Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.1) (К.А. Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов), страница 9

Химический * Часто просто говорят об сс- или б-сподумеие. — з0— состав непостоянный; содержание [.1„.0 в пределах 2 — б'4 1941.В виде примеси присутствуют МдО (до нескольких процентов), РеО, МпО, СаО, [ча~О и очень ценные К5,0, СзэО [103], Кристаллизуется в моноклинной решетке; плотность кристаллов 2,8 — З,З г/см', твердость 2,5 — 4,0 110]. Кислотами разлагается только после сплавления.

При плавлении (ннже 1000 ) окрашивает пламя в красный цвет [103]. Циннвальдит — водный алюмосиликатизгруппы редких литиевых слюд К[.1РенА[[5[цА!Ом] (Р, ОН)м Является промежуточным членом непрерывного изоморфного ряда биотит — лепидолит [941. Химический состав непостоянный; содержание 1л,О в пределах 1 — 5 14 1102!. Среди многочисленных примесей следует отметить рубидий и цезий (в небольших количествах). Кристаллизуется в моноклинной решетке; плотность кристаллов 2,9 — 3,2 г/сма, твердость 2 — 3 [1031. Разлагается кислотами.

Плавится при 950 †10', окрашивая пламя в красный цвет [94, 1031. Амблигонит — фторсодержащий фосфат лития и алюминия, состав которого может быть выражен формулой [.[А[[РО,] [Р, ОН]. Является крайним членом изоморфного ряда амблигонит — монтебразит [.[А[[РО,] ЮН, Р]. Теоретическое содержание [1,0 10,10%, фактическое 7 — 9,5М [941, Наиболее характерная примесь (до 2'1) [4а,О (натрий изоморфно замещает часть лития) [1О!. Кристаллизуется в триклинной решетке; плотность кристаллов 2,98 — 3,15 г/см', твердость 8 [101. С трудом разлагается соляной кислотой [1021, но полностью— серной [101.

Легко плавится, окрашивая пламя в желтовато- красный„ иногда в ярко-красный цвет [1021. Наиболее крупные месторождения амблигонита известны в Испании [94, 102!. Имеется амблигонит в США, Канаде и Франции 17, 102, 1031. Минералы лития за рубежом добывают в настоящее время главным образом в США и Канаде (сподумен), Южной Родезии и Намибии (лепидолит, петалит). Главное промышленное значение имеют месторождения гранитных пегматитов натро-литиевого типа, в которых литий связан со всеми рассмотренными минералами. Из этих пегматитов важнейшими являются сподуменовые и пегалито-лепидолитовые [10, 941.

Литиевые руды гранитных пегматитов чаще всего комплексные — содержат другие полезные минералы таких элементов, как цезий (поллуцит), бериллий (берилл), ниобий и тантал (колумбит и танталит), олово (касситерит), а иногда и драгоценные камни (полихромные и розовые турмалины, воробьевит и кунцит). Так как число попутно добываемых ценных элементов может быть значительным, то даже при низком содержании каждого из них в отдельности комплексная переработка сырья местоождений гранитных пегматитов может быть вполне целесообразной 1О, !071.

Месторождения гранитных пегматитов дают около 95З4 всего литиевого сырья, добываемого за рубежом [94]. Пневматолито-гидротермальные месторождения представлены цин нвальдитовыми и амблигонитовыми рудами, однако их запасы небольшие и экономическая значимость невелика 1101]. Достаточно перспек- — 31— тивны месторождения осадочного типа.

Примером может служить рана соляных озер. В частности, уже давно используется рапа оз. Сирлс Лейк (США, штат Калифорния), в которой литий в виде 1.!С! ( 0,02%) находится совместно с солями натрия, калия и бора [941. В результате переработки рапы литий извлекается (см.

далее) в виде 1.[з[ч[аРОь с содержанием 21% [.[зО попутно с добычей поташа, буры и других солей [108[. В последние годы одна из фирм в США начала извлекать соли лития из рапы подземного озера Силвер Пик [95[. Об обогащении литиевых руд. Приведенные выше данные показывают, что во всех минералах лития низкое содержание ценного компонента. Зто определяется малым атомным весом лития и малым числом его атомов во всех природных соединениях.

Еще меньше содержится лития в рудах (0,25 — 3%, чаще 1 — 3% [109[а), так как содержание в них литиевых минералов невелико, например в сподумене 5 — 70% (обычно в среднем 15 — 25% [1О, 109[). Зто вызывает необходимость обогащения литиевого сырья. В результате получаются концентраты минералов лития с содержанием ценного компонента в несколько раз больше, чем в руде, хотя и меньше, чем в чистом минерале.

До второй мировой войны концентраты минералов лития получали преимущественно ручной рудоразборкой крупных кристаллов (сподумен) илн мономннеральных агрегатов (лепидолит), поэтому разрабатывались главным образом крупнокристаллические месторождения [94[. Однако при рудоразборке даже крупнокристаллических залеганий извлечение лития в концентрат редко превышало 50% ввиду присутствия в кристаллах минералов многочисленных сростков. Тем не менее разборка минералов в настоящее время еще применяется для обогащения крупнокристаллического сподумена, хотя данный метод обогащения уже не имеет прежнего значения.

Для обогащения литиевых руд применяют также магнитную сепарацию, однако лишь с целью выделения циннвальдита, обладающего слабыми магнитными свойствами. Понятно, что магнитной сепарацией можно обогащать и другие минералы лития, если ее использовать для удаления посторонних магнитных минералов как операцию «доводки» концентратов в сочетании с другимн методами обогащения** [941.

Очень большое значение для технологии соединений лития имел метод термического обогащения (декрипитация) сподумена, основанный на использовании его монотропного а- б-перехода. Идея использования этого превращения очень проста. Так как в отличие от твердого и-сподумена б-сподумен хрупок и легко измельчается, а его образо- ванне сопровождается расширением кристаллов минерала во всех ' Пока для получения концентратов сподумена применяется руда, содержащая )1зд 1.)зО (1,2 — 1,4з4).

Однако известно использование и более бедных руд (до Ю,7% 1.)зО). И хотя предпочтительнее иметь дело с богатой рудой, может оказаться (прн комплексном характере месторождения, большой мощности н других благоприятных обстоятельствах) экономически оправданной добыча и использование бедных руд [94[. "* Магнитной сепарацией удаляют, например, железосодержащие минералы при получении концентратов сподумена, предназначаемых для непосредственного использования в стеклокерамическом производстве. направлениях, то, следовательно, нетрудно в процессе нагревания руды достигнуть интенсивного разрушения вмещающей сподумен породы с выделением б-сподумена в виде измельченной фракции. На практике сподуменовую руду нагревают при температуре, близкой к ! 100'; проводя необходимуювыдержку (в зависимости от месторождения н партии руды), получают концентрат [7-сподумена в виде мелкой фракции, а пустая порода (кварц, слюда, полевой шпат) не затрагивается н попадает в отвал, Отделяют б-сподумен от пустой породы грохочением, воздушной сепарацией и классификацией.

Впервые идея термического обогащения сподуменовой руды была осуществлена в СССР [301, затем в США [1101. В 30 — 40-х годах метод декрипитации был важнейшим как в нашей стране, так и за рубежом [30, 109, 1101. Хотя в настоящее время имеются более эффективные и экономичные методы обогащения, декрипитация не потеряла самостоятельного значения и в известной мере себя оправдывает, так как некоторые новые эффективные методы переработки сподумена (см.

далее) на соединения лития не могут быть применены к его а-модификации 128, 1111, тогда как б-сподумен можно перерабатывать любым из известных способов. В связи с повышенным спросом на литий и его соединения в минувшую войну, а еще в большей степени с 1950 г,, выяснилась необходимость в освоении мелкокристаллических и сложных по составу руд при комплексном использовании всех полезных минералов литиевых месторождений [941. Потребовались новые методы обогашения литиевого сырья, Лучшим оказалась пенная флотация 1101, разработанная в США преимущественно на сподуменовых рудах Канады [1О, 1121.

В настояшее время флотацией пользуются [1141 как в щелочной среде (с использованием анионных собирателей — жирных кислот и их производных), так и в кислой (с применением катионных собирателей — сульфированных масел). В первом случае в пенный продукт (концентрат) выделяются литиевые минералы (прямая флотация), во втором — в пенный продукт поступают минералы пустой породы, а литиевые минералы депрессируются и выделяются в хвосты (обратная флотация) [941. Типично для метода флотацни обогащение сподуменовых руд из штата Северная Каролина (США), содержащих в среднем 1,5% [.1»0 (при содержании в самом сподумене 7«/о ?.1,О). Флотацию проводят в две стадии 11131. На первой стадии в пенный продукт выделяются слюда, кварц и полевой шпаг, а сподумен и железосодержащие минералы селективно депрессируются.

На второй стадии в пенный продукт выделяются железосодержащие минералы, а сподумен остается в «хвостах», Выделение силикатных минералов на первой стадии достигается в щелочной среде при помощи аминов с большой углеводородной цепью (собиратели) и коллоидного депрессора — крахмала, декстрина, жидкого стекла и др Железосодержащие минералы удаляют на второй стадии, применяя натриевые соли некоторых смолистых кислот (в кислой среде) в качестве собирателей; при этом флотация сподумена предотврашаегся добавлением раствора НГ.