Оналбаева Ж.С.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет

им. Д. Серикбаева, г. Усть-Каменогорск, Казахстан

Современное состояние сульфатной технологии производства карбоната лития из минерального сырья

Для переработки сподуменового концентрата, который в настоящее время занимает основное место среди литиевых концентратов, известно четыре способа: сульфатный, известковый, сернокислотный и хлорирующий обжиг. Все они применяются в промышленности; целесообразность применения каждого определяется экономическими соображениями [1-11].

Описываемый способ был впервые предложен Вайдманом в 1909 г. и долгое время был единственным промышленным способом переработки литийсодержащего сырья. В основу этого способа положено спекание литиевых руд и концентратов с сернокислым калием. Процесс основан на простом замещении лития калием [8].

Исследованиями [11] установлено, что спекание природного сподумена с сульфатом калия протекает в интервале температур 920–1050 °С следующим образом: природный α-сподумен при нагревании переходит в β-сподумен, который реагирует с сульфатом калия:

2LiAl[Si2O6] + K2SO4 = 2K[AlSi2O6] + Li2SO4

(1).

Процесс спекания β-сподумена с сернокислым калием начинается в твердой фазе, при этом образуется нерастворимый алюмосиликат калия – искусственный лейцит, следовательно при спекании происходит сложная молекулярная перегруппировка, а не простой обмен. Так как реакция взаимодействия сподумена с сернокислым калием обратима, то необходим большой избыток сульфата калия для смещения этой реакции в сторону образования сульфата лития. Технологическая схема переработки сподуменового концентрата представлена на рисунке 1. Технология состоит из основных переделов: подготовки шихты, спекания, выщелачивания спека, очистки раствора от примесей и осаждения карбоната лития. Осаждают карбонат лития при помощи избытка насыщенного раствора соды по уравнению реакции:

Рисунок 1 – Технологическая схема переработки сподуменового концентрата по сульфатному способу

Li2SO4 + Na2CO3 = Li2CO3↓ + Na2SO4

(2).

Сульфатный способ переработки сподумена обладает следующими достоинствами:

1) переработка α-сподумена без предварительной декрипитации;

2) способ селективен и обеспечивает высокую степень вскрытия с полным переходом лития в водорастворимую форму и получением высококонцентрированных растворов;

3) не требуется сложной аппаратуры;

4) способ универсален: одинаково хорошо применим как к силикатным, так и к фосфатным минералам лития.

Недостатком способа является сравнительно большой расход дорогостоящего сульфата калия.

Литература:

1. Самойлов В.И. Экспериментальная разработка перспективных химических методов извлечения бериллия и лития из минерального сырья. – Усть-Каменогорск: Медиа-Альянс, 2006. – 551 с.

2. Плющев В.Е., Cтёпин Б.Д. Химия и технология соединений лития, рубидия

и цезия. – М.: Химия, 1970. – 408 с.

3. Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. и др. Литий, его химия и

технология. – М.: Атомиздат, 1960. – 200 c.

4. Хлебникова Е.Н. Определение физико-химических характеристик минералов бериллия и лития, и выбор оптимальных условий их вскрытия в гидрометаллургии: Дис. … магистра техн. наук. Усть-Каменогорск, 2013. – 87 с.

5. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1973. – 608 c.

6. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1991. – 432 с.

7. Самойлов В.И. Исследование современных и разработка перспективных методов извлечения лития из минерального сырья в технические соединения. – Усть-Каменогорск: Медиа-Альянс, 2005. – 276 с.

8. Коленкова М.А., Крейн О.Е. Металлургия рассеяных и легких редких металлов. – М.: Металлургия, 1977. – 360 с.

9. Химия и технология редких и рассеянных элементов: В 2 т. / Под ред. К.А. Большакова. – Т. 2: Технология редких и рассеянных элементов. – М.: Высшая школа, 1969. – 640 c.

10. Литий // Редкие металлы / Под ред. О.С. Сергеевой: Сб. стат. – М.: ИЛ, 1954. – 105 с.

11. Плющев В.Е. Редкие щелочные элементы. – Пермь, Издательство Пермского Политехнического Института, 1969. – 271-280 с.