Invenția se referă la tehnologia chimică a compușilor cu litiu, în particular, la o metodă pentru producerea de hidroxid de litiu sau a sărurilor sale cu puritate ridicată din saramuri naturale. Procedeul cuprinde purificarea saramurii de metal alcalin, magneziu și metale alcalino-pământoase prin trecerea saramurii printr-un pat de ioni de eluare selective sorbent litiu relativă de apă clorură de sorbit de litiu în timp ce concentrația acestuia, conversia electrochimică a soluției de clorură de litiu, într-un aparat de electrodializă pentru a obține o soluție de hidroxid de litiu sau o sare a acestuia, concentrarea ulterioară a soluției rezultate și cristalizarea produsului final. 4 php phylum, 4 ill.
(EN) Invenția se referă la un procedeu chimic pentru prepararea compușilor de litiu, în particular la o metodă de producere a hidroxidului de litiu (sau a sărurilor de litiu) din saramură naturală.
O metodă de producere de hidroxid de litiu, cu o puritate ridicată din saramuri (lichior), conținând halogenuri de litiu și de alte metale alcaline (Na, K), și halogenuri de magneziu și metale alcalino-pământoase (Ca, Sr) [1] Metoda include concentrarea saramura folosind solar energie 2 la 7% conținut de litiu, cristalizarea alcaline (Na, K) și depunere de metal alcalino-pământos și magneziu prin alcalinizare saramură la pH 10.5-11.5 folosind lapte de var, hidroxid de litiu și carbonat.
Salina, după purificare, neutralizare cu acid clorhidric și diluție până la un conținut de Li de 4,48%, este alimentată într-o celulă cu o membrană cu schimb de cationi. Electroliza se efectuează la o densitate de curent de 100 300 A / ft2 sau 10 20 A / dm2 (I 42,5 A, U 3,2 B). După șase ore de electroliză, concentrația de litiu în catolit este de 2,31% sau 8% pe bază de LiOH, iar cantitatea de impurități scade de 1,5 ori. O porțiune din soluția de catolit este tratată cu dioxid de carbon pentru a produce carbonat de litiu de înaltă puritate. Cealaltă parte a soluției apoase de hidroxid de litiu este supusă evaporării parțiale pentru a produce hidroxid monohidrat de înaltă puritate. Această metodă este cea mai apropiată de soluția tehnică revendicată și rezultatul obținut și a fost ales de noi ca prototip.
Dezavantajele metodei este concentrația totală necesitate a volumului de saramură și deținerea de purificare reactiv de impurități de magneziu și calciu, urmată de neutralizare cu reactiv alcalin în exces, ceea ce conduce la costuri mari de Ca (OH) 2. LiOH, Li2C03. HCI. În plus, metoda este aplicabilă unei saramuri de tip restricționate (saramuri poate fi utilizat numai de tip clorură de sodiu cu un continut scazut de Mg 2+ si Ca 2 și introduse în zonele de climă caldă), limitând materia primă de bază de litiu.
Rezultatul tehnic este simplificarea procesului și versatilitatea acestuia datorită purificării procesului de aliniere si fara reagenti concentrația de litiu în sorbția selectivă folosind saramuri care conține litiu de orice tip (inclusiv clorură de calciu).
Rezultatul tehnic se realizează prin aceea că curățarea metalelor alcaline și alcalino-pământoase se realizează prin trecerea saramurii printr-un pat de adsorbant litiu selectiv, clorură de litiu, eluat cu apă, în același timp, concentrația sa, iar soluția rezultată a fost supusă conversiei la dispozitivul electrodializă cu soluții diferite de lucru, în funcție de produsul final .
Pentru conversia rezultată clorură de litiu în compusul de litiu folosit alt electrodialyser alternativ cu membrane cationi și schimb de ioni sau electrodializă cu membrane bipolare (fig. 1). Celula unitate a dispozitivului are trei camere separate, dintre care două sunt camere de lucru (camere de desalinizare) și o cameră de concentrare. Soluția inițială de LiCl și soluția de lucru a hidroxidului de sodiu circulă în camera de desalinizare, o soluție de hidroxid de litiu este colectată în camera de concentrare. Soluția de electroliți - clorură de sodiu - circulă în camerele de electrozi. Na + și Cl - ionii ajung, de asemenea, acolo. formată ca rezultat al conversiei (Figura 1). În cazul utilizării unei mașini de electrodializă cu membrane bipolare, electrolitul poate fi o soluție de LiCl.
Pentru obținerea hidroxidului de litiu, ca sursă de ioni de hidroxid, se utilizează atât hidroxidul de sodiu, cât și alcalinii de electroliză obținute în aparate cu membrane bipolare.
Conversia clorurii de litiu sau hidroxid de litiu în continuă aparate zlektrodializnyh prin următoarele reacții: LiCl + NaOH _ LiOH + NaCI LiCl + naan _ lian + NaCl, unde An Br +. CO 2 3 -. SO 2 4 - și așa mai departe.
Eluatul rezultat cu o concentrație de 8-15 g / zi LiCl este pompat printr-o cameră de lucru a vasului de electroliză, o soluție de hidroxid de sodiu este trecută prin a doua cameră. Atunci când se utilizează un electrolizer cu membrane bipolare, soluțiile de LiCl și HCl circulă în camerele de lucru (figura 1).
Procesul se efectuează la o densitate de curent de 0,5 2,3 A / dm2 timp de 14 ore pentru a ajunge la o concentrație de LiOH 11 de 19 g / l. Cu creșterea densității de curent sau a duratei procesului, concentrația LiOH crește la 23 24 g / l, dar eficiența curentă scade (până la 30%) (figura 2). Dacă durata procesului este redusă cu caracteristici egale ale curentului, concentrația de LiOH în soluțiile rezultate scade (figura 2, exemplele 3 și 10). Concentrația de cationi de impurități în soluția LiOH este de 0,3 g / l. Soluția a fost apoi concentrată în dispozitivul electrodializă alternativ cu membrane anionice și schimbătoare de cationi la o concentrație de LiOH 80 g / l (23 g / l Li), și apoi supus evaporării parțiale de cristalizare LiOH H2O Procesul de cristalizare are loc o purificare ulterioară de impurități. Produsul spălat și uscat nu conține mai mult de 0,133% din impuritățile totale (Na, K, Ca, Mg).
Astfel, principalele caracteristici caracteristice ale metodei conform invenției sunt extragerea selectivă a litiului din saramuri sub forma clorurii sale cu o concentrare simultană și purificarea și utilizarea eluatului pentru a produce hidroxid de litiu cu un aparat de conversie electrodializă. Metoda permite obținerea nu numai a hidroxidului de litiu, dar și concentrarea acestuia în același aparat sau într-o cascadă de 23 de aparate identice.
Metoda propusă în comparație cu metoda de stadiul cunoscut al tehnicii permite simplificarea tehnologiei de producere a LiOH H2O (fig. 3), pentru a reduce lanțul de prelucrare din materii prime naturale (saramura) la produsul finit, pentru a elimina concentrarea tot volumul de saramură pentru a extrage din acestea cristale de cloruri de metale alcaline pentru a exclude purificarea reactiv saramură din magneziu și metale alcalino-pământoase, precum și obținerea unei game largi de produse cu litiu de înaltă puritate.
În plus, procedeul conform invenției face posibilă obținerea oricăror săruri de litiu din clorura sa, inclusiv solubilă, de exemplu Li2C03 (fig.4). În acest scop, ca o soluție de lucru în loc de hidroxid de sodiu utilizată este o soluție de sare de sodiu sau de potasiu (de exemplu, NaBr, Na2 CO3. Na2 SO4 și colab.) Pentru a se obține sarea de litiu corespunzătoare (LiBr, Li2 CO3. Li2 SO4 și colab.). Aceasta face metoda universală, permițând obținerea oricăror compuși de litiu.
Invenția este roman, deoarece comparația cu alte soluții în domeniu indică faptul că utilizarea unei soluții apoase de clorură de litiu obținută direct din materia primă (saramură), fără purificare prealabilă reagent de materii prime de metale magneziu și alcalino-pământoase, și transferă LiCI rezultând hidroxid (sare ) litiu utilizând metoda electrodializei, nu au fost găsite surse de informație disponibile.
Lista figurilor desenelor și tabelelor.
FIG. 1. Diagrama fluxurilor de soluții în celulele electrodializatoare.
FIG. 2. Exemple de preparare a hidroxidului de litiu.
FIG. 3. Date comparative privind metoda revendicată și metoda prototipului.
FIG. 4. Exemple de preparare a sărurilor de litiu.
Datele care susțin posibilitatea realizării invenției sunt prezentate în exemple.
Exemplul 1. Solul folosit pentru prepararea clorurii de litiu are următoarea compoziție (g / l): LiCI 1,35; NaCI 116,6; NaBr 4,1; KCI 44,0; MgCl2 37,6; CaCI2 16S, 2; SrCl2 4.4.
Soluția rezultată conține 15,1 g / l de LiOH (4,4 g / L Li), concentrația de cationi de impurități este de 0,3 g / l. Soluția a fost concentrată în dispozitivul electrodializă alternativ cu membrane schimbătoare de anioni și cationi la o concentrație de LiOH 80 g / l (23 g / l Li) și apoi supus evaporării parțiale de cristalizare LiOH H2O Cantitatea de impurități în compoziția produsului spălat, uscat este de 0,007% sau 0,004 % pe baza ionului de clor.
Toate experimentele ulterioare privind prepararea hidroxidului de litiu pur s-au efectuat folosind soluții cu concentrații de LiCl 8,5 g / l și NaOH 8,0 g / l în diferite condiții ale procesului de electrodializă. Rezultatele experimentelor 1-10 sunt rezumate în tabelul (figura 2).
Exemplul 11 O soluție de clorură de litiu obținută din saramură, așa cum este descris în experimentul 1, iar soluția de sodă a fost de 20,8 g / l CO3 Na2 (0,4 H), este trecut prin electrodializă pentru camera de lucru cu un debit de 3 l / h. Condiții experimentale: densitatea curentului 0.94 A / dm 2. durata 1 oră.
Prepararea carbonatului de litiu cu alți parametri electrochimici a fost efectuată în Runes 12, 13 (vezi Figura 4).
Exemplul 14. O soluție de clorură de litiu obținută din saramură așa cum s-a descris în experimentul 1 și o soluție de bromură de sodiu (0,2 H) este trecută prin camerele de lucru cu o viteză de 3 l / h. Condiții experimentale: densitatea curentului 0,47 A / dm 2. durata 2 ore Concentrația de LiBr în soluția rezultată este de 13,9 g / l. Pe măsură ce crește densitatea curentului, concentrația de LiBr crește la 22,7 g / l (op 15, figura 4). Se efectuează o concentrație suplimentară în aparatul de electroliză la un conținut de bromură de litiu de 100 g / l.
Metoda propusă în comparație cu metoda prototipului permite: 1. Simplificarea tehnologiei de obținere a hidroxidului de litiu de înaltă puritate din materii prime.
2. Eliminați purificarea reactivului de saramură din impuritățile M2 + și Ca2 +. precum și neutralizarea ulterioară a soluției cu acid clorhidric.
4. Să creeze tehnologii non-reactive ecologice.
5. Utilizați modelele existente de echipamente de electrodializă.
6. Concentrați soluțiile în același aparat în care se efectuează procesul de conversie.
7. Obțineți compuși care sunt mai puțin solubili în apă (LiOH H2O, Li2CO3) decât clorura de litiu, ceea ce duce la o reducere a costurilor cu energia electrică în timpul etapei de concentrare.
1. Brevetul german N 2700748, cl. C01D 15/02, publ. 08/09/77 (prototip).
1. Procedeu de preparare a unui hidroxid de litiu sau a sărurilor sale cu puritate ridicată din saramuri naturale care conțin halogenuri de litiu și alte metale alcaline și halogenuri ale metalelor alcalino-pământoase și de magneziu, incluzând purificarea saramura din metale alcaline și alcalino-pamantoase magneziu, concentrația de clorură de litiu, se conversia electrochimică, concentrarea și cristalizarea produsului final, în care purificarea saramura este realizată prin trecerea printr-un pat de ioni de litiu relativ selectiv scorușă coagulant, concentrația de clorură de litiu se efectuează prin eluție cu apă, iar conversia electrochimică a soluției rezultate pentru producerea dispozitivului electrodializă cu diferite fluide de lucru.
2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, ca soluție de lucru pentru producerea hidroxidului de litiu se utilizează o soluție alcalină preparată din hidroxid de sodiu.
3. Metodă conform revendicării 1, în care o soluție alcalină obținută într-un aparat de electrodializă cu membrane bipolare este utilizată pentru a prepara hidroxidul de litiu.
4. Metodă conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că soluțiile apoase de săruri de sodiu sau potasiu sunt utilizate ca soluții de lucru pentru prepararea sărurilor de litiu.
5. Metodă conform revendicării 1, în care soluția de hidroxid de litiu sau sarea acesteia este concentrată în același aparat sau cascadă a două sau trei aparate identice.
Trimiteți-le prietenilor: