de litiu și a altor metale alcaline (și acesta este cazul în majoritatea schemelor tehnologice moderne), atunci
sărurile de litiu puțin solubile sunt precipitate de la acesta cel mai adesea direct fără trecerea la un alt tip de soluție *.
Deoarece sarea de litiu mai puțin solubilă a fost izolat L12CO3, mai puțin LiF, și chiar mai rar L13PO4 (acestea din urmă sunt de obicei folosite pentru extragerea de litiu din soluțiile diluate sau doizvleche-TION aceasta din soluțiile mumă, rămasă după L12CO3 precipitare **). Precipitarea L12CO3 este întotdeauna preferabilă, dar în ciclul direct nu este completă; LiF și chiar mai puțin solubil L13PO4 asigura suficientă separare plinătate, dar necesită operații suplimentare pentru a le transfera la alți compuși utilizați în mod curent (vezi. Ch. I).
Pentru precipitarea L12CO3, LiF și L13PO4, se utilizează carbonați, fluoruri și fosfați ai metalelor alcaline. Utilizând acești compuși, este posibil să se obțină săruri de litiu necesare, inclusiv farmacopeea, puritatea, îndepărtarea în trecere din soluție a acelor elemente, carbonați, fluoruri și fosfați, care sunt mai dificil de dizolvat decât solitonii corespunzători.
După cum se va vedea mai târziu, având ca rezultat crearea de bucle, care implică Schemele tehnologice utilizarea fluidelor și soluții mamă în principal L12CO3 circulă după depunerea închis, este posibil să crească în mod semnificativ randamentul în acest compus de litiu și un produs de producție. Această circumstanță este de mare importanță, deoarece IJ2CO3 este în prezent utilizat pe scară largă. Astfel, carbonat de litiu folosit ca materie primă pentru producerea de hidroxid de litiu, halogenură, sulfat și azotat de litiu (prin hidroxid), metal (via clorură), hidrură (metal), amida (via hidrură) și altele asemenea. D. [2].
Metode acide de procesare
Bazele metodelor acide de procesare a materiilor prime cu litiu sunt procesele de descompunere ale acestora, incluzând atât acțiunea directă a acizilor diferiți asupra mineralelor și concentratelor, cât și tratarea lor cu săruri acide în procesele de fuziune ***.
* Există recomandări în literatură care indică oportunitatea unei astfel de tranziții. În special, [4], în cazul în care de conversie LiaSCu transporta în LiCI, apoi mai ușor separate de potasiu litiu și este precipitat în întregime ca L12CO3. Aceasta se obține prin tratarea soluției de L12S04 cu o soluție concentrată de KC1; K2SO4 relativ mai puțin solubil este eliberat în faza de jos.
** Este, de asemenea, posibil precipitarea litiului sub formă de borat slab, solubil, stearat [5], aluminat [6] și silicat [7].
*** Se recomandă numai hidrosulfații de acid și de potasiu din sărurile acide pentru descompunerea mineralelor litiu (amblygonită, lepidolit și spodumen) [8-12]. Acești reactivi permit descompunerea în topitură și, prin urmare, sunt proiectați pentru sulfatare la temperaturi mai ridicate în comparație cu H2S04. Dar nu există nicio diferență fundamentală în acțiunea MeOHCH și H2SO4.
Fuziunea, de exemplu, spodumena cu KHSO4, urmată de extracția sărurilor solubile, a fost folosită în Germania dinainte de război [1, 9, 10], dar nu a oferit niciun avantaj în ceea ce privește randamentul sau costul. proces
Deoarece silicații și aluminosilicați de litiu necesare pentru a se descompune suficient de acizi silnoletuchie la temperaturi ridicate nu pot fi utilizate, deși au existat propuneri sporadice pentru descompunerea lepidolite de acid clorhidric [13, 141, Trifilit - acid clorhidric și apă regală [13], iar în 1903 g . plantă în Maywood (. NY, USA) a fost utilizat cu descompunere pre-aliată fluxurilor amestec spodumene NaHS04 + NaCI [15]; Substanța activă aici a fost acid clorhidric *.
Dintre acizii puternici utilizați în mod obișnuit în tehnologia chimică, cei mai potriviți pentru descompunerea silicatelor și a altor materiale de minereu sunt acizii sulfurici și fluorhidrici. Cu toate acestea, aplicarea acesteia din urmă este asociată cu mari dificultăți tehnice, în principal instrumentale. În plus, tratarea economică a acidului fluorhidric cu materii prime atât de sărace precum litiul nu poate fi considerată ca fiind eficientă. Prin urmare, dorința naturală a fost înlocuirea acidului fluorhidric cu un reactiv mai ieftin. A fost propusă o metodă de descompunere a mineralelor silicate din litiu, în special lepidolitul, cu un amestec de CaF2 + H2S04 [17-19]. Cu toate acestea, el nu a găsit aplicații practice. Propunerea promițătoare și relativ nouă [20] privind descompunerea mineralelor litiu de către acidul fluorosilic H2SiFe cu transferul ulterior al Li2SiFe rezultat în LiOH prin reacția ** este îndoielnică:
Li2SiFe + 6NaOH = 6NaF + 2LiOH + Si02 + 2H20
Cea mai mare importanță pentru descompunerea materiilor prime de litiu a acidului sulfuric obținut anterior în tehnologia de prelucrare a lepidolitului și care este utilizată în prezent cu succes în obținerea compușilor de litiu din spodumenă. Acesta permite descompunerea mineralelor la temperaturi relativ ridicate, când este cel mai eficient.
Într-un stadiu incipient al dezvoltării industriei litiului, când materia primă principală pentru prepararea diferiților compuși de litiu a fost lepidolitul, acesta a fost descompus prin încălzire cu H2S04 pentru a produce L12SO4 solubil și alte sulfați de sulfat de metal alcalin.
acest lucru a fost periodic și a fost utilizat pentru o producție unică de săruri de litiu. Metoda de descompunere a mineralelor litiului cu hidrosulfat de potasiu, dezvoltată mult mai târziu în SUA [3], nu este, de asemenea, de succes, deoarece multe impurități trec în forma solubilă atunci când se topește. În prezent, KHSO4 este utilizat numai atunci când litiul este extras din lepidolitul african [12].
* Mai târziu [16] sa investigat reacția lepidolitului pulverulent direct cu HCI gazos la o temperatură
935 ° C, aproape de topirea mineralelor. S-a arătat că LiCl rezultat poate fi distilat și condensat ca un produs solid pur.
** Majoritatea LiOH poate fi apoi obținută sub formă de soluție apoasă și din precipitat pentru a precipita LijCOj,
precum și o cantitate mare de sulfat de aluminiu [21-29]. Pentru a obține compuși de litiu pur, a fost necesară efectuarea unei purificări complexe a soluțiilor, care a fost sursa numeroaselor pierderi de proces.
Trei metode de prelucrare a lepidolitului sunt descrise mai jos, care în trecut au fost de importanță industrială.
1. Prin metoda lui F. Filzingera [26], se aplică pe una din plantele germane din Berlin și cunoscut sub numele de metoda Schering Filzingera- [13, 15, 30, 31], lepidolite fin amestecat cu acid sulfuric concentrat fierbinte la o stare păstoasă și apoi încălzit la aglomerant în cada piatră montată în cuptorul de ardere. După calcinare, bucăți pentru a îndepărta excesul de acid sulfuric și format din acidul fluorhidric mineral obținut se tratează cu apă în reactoarele cu plumb sinter. Reziduul insolubil (S1O2 și lepidolite nedescompus) după separare prin filtrare, soluția a fost tratată cu carbonat de sodiu pentru a se obține un silicat de sodiu (produs secundar) și soluția (sulfat de aluminiu și de metal alcalin), se evaporă înainte de izolare din acesta silice. La soluție s-a adăugat Kalka sulfat într-o cantitate necesară pentru formarea de alaun, care a cristalizat după evaporarea soluției în cazanele de cupru la temperatura de reflux. Cristalin precipitat fin alaun de potasiu a fost centrifugat (concentrat în ea rubidiu și cesiu).
Mai mult, pentru o îndepărtare mai completă a soluției de sulfat de aluminiu la soluția la reflux s-a adăugat lapte de var; precipitat cu filtrat hidroxid de alumină, iar filtratul a fost tratat cu clorură de bariu, pentru a îndepărta SO“, se evaporă la sec și amestecul a fost clorurilor uscat tratat cu etanol absolut, rezultând în NaCl și KC1 au rămas în pelet, un LiCI cu SaS1g intrat în soluție. După îndepărtarea precipitatului de alcool dizolvat în apă, tratat cu o soluție de carbonat de amoniu pentru depunerea de calciu sub formă de CaC03 și sulfură de amoniu pentru a precipita impuritățile metalice grele. din soluția filtrată purificată și precipitat cu carbonat de amoniu ka pur litiu Bonate.
2. Metoda G. Peterson [27], se aplică pe plante în Saxonia [13, 15, 30], lepidolite plutea cu cărbunele într-un cuptor de ardere într-o masă sticloasă omogen care a fost granulat pentru frezare în apă rece (cărbune astfel separat). După măcinare, masa granulelor tratate cu o greutate egală de acid sulfuric (p = 1,7 g / cm3) și lent timp de câteva zile, se evaporă în cuve cu plumb, cu agitare. După tratarea reziduului uscat repetat cu apă la reflux, după decantare și filtrare, filtratele combinate au fost evaporate până la o densitate de 1,38 g / cm3, care a fost urmată de cristalizarea alaun de potasiu (rubidiu și cesiu); în filtrat
(lichid mamă) au rămas sulfați de potasiu, litiu și aluminiu. Pentru a îndepărta resturile de aluminiu sub formă de alum, în lichidul mamă se adaugă potasiu. După soluția de izolare alaun a fost filtrată și evaporată până la o densitate de 1,32 g / cm3, în care în mod substanțial toate de potasiu a fost cristalizat sub formă de sulfat de potasiu.
Din soluția purificată, astfel, sodă uscată precipitat de carbonat de litiu, iar reziduul apelor mume cu potasiu-doizvle prin Na2HP04 în soluția de amoniac sub formă de fosfat de litiu, care se calcinează la oxid de calciu. Spectatul rezultat s-a tratat cu apă și s-a obținut apoi carbonat de litiu din soluția filtrată în mod obișnuit. S-a purificat carbonatul de litiu după prima precipitare
Trimiteți-le prietenilor: