СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ РАСТВОРОВ ХЛОРИДА МАГНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C01D15/04 B01D11/04 

Изобретение относится к гидрометаллургии редких щелочных элементов, в частности к экстракции лития из растворов хлорида магния.

Известен способ извлечения лития из рапы, содержащей в основном, хлорид магния, путем введения в нее хлорида железа, последующей экстракции образующегося тетрагалоферрата лития диизобутилкетоном, реэкстракцию лития и железа водой, очистку от железа литийсодержащего реэкстракта другим экстрагентом (Д2ЭГФК-ТБФ), регенерацию хлорида железа с возвращением его в голову процесса (прототип).

Недостатками являются сложность технологии (многоступенчатость, необходимость использования двух экстракционных ветвей с разными экстрагентами, регенерация хлорида железа, а также недостаточно концентрированные по литию конечные растворы, что усложняет выделение целевого продукта.

Задача изобретения упрощение процесса извлечения лития из хлоридных растворов, с получением более концентрированных растворов 1. Задача достигается способом, по которому экстракцию лития из раствора хлорида магния осуществляют Fe-содержащим трибутилфоcфатом (ТБФ), с добавкой карбоновой кислоты, а реэкстракцию лития проводят раствором соляной кислоты.

Отличительными признаками способа являются: использование Fe-содержащего ТБФ (в известном FeCl₃ вводят в исходный водный раствор, а экстрагенты диизобутилкетон и Д2ЭГФК-ТБФ); реэкстракция раствором HCl (в известном - водой).

Использование предлагаемого состава экстрагента создает условия, при которых железо удерживается в органической фазе, что позволяет значительно упростить технологию процесса: отпадает необходимость очистки реэкстракта от железа и возвращение его в цикл. А добавление к экстрагенту карбоновой кислоты предотвращает образование осадка гидроокиси железа, затрудняющего расслаивание фаз в экстракционной системе.

Для выявления оптимальных условий способа были проведены исследования на образцах, содержащих различные количества магния, лития, соотношения O:B, концентрации железа в ТБФ, и т.д.

Из данных по экстракции лития Fe-содержащим ТБФ, сведенных в табл. 1, видно, что при концентрации MgCl₂ 2 моль/л (48,6 г/л Mg) железо количественно (97,3 100%) находится в экстрагенте, а извлечение лития составляет 60-77% (примеры 5, 6, 9-11, 13-15), что в противопоточном режиме позволяет количественно экстрагировать литий. В условиях примеров 5 и 6 (диизобутилкетоном, по прототипу) извлекается менее 20% лития.

Для реэкстракции лития из органической фазы (см. табл. 2) необходимо использовать раствор соляной кислоты с концентрацией 4 М и более, при этом железо остается в экстрагенте, а литий на 80-88,5% переходит в водную фазу.

Органическая фаза после реэкстракции растворами соляной кислоты (HFeCl₄ в ТБФ) обрабатывается щелочным реагентом (любым) в присутствии хлорида магния для перевода окисной формы комплекса железа в солевую, и направляется вновь в экстракционный цикл.

Пример 1. приготовлен раствор, содержащий 0,103 г/л в 3М MgCl₂ (Mg 72,9 г/л). Экстракцию проводили при различном соотношении объемов O:B 2:1, 1:1, 1: 2, 1:5 и 1:10 в течение 3 мин. при pH 2. экстрагент 10 г/л Fe в ТБФ + 10% каприловой кислоты. Полученные органические фазы обрабатывали 4 М раствором HCl для реэкстракции лития при O:B 1:1. Извлечение лития составило: 69,0 68,0 65,0 56,0 и 27% соответственно.

Пример 2. Раствор по примеру 1 экстрагировали смесью компонентов по примеру 1, но содержание Fe в экстрагенте 30 г/л, соотношение O:B 1: 5. Степень извлечения лития составила 80%
Пример 3. Приготовлен раствор, где 4 г/л, MgCl₂ 2,5 M (60,75 г/л Mg) при сохранении других условий по пр. 1, но содержание Fe в экстрагенте 33,5 г/л, 0: В 1: 1. Полученный экстракт содержал 3,05 г/л и обработан 6 М раствором HCl при O:B 1:1, 5:1 и 10:1.

Концентрация лития в реэкстракте составила, г/л: 2,7 13,1 и 18,6 (степень реэкстракции 89, 86 и 61%), остаточное Fe составило 0.14 0,01 и 0,001 г/л соответственно.

Для экспериментов можно брать любую из карбоновых кислот, мало растворимых в воде. Как правило, это кислоты с количеством атомов углерода больше 8. Использование же карбоновых кислот с большой растворимостью приводит к значительным потерям кислоты в процессе опыта.

Использование: в гидрометаллургии редких щелочных металлов. Сущность: для экстракции лития из хлоридных растворов используют Fe-содержащий трибутилфосфат (Fe_орг = 0,2-0,6 М) с добавкой карбоновой кислоты. Емкость органической фазы при экстракции лития достигает значений 33,5 г/л. Реэкстракцию лития из органической фазы осуществляют 4-6 М раствором соляной кислоты, при этом железо остается в органической фазе, а содержание лития в реэкстракте достигает 15-20 г/л. 2 табл.

Способ извлечения лития из растворов хлорида магния, включающий экстракцию органическим экстрагентом с последующей реэкстракцией целевого продукта, отличающийся тем, что экстракцию ведут железосодержащим трибутилфосфатом с добавкой не растворимой в воде карбоновой кислоты, а реэкстракцию лития осуществляют раствором соляной кислоты.