Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.1) (1108616), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Для замешивания используют раствор, остающийся после промывки осадка СаСО, (шлама) от предыдущей загрузки. После тщательного перемешивання пульпу нагревают паром до кипения. По окончании реакции она отстаивается. Далее осветленный раствор декантируют (концентрированный раствор содержит от 28 до 36 г/л 130Н) и упаривают. Шлам подвергают трехстадийной протнвоточной промывке для донзвлечения лития. После третьей промывки жидкий шлам (СаСО,) с незначительным содержанием лития перекачивают в приемник и периодически расходуют на нейтрализацию растворов при получении [.!яСОа (см. рис. 8) или направляют в отвал. Концентрация [.!ОН в промывных водах (в г/л): первой промывки — 8,3 — 11,9; второй— 3,6 — 5,8; третьей — 1,8 — 3,6.
Основной раствор [и[ОН упаривают в однокорпусном выпарном аппарате до содержания !66 г/л [.!ОН (кон* Недостаткам реакции является также трудность отмывки отвального кека от 1-1ОН, ) СаО ) Са(ОН), Приготовление иеСОа ! Каустификация Декантация известкового молока Ра створ 1.(ОН(-30 г!л) — !) юнч,о ( Рис. 12. Технологическая схема получения ШОН на заводе в Миннеаполисе (США) троль — анализ пробы раствора на содержание 1лОН). После этого раствор перекачивают в кристаллизатор (стальной бак), снабженный внутренним змееви ковым холодильником, где температура понижается со 100 до 40 (охлаждение длится 8 ч)*.
Выделяется гидроокись лития в виде кристаллогидрата ЕЮН ° Н,О. Его вместе с маточным раствором подают на центрифугу и отжимают 15 мин, Маточный раствор возвращают в выпарной аппарат. Первичные кристаллы ЬЮН Н,О, содержащие некоторое количество извести и другие примеси, перекристаллизовывают. С этой целью их растворяют, нагревая, в маточном растворе от предыдущей кристаллизации до получения раствора с содержанием 1бб г/л ЕЮН. Раствор обесцвечивают небольшим количествомгазовой сажи.
Сажа затем остается на фильтр-прессе вместе с Са(ОН),. Фильтрат поступает на вторичную кристаллизацию в кристаллизаторах из нержавеющей стали, снабженных змеевиками для охлаждения и механическими мешалка- * Более глубокое охлаждение не увеличивает выхода кристаллов. 3 — 37 — бз— -~упариванне Ф Охлаждение и кристаллизация Центрифугированис 1 1 ~ Маточный ~ ! 1)ОН «1 С раствор -«Растворение + — ~ я Фильтрование 1 Раствор ) ! Остаток Ф Охлаждение и кристаллизация Центрнфугирование Ф ! Шлам 1 — ч1 промывка Декантация ~ Шлам ~ ~ Раствор 1 11 промывкаДекантация Раствор ~ ~ Ш.чам И1 промывка «-~ Н,О~ Денантация 1 Шлам ( ~ Раствор (В отвал) ми.
Кристаллы 1лОН Н,О отделяют от маточного раствора центрифугироаанием. Выход лития из 1л,СО, в 1!ОН Н,О в процессе каустификации достигает 90%. Состав перекристаллизованного продукта (в вес.%): 1!ОН вЂ” 55,0, СОз — 0,2, 504~ — 0,05, С! — 0,003, ХаОН вЂ” 0,05, ГезОз — 0,005, СаΠ— 0,08, нерастворимый остаток — 0,01, НзО— остальное. Аналогичная схема получения 1.(ОН Н,О принята и на упоминавшемся заводе в Бессемер-Сити.
Получение 1 !ОН каустификацией 1лзСОз связано с расходом только доступных н дешевых материалов. Однако практика работы многих заводов выявила довольно большое число присущих процессу недостатков: !) потребность в исходных продуктах высокой степени чистоты; 1л,СО, должен содержать возможно меньше примесей, особенно хлоридов, СаО не должна содержать алюминия, так как в противном случае образуется алюминат лития — источник безвозвратных потерь; 2) необходимость в энергоемких операциях упаривания растворов 1дЮН низкой концентрации; 3) трудность отмывки 1.ЮН из объемистых осадков СаСОз; 4) необходимость очистки кристаллов 1лОН Н,О перекристаллизацией; 5) невысокий выход лития в 1.!ОН Н„О, особенно если учесть, что в процессе каустификации 1!зСОз осуществляется, в сущности, одна химическая реакция.
Все эти недостатки умаляют ценность метода каустификации 11,СО, и указывают на целесообразность изыскания нового более эффективного и экономичного способа получении гидроокисн лития. В этой связи уместно напомнить о работах по изучению термической диссоциации 1 1зСОз (см. ранее) . Возникающие при ее осуществлении преимущественноо технические трудности носят, очевидно, временный характер и вполне преодолимы.
Получение хлорида лития. Для получения 1лС1 вполне применимо прямое хлорирование 1!зСОз (или 1.!зО) хлором или хлористым водородом. Однако в промышленных масштабах пока применяется способ, основанный на растворении 1 !зСОз (или Ь!ОН) в соляной кислоте. Технические 1!зСОз и 1(ОН НзО, применяемые в производстве 1.!С1, обычно предварительно очищают, так как содержашиеся в них примеси препятствуют получению 1!С1, по качеству отвечающего требованиям электрохимического процесса получения металлического лития. Для очистки 1.(зСОз пригоден метод Д.
Труста — перекристаллизация через хорошо растворимый 1.!НСОае. Для очистки кристаллагидрата 1лОН НзО применяют или его перекристаллизацию, или перевод в 1!зСО„пропуская СО, через раствор 1.(ОН. Но можно, как ч По этому методу через водную суспензию Е1зСОз пропускают СОа для получения раствора !ДНСОа с концентрацией 50 — 60 г!л (в пересчете на !.1аСОз). После отделения нерастворившнкся примесей ! !НСОз разрушают, кипятя раствор; выделяется чистый Е1аСОз [10!. 1.! СО НС1 Растворение караоната -+Осаждение сульфатной ВаС!а серы Нейтрализация раствора Подщелачиваиие раствора Нагревание 1 Фильтрование Раствор Е!С! Уиаривавие 1.1ОН 1 Сушка Размол и фасовка Кек 1 (В отвал) Рис. 13. Технологическая схема получения ).1С1 (США) в )чиннеаполисе на заводе Первый этап — растворение 1л,СОя в 30ай-ной соляной кислоте в гуммированном реакторе.
Получается раствор с содержанием 360 г)л 1лС1 (с( = 1,18 — 1,19 г/сма). Дается небольшой избыток кнсЗа — ау это часто делается, очищать раствор 1лС!, образующийся при растворении Ь!ОН в соляной кислоте. Получение 1.!С! связано с двумя трудностями, относящимися к процессу упаривания его растворов и к последующему обезвоживанию образовавшейся соли. Первопричины трудностей — высокая корродирующая агрессивность 1лС1 и его растворов и большая гигроскопичность безводной соли. Строго говоря, 1лС1 при нагревании разрушает почти все металлы (кроме платины и тантала). И это сильно осложняет упаривание его растворов. Ранее растворы 1лС1 упаривали в железных луженых чашах, в настоящее время упаривают в оборудовании из устойчивых к действию 1лС1 спецсплавов.
Для окончательного обезвоживания используют керамическую аппаратуру. Ниже дано краткое описание 1281 схемы (рис. 13) установки (производительность 55 кг/ч) для получения безводного 1лС! на заводе в Миннеаполисе, где исходный продукт — 1!яСОа с влажностью 8 — 12%. лоты. После краткого (0,5 ч) перемешивания из кислого раствора с помощью ВаС!, осаждают сульфат-ионы. Далее раствор нейтрализуют карбонатом лития. Добавляют еше 1лОН до получения 0,01 н.
(по 1лОН) раствора. При кипячении такого слабошелочного раствора примеси Са, Ва, Мд, Ре и других элементов выделяются в виде гидроокисей, карбонатов или основных карбонатов. После фильтрования раствора через гуммированный рамный фильтр-пресс он поступает в гуммированный сборник. Часть 1ЗС1 в виде 40%-ного раствора находит непосредственный сбыт, а большую часть 1лС1 перерабатывают на безводную соль. Ее получают в последовательно соединенных выпарной башне и сушильном барабане. Выпарная башня облицована керамикой и заполнена керамической же насадкой. Снизу вверх через башню продувают горячие газы, отходящие из сушильного барабана.
Упаренный раствор собирают в приемнике в низу башни. Часть его вновь поступает на верх башни, остальная часть стекает в питатель сушильного барабана. Процесс регулируется так, что твердая соль выпадает не в башне, а в сушильном барабане. Загустевший в нем Ь!С1, постепенно продвигаясь и превращаясь в гранулы, поступает в разгрузочный желоб на выходе сушильного барабана.
В связи с тем, что Ь!С! выходит из барабана в виде комков, его перед упаковкой размалывают в молотковой дробилке до минус 2,4 мм. Качество 1лС! удовлетворяет следующим требованиям (содержание примесей в %): (ХаС! -1- КС!) — 0,5, СаС1, — 0,15, ВаС1, — 0,01, 50чз — 0,01, РееОз — 0,006, Н,Π— 1,0, нерастворимый остаток— 0,015, шелочность (в расчете на Ь!зСОз) — 0,1. Получение металлического лития. В получении металлического лития есть ряд особенностей, связанных с его высокой химической активностью. Во всех металлургических процессах его получения должна предусматриваться та или иная защита от азота, кислорода, двуокиси углерода и паров воды, снижающих выход металла, затрудняюших получение его в чистом состоянии и создающих опасность самовозгорания.
Ограничен выбор материалов для аппаратуры, так как корродируюшее действие расплавленного металла очень велико. Особенно сложна проблема глубокой очистки металлического лития 1101. Получить литий можно электрохимически или вакуумтермически, восстанавливая его соединения. Электрохи мический метод. Низкий ( — 302 В) нормальный потенциал лития исключает возможность его получения из водных растворов солей". Электролиз растворов галогенидов лития в органических растворителях (пиридине, ацетоне, нитробензоле) дает небольшой выход по току (30 — 40%). Поэтому практическое значение получил только электролиз расплавленных солей.
" Из водных растворов литий можно выделить лишь злектролизом Ь!С на ртутаом катоде. Получается амальгама, содержащая О,обйо лития [311. Из нее в процессе отгонки ртути в вакууме получают чистый литий. Однако такой путь получения лития при существующих масштабах его производства не может иметь прантического значения. Так как электролиз расплавов следует всегда проводить при возможно более низкой температуре, то относительно лучшие в этом смысле исходные соли — !алогениды лития. Однако электролиз расплавов индивидуальных ь!г и Ь|С] оказался непригодным вследствие все же высоких температур их плавления*, прн которых давление пара металлического лития становится заметным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
