Способ ионообменного извлечения лития из растворов Советский патент 1992 года по МПК B01J39/00 C01D15/00 

Изобретение относится к технологии получения редких и рассеянных элементов, в частности к сорбционным способам извлечения лития из растворов, и может быть использовано для получения лития из гидроминерального сырья, в том числе из природных рассолов, из концентратов переработки океанических вод, а также для извлечения лития и очистки от него растворов в различных химических производствах.

Целью изобретения является повышение степени извлечения лития из растворов.

Эффективность описываемого способа и необходимость заявленных режимов для

его осуществления иллюстрируются примерами.

П р и М е р 1. Проводят извлечение лития из солевых растворов в следующей последовательности.

а). В колонну сечением 0,6 см загружают смесь сорбентов ИСМА-1 в Н -форме (4 г) и КБ-4 в Na -форме (5 г) при объемном соотношении 1:1 и равновесном распределении обоих катионитов по высоте слоя ( 30 см). Пропускают мл раствора, содержащего 130 мг/л Li , 120 г/я NaCI, 35 г/л CaCl2, 15 г/л KCI со скоростью 2 мл/мин ( 6 удельных объемов в час).

и о го

(Л

о

0s

Динамическая обменная (змкость по литию до проскока составляет 1,5 мг.экв/г, а полная динамическая обменная емкость 3,2 мг экв/г в расчете на ИСМА-1.

б), Промывают колонку 3-5 объемами воды. Для десорбции лития пропускают через колонку 60 мл 0,9 н, раствора НМОз со скоростью 0,5 мл/мин ( 1,5 удельных объема в час). Средняя концентрация лития в элюате 2,1 г/л. Степень десорбции 96%.

в). Пропускают через колонку 400 мл 2 н. раствора NaCI со скоростью 1 мл/мин. При этом сорбенты переходят в смешанную Na -, Н -ионную форму. Раствор, прошедший через колонку, нейтрализуют щелочью и оставляют для использования в следующем цикле регенерации.

г). Повторяют процесс сорбции, как описано в п. 1, а. Динамическая обменная емкость до проскока составляет 1,4 мг-экв/г, а полная динамическая обменная емкость 2,9 мг экв/г в расчете на ИСМА-1.

д). Промывают колонку 3-5 объемами воды. Для десорбции лития пропускают 35 мл 0,9г. раствора HNOa. Средняя концен-- рация лития в элюате 3,1 г/л, максимальная - 5 г/л. Степень десорбции 95%.

е). Пропускают через колонку 400 мл .раствора, полученного после проведеимя операций по п. 1, в. Сорбирующий материал готов к следующему циклу сорбцмм. Степень извлечения лития из раствора по примеру 1 75%.

ж). Повторяют цикл сорбции-регенерации в соответствии с п. 1, г-е.

Степень извлечения лития из раствора по примеру 1 75%,

П р и м е р 2 fno прототипу). В колонку сечением 0,6 см загружают 4 г ИСМА-1 в Н -форме. Проводят процессы сорбции и регенерации, как описано в п. 1, а, б л д. Динамическая обменная емкость до проскока 0,2 мгэкв/г, полная динамическая обмен- ная емкость 1,3 мг.экв/г. Средняя концентрация лития в элюате 1,5 г/л.

Степень извлечения лития из раствора по примеру 230%.

Примерз. Готовят сорбирующий материал из 4 г ИСМА - 1 и 4 г КБ-4 и проводят процесс извлечения лития, как описано в п. 1, а, б. Пропускаютчерез колонку 350 мл 2 н. раствора MaCI с рН 10 со скоростью 1 мл/мин. Раствор, прошедший через колонку, снова подщелачивают до рН 10 и оставляют дл51 использования в следу- ющем цикле. Повторяют процесс сорбции по п. 1, а. Динамическая обменная емкость до проскока лития 1,5 мг-экв/г. Полная динамическая обменная емкость 3,2 мг-экв/л. Десорбируют литий по п. 1, д. Средняя концентрация лития в элюате 3,4 г/л. Пропускают через колонку 200 мл щелочного раствора NaC, оставленного с предыдущего цикла. Сорбирующая загрузка готова к следующему циклу сорбции - регенерации.

П р и м е р 4. Проводят процесс, как описано в примере 3, за исключением того, что при десорбции лития через колонку пропускают 100 мл 0,2 н. раствора азотной кислоты со скоростью 0,5 мл/мин. Средняя концентрация лития в элюате 0,95 г/л.

П р м м е р 5. Проводят процесс, как описано в примере 3, за исключением того, что при регенерации используют 1 н. раствор NaCI при рН 10. Динамическая обменная емкость до проскока лития 1,2 мг экв/г, полная динамическая обменная емкость 2,6 МГ экв/г. Средняя концентрация лития в элюате 2,5 г/л.

П р и м е р 6. Готовят сорбирующий материал из 4 г ИСМА-1 и 3 г КБ-4 и проводят процесс, как описано в п. 1, а-б. Пропускают через колонку 200 мл 2 н. раствора NaCI, содержащего NaOH и в концентрациях по 5 10 М (рН 9,6) со скоростью 2 мл/мин. Раствор, прошедший через колонку, снова подщелачивают до рН 9,6 и оставляют для использования в следующем цикле. Повторяют процесс сорбции по п. 1, а. Динамическая обменная емкость до проскока 1,6 мг.экв/г. Полная динамическая обменная емкость 3,4 мг.экв/г. Десорбируют литий по П.1, д. Средняя концентрация лития а элюате 3,6 г/л.

Пример. Проводят процесс извлеч- неия лития в следующей последовательности.

а). В двух одинаковых колонках № 1 и Ne 2 готовят сорбирующие загрузки м проводят процессы сорбции и регенерации, как опи- -Сано в п. 1, а-в. Соединяют колонки последовательно и проводят процесс сорбции лития, пропуская через раствор сначала через колонку N51, затем через колонку №2 со скоростью 2 мл/мин до проскока лития, обнаруживаемого после колонки №2. Раствор, прошедший через колонку Ns 2, подщелачивают до рН 10 и оставляют для использования при регенерации.

б). Промывают коюнку № 1 тремя объемами воды. Пропускают через нее 30 мл 0,9 н, раствора HNOs со скоростью 0,5 л/мин. Средняя концентрация лития в элюате 3,3 г/л.

в). Раствор, оставленный после операций по п. 1, а, пропускают через колонку 1 со скоростью 3 мл/ммн.

г). Продолжают процесс сорбции в режиме, указанном в п. 1, а, но в направлении потока от колонки Мг 2 к колонке № 1 Раствор, прошедший через колонку М: 1, подщелачивают до рН 10 и используют при регенерации,

д). Проводят процесс десорбции лития на колонке № 2 аналогично п 1, б. Средняя концентрация лития в элюате 3,2 г/л.

е). Раствор, оставленный после операции по п. 1, г, пропускают через колонку № 2,

ж). Проводят следующие циклы сорбции-регенерации, меняя в каждом цикле направление потока раствора при сорбции, Степень извлечения лития из раствора по примеру 7 100%,

Примере, В колонку сечением 1 см загружают смесь сорбентов ИСМА-1 в форме (3 г) и клиноптилолита в Na -форме (6 г) при объемном соотношении 1:1 и равномерном распределении обоих катионитов по высоте слоя (13,5 см). Из-за возможности расслаивания сорбентов, имеющих разную плотность, равномерную смесь готовят не заранее, а равномерно засыпают катиониты в колонку. Пропускают 750 мл раствора состава, указанного в примере 1, сэ скоростью 1,5 мл/мин. Промывают колонку тремя объемами воды. Пропускают через колонку 30 мл 0,5 н,раствора НМОз со скоростью 0,3 мл./мин. Пропускают через КОЛОНКУ 100 мл 2 н раствора NaCI, содержащего 1 -10 при рН 9 со скоростью 1 мл/мин, В раствор, прошедший через колонку, добавляют NaOH до рН 9 и его оставляют для использования в следующих циклах. После проведения указанных операций сорбирующая загрузка переходит в смешанную ионную форму, в которой она теперь будет находиться перед каждым последующим циклом сорбции-регенерации. Повторяют процесс сорбции в указанном выше режиме. Динамическая обменная емкость по литию до его

проскока 0,6 мг экв/г. а полная динамическая обменная емкость 2,1 мг экв/г в расчете на ИСМА-1, Промывают колонку водой, пропускают через колонку 30 мл 0,5 н, раствора HN03 со скоростью 0,3 мл/мин, Средняя концентрация лития в злюате 1,4 г/л максимальная концентрация 2,5 г/л. Пропускают через колонку раствор хлористого натрия, подготовленный после предыдущего цикла. Повторяют процесс сорбции,

Пример 9, Готовят сорбирующую

загрузку согласно примеру 8, Пропускают через колонку 250 мл концентрата переработки морской воды, имеющего следующий состав; Li 330 мг/л; NaCI 27.4 г/л; KC115 г/л:

MgCl2 4,8 г/л; CaCl2 3,8 г/л. Скорость пропускания 1 мл/мин. Повторяют все операции для осуществления процессов регенерации, а также повторной сорбции и регенерации аналогично примеру 8. Динамическая обменная емкость по литию до проскока 1,5 мг экв/г, полная динамическая обменная емкость 2,9 мг экв/г. Средняя концентрация лития а элюате 2 г/л,

Как видно из приведенных примеров,

проведение процесса сорбции лития из солевых растворов по описываемому способу позволяет в 2,5 - 3 раза повысить степень его извлечения или в 3-8 раз снизить единовременную загрузку селективных катионитов марки ИСМ-1 или ИСМА-1 при заданной степени извлечения.

.Изобретение относится к технологии получения редких и рассеянных элементов, может быть использовано в химической промышленности и гидрометаллургии в процессах извлечения лития из различных видов гидроминерального сырья, в том чис- ле подземных высокоминерализованных рассолов, геотермальных вод, концентратов переработки океанической воды, промышленных сточных вод, и позволяет в 2,5-3 раза повысить степень его извлечения. Способ заключается в пропускании растворов через смесь селективных к литью катиони- тов на основе оксидов марганца или на основе оксидов марганца и алюминия в водородной форме и неселективного к литию слабокислотного катионита или клиноп- тилолита в натриевой форме при их массовом соотношении, равном 1;(0,75-2). Затем проводят десорбцию лития азотнокислым раствором. Затем смесь сорбентов обрабатывают раствором, содержащим 1-2 моль/л хлорида натрия при рН 8-10, или фильтратом после сорбции лития при рН 9-10. После этого сорбционный цикл повторяют в той же последовательности. 2 з. п. ф-лы. сл

Формула изобретения 1, Способ ионообменного извлечения лития из растворов, включающий их пропу- . екание через слой селективного катионита на основе оксидов марганца или оксидов марганца и алюминия в водородной форме и последующую десорбцию лития азотнокислым раствором, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения, растворы пропускают через слой, содержащий дополнительно неселективный к литию слабокислотный сорбент в натриевой форме, а после десорбции смесь дополнительно обрабатывают раствором, содержащим хлорид натрия.

3,Способ поп, 1,отличающийся тем, что смесь сорбентов обрабатывают раствором, содержащим 1-2 моль/л хлорида натрия, или хлоридог натрия с добавлением гидроксида натрия или эквимоляр- ной смеси NaOH, NH/jCI до рН 10 или фильтратом после сорбции лития при рН

9-10.