УДК 669.884(574)

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕРНОКИСЛОТНОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СИЛИКАТОВ

ЛИТИЯ В ГИДРОМЕТАЛЛУРГИИ

¹Самойлов В.И., ²Куленова Н.А ., ²Полежаев С.Н., ²Шерегеда З.В.,

²Жанузакова Л.Н.

¹ – АО ”Ульбинский металлургический завод”, ² – “Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева” (г. Усть-Каменогорск)

Известен способ щелочного разложения смеси сподумена и лепидолита плавкой с карбонатом лития и последующей водной грануляции плава [1]. После сернокислотного выщелачивания полученного таким образом гранулята сернокислый раствор со стадии выщелачивания содержит ~4,5 г/л лития, ~15 г/л алюминия, ~9 г/л калия. Рассмотрена возможность осаждения лития в труднорастворимый алюминат из кислых растворов сульфата лития (рH осаждения конечное ~7). Учитывая, что разработанная технология щелочного разложения смеси сподумена и лепидолита предусматривает получение раствора сульфата лития и сульфата алюминия с pH ниже значений, при которых осаждается гидроксид алюминия, представлялось целесообразным изучить возможность одновременного осаждения гидроксодиалюмината лития (ГОДАЛ, Li₂O×Al₂O₃×11H₂O) и гидроксида алюминия нейтрализацией исходного кислотного раствора раствором алюмината натрия. Для одновременного извлечения лития и алюминия из рассматриваемых сульфатных растворов в лаборатории опробована схема, показанная на рис. 1. Результаты, полученные в ходе эксперимента, представлены в табл.1 и на рис. 2.

¬ р-р NaAlO₂

сернокислый техноло-гический р-р
(подупаренный)

®

Осаждение
алюмината лития
при перемешивании

(Т = 20°С)

¯

¬ р-р NaOH

Н₂О ®

Нейтрализация

р-ра с рН < 7 до

рН ~ 7 и разбавление
водой при перемешивании

(Т = 20°С)

¯

® маточный р-р Na₂SO₄

Фильтрование

¯ осадок

Н₂О ®

Отмывка репульпацией
(Т:Ж = 1:3) t = 15 мин

¯

® промвода

Фильтрование

¯ осадок

Сушка t £ 40°С

¯

Осадок алюмината лития

Рис. 1 – Принципиальная схема осаждения алюмината лития
из технологических растворов

Таблица 1 – Результаты опытов по осаждению алюмината лития из сульфатного раствора

№ оп.	Исходный сульфатный раствор (подупаренный)						Осаждение алюмината лития и его отмывка от примесей
	способ получ. р-ра	изб. H2SO4, г/л	содержание в растворе, г/л				расход р-ра NaAlO2, мл (г Al)	масовое соотнош. Li:Al в пульпе алюмината Li	содержание в мат. растворе, г/л
			Li	Al	Na	K			Li	Al	Na	K
1	Плавка смеси сподумена и лепидолита с Li2CO3, водная гра- нуляция плава, выщелачивание гранулята серной кислотой	197	1,84	7,1	0,66	2,22	10 (2,5)	1:23,3	0,0028	0,008	26,5	2,28
2		197	1,84	7,1	0,66	2,22	15 (3,75)	1:33,0	0,0009	0,0012	29,0	2,44
3		197	1,84	7,1	0,66	2,22	60 (13,14)	1:37,9	0,0005	0,001	35,0	2,52
4		116	4,4	20,2	14,5	3,9	10 (2,5)	1:12,7	0,18	0,0018	31,0	5,8
5		116	4,4	20,2	14,5	3,9	15 (3,75)	1:16,8	0,01	0,001	20,5	6,2
6		116	4,4	20,2	14,5	3,9	58 (12,7)	1:20,6	0,017	0,019	-	-
7		150	4,1	18,8	9,2	5,0	10 (2,5)	1:13,3	0,0088	0,001	28,5	3,78
8		150	4,1	18,8	9,2	5,0	15 (3,75)	1:17,7	0,0027	0,004	32,5	3,8
9		150	4,1	18,8	9,2	5,0	50 (12,0)	1:21,8	0,007	0,01	-	-
10		207	3,6	18,3	6,0	8,8	10 (2,5)	1:15,0	0,04	0,015	42,0	7,2
11		207	3,6	18,3	6,0	8,8	15 (3,75)	1:20,0	0,0095	0,001	46,0	7,2
12		207	3,6	18,3	6,0	8,8	28 (6,1)	1:25,0	0,005	0,006	-	-
13		134	2,9	17,0	24,5	5,7	10 (2,5)	1:18,7	0,0069	0,017	38,0	5,6
14		134	2,9	17,0	24,5	5,7	15 (3,75)	1:24,3	0,00046	0,0005	38,0	5,9
15		134	2,9	17,0	24,5	5,7	16 (3,5)	1:30,0	0,0025	0,008	-	-
16		59	4,56	14,2	1,12	5,16	10 (2,5)	1:10,9	0,94	0,018	24,0	4,1
17		59	4,56	14,2	1,12	5,16	15 (3,75)	1:14,9	0,0096	0,001	20,0	3,7
18		59	4,56	14,2	1,12	5,16	26 (5,56)	1:18,7	0,14	0,0001	-	-

Окончание таблицы 1

№ оп.	Осаждение алюмината лития и его отмывка от примесей									Извлечение в алюминат Li (средн. по потерям и ГП), % масс.
	содержание в промводе, г/л				масса алюмината Li (сух.), г	содержание в алюминате Li,% масс.
	Li	Al	Na	K		Li	Al	Na	K	Li	Al
1	0,0002	0,001	15,0	0,62	13,3	0,94	20,3	3,75	0,07	98,45	95,03
2	0,0003	0,001	15,0	0,64	16,8	0,76	21,4	3,0	0,085	99,54	92,34
3	0,0006	0,001	-	-	62,3	0,62	23,4	-	-	99,92	99,82
4	0,052	0,001	15,0	1,24	20,7	1,2	19,1	3,38	0,27	85,6	99,99
5	0,0079	0,001	12,5	1,24	23,2	1,24	18,1	3,63	0,28	96,2	90,6
6	0,011	0,001	-	-	63,2	1,25	24,0	-	-	99,3	96,4
7	0,006	0,001	14,0	1,04	18,7	1,24	17,7	4,0	0,26	90,0	93,34
8	0,0025	0,001	12,5	0,84	20,8	1,16	19,8	3,25	0,19	91,3	90,0
9	0,0044	0,001	-	-	56,4	1,22	24,4	-	-	99,1	95,3
10	0,012	0,006	17,7	1,18	19,8	1,28	19,1	2,75	0,38	99,0	99,7
11	0,0078	0,001	11,5	1,32	19,3	1,3	24,9	-	-	-	97,75
12	0,0029	0,004	-	-	23,0	1,33	22,0	-	-	99,7	83,0
13	0,0048	0,001	9,0	1,22	16,8	1,27	20,5	2,25	0,28	99,99	96,63
14	0,0005	0,002	14,0	1,1	19,1	1,07	20,3	2,5	0,26	99,99	89,1
15	0,0017	0,001	-	-	12,5	1,14	24,3	-	-	99,1	84,9
16	0,2	0,001	4,7	0,84	13,4	1,58	26,0	-	-	64,4	99,8
17	0,005	0,001	6,5	0,88	18,8	1,68	25,0	-	-	94,2	99,5
18	0,57	0,0004	-	-	21,0	1,74	23,7	-	-	96,5	86,4
Примечания – 1 Для осаждения алюмината Li использовали р-р NaAlO2 с содержанием Al 219¸250 г/л и р-р NaOH (конц. 640 г/л). 2 Для достижения максимального осаждения Li и Al в алюминат пульпа после его осаждения выдерживалась ~20 ч при Т = 20°С без перемешивания, а затем отфильтровывалась.

Рис. 2 – Термограммы алюмината лития (опыт 15, табл. 1)

Полученные результаты (табл. 1) свидетельствуют о достаточно полном

осаждении лития (на 91,3¸99,2% масс.) при массовом соотношении Li : Al в пульпе алюмината 1:(14,9¸17,7). При этом алюминий извлекается в осадок на 90,6¸99,7% масс. Таким образом, опробованная технология переработки разбавленного сульфатного раствора обеспечивает извлечение лития и алюминия в осадок в среднем на ~95% масс., что характеризует её как достаточно эффективную. Фазовый состав полученных осадков, судя по результатам их анализов, представлен алюминатом лития, загрязнённым гидроксидом алюминия и сульфатами натрия и калия. Поскольку разложение гидроксида алюминия происходит при t > 1000°С [2], на весовых кривых (рис. 2) имеется лишь изменение, характерное для соединения Li₂O×2Al₂O₃×11H₂O и свидетельствующее об обезвоживании продукта. Сравнительный рентгеноструктурный анализ полученных осадков и соединения Li₂O×2Al₂O₃×11H₂O показал, что в них присутствуют все фазы, характерные для ГОДАЛ. Однако пики, которые характерны для ГОДАЛ (имеющие большую интенсивность), для полученных осадков имеют относительно слабую интенсивность. Учитывая низкое содержание лития в алюминатных осадках (табл. 1), они могут быть рекомендованы для сернокислотной переработки в качестве исходных концентратов с получением алюминиевых квасцов и далее карбоната лития [2].

Список литературы

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

2 Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф., Третьяков А.Е. и др. Технология металлов и материаловедение. – М.: Металлургия, 1987. – 800 с