Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.1) (1108616), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Это доказано прямым синтезом [1-сподуа»ена по реакции между природным лейцитом и [.(хБО» (взятом в избытке) при 900' и выше [1641. Ниже рассматривается сульфатная схема переработки сподумена яа карбонат лития [1121, отражающая большой опыт ее эксплуатации. Сулофатная схема. Для приготовления шихты концентрат сподумена (4 — 6% [.1К)) смешивают с техническим К»БО, в отношении 1:(0,6 —: 1,О), уточняемом составом исходного сырья*. Смешение может совмещаться с мокрым измельчением (до 0,8 мм; более тонкий помол не вызывается необходимостью) при использовании оборотных промыв-' иых растворов.
Измельчают в шаровых мельницах, работающих в замкнутом цикле с классификатором. После фильтрования слива классификатора шихта поступает на спекание. Спекают во вращающихся печах с внутренним обогревом, работа!ощих на газе нли жидком топ- ' Обычно нри гнихтовании наряду с К»50» вносят добавки смеси К»50» и Ыа»50», регенерированных в процессе. — 53— ливе.
Температура в зависимости от состава шихты и качества содержащегося в ней сподумена меняется от 950 до 1!50' (обычно 1050— !!00'). Продолжительность спекания 0,5 — 2 ч. При соблюдении оптимальных условий спекания вскрытие сподумена в реальных производственных условиях, по данным практики, составляет 92 — 95%. Получающийся на стадии вскрытия спек содержит 1Π— 15% 1„1,Ю, и 15— 20% КзЮз.
В силу его хрупкости и пористости он легкоизмельчается и выщелачивается. Обычно горячий спек на выходе из печи гасится, частично измельчаясь. Некоторое количество 1!т5Оз (вместе с )т)а~зОз и избыточным КзЮ ) переходит в раствор. Из гасителя весь материал направляют на выщелачивание. Выщелачивают в шаровых мельницах; отношение твердого к жидкому Т: Ж = 1: 2. Одновременно полностью измельчается спек. После этого раствор сульфатов щелочных элементов отделяют декантацией или фильтрованием от нерастворимого остатка (искусственного лейцита).
Остаток противоточно промывается водой при 80 — 90' в реакторах с механическим перемешиванием. В отвальном кеке остается лишь 0,05 — 0,2% 1.1зО (вместо 2% до промывки). Промывные воды с содержанием до 1О г/л 1.1зО направляют на гашение спека. Сульфатный раствор, получающийся на стадии выщелачивания спека, содержит !!Π— 150 г/л 1.!ДО« и 150 — 200 г/л КДО«, а также ХазЮ«и лишь небольшое количество сульфатов магния, алюминия (последний — за счет побочных минералов в концентрате) и железа. Очистка такого раствора несложна и состоит в осаждении МК(ОН)з, А1(ОН)„Ге(ОН)з«с помощью )ь)аОН или КзСО,. Очищенный раствор сульфатов щелочных элементов в дальнейшем может быть переработан с целью выделения лития в форме 11зСОз различными вариантами. В одном из вариантов (рис.
!!) используется значительное различие в растворимости 1)зЮз и КзЮз. Раствор упаривают до начала кристаллизации Кто«и МазЮ« в форме глазерита (ЗКтЮ«. )т)азЮа). После центрифугирования глазерит используют для приготовления шихты в качестве добавки к КзЮ «». Из раствора после отделения основной массы КзЮ„ХазЮ«и нагревания до 90' осалщают 1.1зСОз. Для осаждения можно использовать насыщенный раствор (300 г/л) ХазСОз или кристаллическую соду. Расход ее обычно на 1Π— 15% выше теоретического, определяемого уравнением 1 !«90» + !Чз«СО« = 1!«СОз + !Ча«БО« !4аг После осаждения пульпу (раствор Хаф04 и кристаллы 1.1~От) кипятят около 30 мин, отстаивают, маточный раствор декантируют.
Карбонатлития центрифугируют,промывают кипящей водой*"*, высу- » Для полноты отделении железа необходимо предварительно предусмотреть окисление гез« в гез». «» Другой путь использования глазерита — регенерация из него КзоО« в процессе конверсии хлоридом калия в растворе: ЗКз90» ° !Чз»ЯО«+ 2КС! =- 4К«90« + 2!ЧаС! (49) "'* Промывную воду можно использовать для приготовления насыптенного раствора !Ча«СОз. Концентрат сподумеиа 1 †,Смешение и измельчеиие ало. Спекание Гашение спеки +- -ь Выщелачиваиие и измельчение ~ Раствор сульфатов ~ '.-Декантация или фильтрование-ь ~ Кек 1 ! Осаждеиие железа — ьПРомыака+-1 В а ~ 11аон ь н алюминия (К,СО,) ~ Фильтрование 1 ~ Остаток! ~ Промывная вода г <ОаЦ В отвал) Ф ( Упариваиие 1 Кристаллизация глазерита и-т тГ-1 гг 1 Раствор (Л,ВО, Осаждеине карбоната~- Декаитация Центрифугироааиие Ф ~Маточный раствор ~ ~ 1а(зСОа 1 Кристаллизация Промывка мирабилита 1 ГЙ7О.
Цситрифугирование ( ' з ~ 1 Насыщенный раствор (чааСОз ! +- — ~ Вода ! Сушка 4 Промывная вода 1 (На приготовление раствора ЫатСОз) — Маточный раствор ~( (.1,со, (! ~ На,ВО, (ОНзО (Конверсия в Кабо, или в отвал) Рис. 11. Технологическая схема переработки сподумеиа сульфатиым методом шивают в сушильном шкафу при !30 — !50 до влажности 0,5 — 1,0',о.
Ввиду того, что растворимость Ь!аСОз в растворе сульфатов щелочных элементов при 90 составляет заметную величину (!5 — 18 г!л), осаждение его не бывает полным. Маточный раствор после отделения Ь!зСОз должен быть так или иначе использован, чтобы избежать потерь лития. Лучший путь — выделение мирабилита )ч)аз$04 10Н,О охлаждением раствора и дальнейшее использование последнего на стадии выщелачивания спека, как это и показано на схеме*. Возможно, конечно, и доосаждение лития из маточного раствора в виде! !аРО, или Ь!Г. Таким образом, в сульфатном методе переработки сподумена много достоинств.
Он селективен (в смысле избирательности извлечения лития), обеспечивает высокую степень вскрытия при практически полном переходе лития в раствор в виде Ь(зБОа после водной обработки спеков и высокую концентрацию лития во всех продуктах — от шихтыеа до растворов. Специальная очистка растворов не требуется. Ко всему этому аппаратурное оформление метода простое, процесс на всех стадиях безвреден. Как уже указывалось, сульфатный метод универсален и применим к переработке различных минералов лития.
В связи с необходимостью расходования избыточного количества Ка80ь на стадии вскрытия сподумена* '* появились высказывания о том, что этот метод хотя и представляет собой значительное достижение в технологии соединений лития, недостаточно выгоден 128!. В литературе, особенно в связи с относительной дороговизной и дефицитностью в ряде стран калийных солей, неоднократно 19, 45, !70 — 172) обсуждался вопрос о возможности замены Кз8О4 на )ч)аз80а. Хотя вскрытие минералов лития сульфатом натрия сильно загрязнило бы натрием производственные растворы и, следовательно, могло затруднить получение чистых солей лития, считалось, тем не менее, что процесс, основанный на разложении минералов сульфатом натрия, может оказаться выгодным, поскольку литий будет осаждаться из растворов в виде Ь!зСОз содой. Применение ХааБОа рекомендовано для разложения амблигонита П41, лепидолита (в диапазоне 600 — 950') 1!73) и других силикатов И74) при -880', На практике же оказалось, что в работе со сподуменом встречаются большие трудности из-за низкой температуры плавления сульфатной части щихты, что особенно сказывается при использовании вращающихся печей.
К тому же эта температура недостаточна, чтобы достичь высокой степени взаимодействия компонентов шихты. Таким образом, выявилась необходимость поднять температуру плавления сульфатной массы за счет частичной замены 1чаа804 более тугоплавкими солями — тем же Кз80а, Мя80а и сульфатами щелочнозе- ч й!нрабилит можно использовать для конверсии в Кх50а с помощью КС!. ** Все другие промышленные методы разложения сподумена твердыми реагентами дают более бедную шихту и, соответственно, более бедный спек. *** Следует указать, что увеличение длительности нагрева шихты и превышение температуры за ! 100 — 1!50' не уменьшает расход Кз50а, так как возникают побочные резкпии (например, растворение расплав ленного 1.1з50а в сплпка~е), уменьшаюшне содержание водоизвлекаемог о лития в плане.
— 55— мельных металлов !!75!. В дальнейшем было показано !160), что полнота взаимодействия сподумена с г)ааЮа вообще не достигается. По данным Г. П. Александрова (155), переход лития из )1-сподумена в 1.)а50, при 800 — 900' не превышает 50ае, а при более высоких температурах получается твердый спек в виде полусплавленной массы, мало пригодной для последующей переработки. Значительно лучшие результаты были получены !170! спеканием сподумена при 900' со смесью МааЮ, и К,5Оа в соотношении от 4: 6 до 6: 4 (по массе); отношение сподумена к смеси сульфатов 1: 1. Изучение механизма взаимодействия (1-сподумена с Маа50а автором настоящей главы !176, 177! показало, что переход лития в 1лаЮа начинается около 700' и почти до 900' протекает в твердой фазе.
Процесс цнтепсифицируется, начиная с 900', что объясняется переходом от реакции в твердой фазе к реакции в расплаве. Однако в дальнейшем шихта оплавляется. Это затрудняет реакцию, так что ее выход не может быть существенно увеличен ни подъемом температуры до 1100, ни повышением расхода Хаа5О,. Аналогичные результаты, начиная с 950'", получаются и в случае взаимодействия а-сподумена с МааЮа !176, 177!.
Итог взаимодействия сподумена любой модификации с ХааЮ1 а — образование ликвирующего расплава сульфатов н вязкой сплавленной массы; после застывания онн превращаются соответственно в хрупкую соленую массу (1)аЮа, ХааЮ ) и весьма твердый стекло- образный продукт — сподуменовое стекло: +е иа,во,+Е а- (1.1, Ха) Л1 [51аОе! -м 3- (1.1, Ма) !А!51аОе) — -~" -~- (11. Ма)аБОа+ сподуменовое стекло (50) Стеклообразный продукт реакции удерживает почти половину лития (от содержания в исходном минерале). Все попытки сдвинуть реакцию в сторону количественного перехода лития в 1.!а50а безуспешны 1176, 1771.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
