ИТС 24-2020 Производство редких и редкоземельных металлов

     2.2 Литий

Технология получения лития

Термическое обогащение (декриптацию) применяют при обогащении сподуменовых руд. Способ основан на переходе а-сподумена в -сподумен при нагревании руды до температуры 1000-1100°С. Превращение сопровождается изменением объема, что приводит к разрушению вмещающей сподумен породы с выделением -сподумена в виде измельченной фракции, отделяемой грохочением или воздушной сепарацией. Извлечение лития в концентрат составляет 60-80%.

Флотацию сподумена осуществляют с применением анионных собирателей (жирных кислот и их мыл) с выделением в пенный продукт литиевых минералов (прямая флотация) или с использованием катионных собирателей при выделении в пенный продукт минералов пустой породы, тогда как литиевые минералы остаются в хвостах (обратная флотация).

Для флотации лепидолита используют преимущественно обратную флотацию с катионными собирателями.

Продуктами переработки литиевых концентратов являются соли лития (карбонат, сульфат, хлорид) и гидроксид. Наиболее распространенный конечный продукт - карбонат лития. Он служит исходным материалом для получения других соединений, в частности, хлорида лития, из которого получают металлический литий.

В промышленной практике применяют преимущественно три способа разложения литиевых концентратов: сернокислотный, сульфатный (спекание с и известковый. Кроме того, иногда используют известково-хлоридный способ.

Сернокислотный способ применяют для литиевых концентратов всех типов: сподуменовых, лепидолитовых и амблигонитовых. В результате разложения концентрированной серной кислотой при температуре 200-250°С и последующего выщелачивания продукта водой получают растворы, содержащие сульфат лития, из которых осаждают карбонат лития.

Переработка сподумена. Для эффективного разложения сподумена серной кислотой необходима первоначальная термическая обработка. Серная кислота практически не разлагает -сподумен. Обжиг проводят в барабанной печи. Особенность взаимодействия серной кислоты с p-сподуменом состоит в замещении катионов лития протонами кислоты при сохранении-структуры -сподумена.

Сульфатизированный материал выщелачивают водой, подавая в реактор мел для нейтрализации избытка серной кислоты (до рН 6-6,5). Отфильтрованный раствор очищают от магния нейтрализацией известью (рН 12-14), а затем от кальция осаждением карбоната кальция содой.

После отделения осадка фильтрацией из раствора осаждают карбонат лития насыщенным раствором соды. Промытые осадки содержат 96-97% . Извлечение в карбонат лития из сподуменового концентрата 85-90%.

Переработку лепидолита осуществляют непосредственно серной кислотой при температуре 320-330°С. Для ускорения процесса иногда применяют предварительное плавление лепидолита при температуре 1090°С, превращая его в стеклообразную массу, которую после измельчения сульфатизируют.

Получаемые при переработке лепидолита сернокислые растворы содержат сульфаты: , , , . Из отфильтрованного раствора осаждают карбонат лития.

Сульфатный способ основан на спекании литиевых концентратов с сульфатом калия с последующим выщелачиванием спека водой.

          (2.6)*.

_______________

* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Так как реакция (2.6) обратима, требуется большой избыток сульфата калия (до 150%) для обеспечения высокой степени превращения.

Спекание проводят в барабанных печах при температуре 1100-1150°С в течение 1-2 ч. Выщелачивание ведут на холод t в барабанных мельницах (растворимость сульфата лития понижается с повышением температуры).

Сульфатный способ применяют также для переработки лепидолита и циннвальдита. Различие состоит лишь в дозировке сульфата калия в шихте и более низкой температуре спекания (850-950°С).

Преимущество сульфатного способа переработки литиевого сырья - его универсальность и высокая степень вскрытия концентратов, недостаток - высокий расход сульфата калия. При известковом способе литиевые концентраты (сподумен или лепидолит) спекают с известью или мелом. При последующем выщелачивании спека водой получают раствор, содержащий гидроксид лития, который кристаллизуется в результате выпаривания раствора в составе моногидрата .

Известковый способ применяют также при переработке лепидолитовых концентратов. В отличие от сподумена спекание лепидолита с известью (или мелом) проводят при более низкой температуре (900-950°С).

Преимущества известкового способа - применимость к любым типам литиевых концентратов, возможность прямого получения гидроксида лития.

В последние годы интенсивно разрабатываются способы получения литиевых солей из нетрадиционных видов сырья. Литий производится из природных рассолов в США и Чили. В Чили на базе подземных рассолов месторождения в пустыне Атакама построен комбинат. Состав различных рассолов литийгидроминерального сырья (ЛГМС) приведен в табл.2.1.

Таблица 2.1 - Характеристика ЛГМС наиболее известных месторождений мира

При стадийном солнечном упаривании происходит последовательное осаждение галита, сильвинита, а также двойной соли . Полученный таким образом литиевый концентрат транспортируется по железной дороге на завод, где рассол очищают от магния известковым молоком, от кальция содой и далее также содой осаждают из него в стандартных условиях карбонат лития. Осадок промывают, сушат и гранулируют. Для выделения лития меньшую часть рассола, полученного после первой стадии испарения и отделения сильвинита (15% от потока лития), направляют на вторую стадию испарения, а большую часть этого рассола (85% от потока лития) закачивают обратно в пласт.