СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КОНЦЕНТРАТА БЕТА-СПОДУМЕНА
PROCESSING METHOD OF CONCENTRATE β-SPODUMENE

Изобретение относится к металлургии лития, в частности к извлечению лития из сподуменовых концентратов с получением карбоната лития.
2
2
3
2
Сподумен (LiO·АlO·4SiO) является одним из основных промышленных минералов лития [Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. и др. Литий, его химия и технология. - М.: Атомиздат, 1960. - С.12-18]. В горно-обогатительных производствах сподумен извлекают из руд в сподуменовые концентраты.
Природная α-модификация сподумена - химически стойкое соединение к действию серной кислоты [Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. и др. Литий, его химия и технология. - М.: Атомиздат, 1960. - С.143-149; Плющев В.Е., Степин Б.Д. Химия и технология соединений литий, рубидия и цезия. - М.: Химия, 1970. - С.234-240]. Для повышения химической активности сподумена его концентрат подвергают декрипитирующему обжигу при 1100°С, что обеспечивает перевод кристаллической решетки сподумена в кислотовскрываемую β-модификацию.
Для извлечения лития из концентрата β-сподумена может быть использован способ [Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. и др. Литий, его химия и технология. М.: Атомиздат, 1960. - С.143-149; Плющев В.Е., Степин Б.Д. Химия и технология соединений литий, рубидия и цезия. - М.: Химия, 1970. - С.234-240], принятый за аналог и предусматривающий сульфатизацию концентрата 93%-ной серной кислотой при 250-300°С. Взаимодействие β-сподумена с кислотой протекает с образованием водорастворимого сульфата лития и нерастворимого алюмосиликатного кека
Сульфатизированный таким образом концентрат β-сподумена подвергают водному выщелачиванию с получением раствора сульфата лития и нерастворимого кека. Далее пульпу выщелачивания нейтрализуют карбонатом кальция до рН=6,0÷6,5 и фильтруют, получая раствор сульфата лития. Отфильтрованную смесь алюмосиликатного кека и сульфата кальция промывают водой, возвращая промывные воды для выщелачивания новой порции сульфатизированного концентрата. Отмытую от сульфата лития смесь алюмосиликатного кека и сульфата кальция сбрасывают в отвал. Полученный по способу-аналогу раствор сульфата лития подвергают упариванию и очистке от примесей, после чего из раствора осаждают малорастворимый карбонат лития действием кальцинированной соды.
Недостатками способа-аналога являются большие объемы литийсодержащего отвального кека со стадии вскрытия концентрата. Кек сильно загрязнен гипсом и не может быть использован для производства литиевой керамики и ситаллов [Старшов В.А., Тюменцева С.И., Колмагорова И.В., Самойлов В.И. Использование лития в производстве керамики и ситаллов // Проблемы комплексного освоения рудных и нерудных месторождений Восточно-Казахстанского региона: Сб. матер. I Междунар. науч.-техн. конф. - Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2001. - С.129-131].
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому изобретению является способ переработки концентрата β-сподумена [Шаталов В.В. и др. Способ переработки концентрата β-сподумена. Заявка на изобретение РФ. Рег. №2007135133 от 21.09.07 г.], принятый за прототип и основанный на нейтрализации пульпы выщелачивания сульфатизированного сырья (получаемой по способу-аналогу) раствором гидроксида лития. Для получения раствора гидроксида лития в способе-прототипе используют отвальный маточный раствор со стадии осаждения карбоната лития: вначале из указанного маточного раствора доизвлекают литий в труднорастворимый гидроксодиалюминат лития действием алюмината натрия, затем выполняют каустификацию гидроксодиалюмината лития известковым молоком с получением требуемого раствора гидроксида лития.
Способ-прототип позволяет комплексно перерабатывать концентрат β-сподумена за счет использования кека со стадии сернокислотного вскрытия концентрата в производстве керамики и ситаллов. Однако способ-прототип имеет существенный недостаток - большой оборот лития (около 10 мас.% от исходной загрузки с концентратом) с заключительной стадии процесса (стадии получения раствора гидроксида лития из его гидроксодиалюмината) в "голову" процесса (на стадию нейтрализации пульпы выщелачивания сульфатизированного сырья). Кроме того, способ-прототип характеризуется низким содержанием лития в кеке, что требует при переработке кека на ситаллы добавлять к нему дорогостоящие технические соединения лития с целью повышения содержания лития в кеке.
Задачей заявляемого изобретения является исключение оборота лития со стадии получения раствора гидроксида лития из его гидроксодиалюмината на стадию нейтрализации пульпы выщелачивания сульфатизированного сырья и получение кека (со стадии нейтрализации пульпы выщелачивания) с повышенным содержанием лития.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в способе переработки концентрата β-сподумена, включающем сульфатизацию концентрата серной кислотой, водное выщелачивание сульфатизированного концентрата, нейтрализацию пульпы выщелачивания и разделение нейтрализованной пульпы на кек и сульфатный раствор, пульпу выщелачивания нейтрализуют химически активным концентратом β-сподумена с получением богатого литием кека и использованием его для производства литиевой керамики и ситаллов.
Таким образом, при использовании для нейтрализации химически активного β-сподумена исключают оборот лития в технологии обработки концентрата и получают богатый литием кек.
Пример осуществления способа.
Исходный концентрат β-сподумена, содержащий 3 мас.% лития, обрабатывают 93%-ной серной кислотой (0,12 мл кислоты на 1 г концентрата) при 250°С в течение 1,0-1,5 ч. Сульфатизированный таким образом концентрат выщелачивают водой в течение 30 мин. При соотношении Т:Ж=1:5 (по концентрату) и температуре 95°С. Полученную пульпу нейтрализуют до рН=6,0-6,5 концентратом β-сподумена. Нейтрализованную пульпу фильтруют, получают раствор сульфата лития и алюмосиликатный кек. Последний подвергают 2-кратной фильтр-репульпационной отмывке от раствора сульфата лития в течение 20 мин при Т:Ж=1:7 (по концентрату) при температуре 90°С. Отмытый кек сушат до постоянного веса, анализируют на содержание лития и используют для получения литиевой керамики и ситаллов [Старшов В.А., Тюменцева С.И., Колмагорова И.В., Самойлов В.И. Использование лития в производстве керамики и ситаллов // Проблемы комплексного освоения рудных и нерудных месторождений Восточно-Казахстанского региона: Сб. матер. I Междунар. науч.-техн. конф. - Усть-Каменогорск: ВКГТУ, 2001. - С.129-131].
В табл.1 представлены сравнительные показатели, полученные при осуществлении заявляемого способа и способа-прототипа.
Таблица 1. Сравнительные показатели, полученные при осуществлении заявляемого способа и способа-прототипа.
№примера
Способ реализации
Пульпа выщелачивания, взятая на нейтрализацию
Содержание лития в сухом кеке со стадии нейтрализации пульпы выщелачивания, мас.%
объем, л
содержание H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, г/л
1
Заявляемый способ
1
25
1,5
2
Способ-прототип
1
25
0,1
Примечание: 1) в примерах 1 и 2 исходная загрузка лития с концентратом β-сподумена составляла 14 г;2) в примере 2 оборот лития в "голову" технологического процесса составляет 1,37 г от его исходной загрузки с концентратом β-сподумена.
Как следует из данных табл.1, за счет нейтрализации пульпы выщелачивания концентратом β-сподумена по заявляемому способу (пример 1) исключается оборот лития в технологии и получаемый на стадии нейтрализации пульпы выщелачивания кек характеризуется содержанием лития 1,5 мас.%. Для сравнения при осуществлении способа-прототипа (табл.1, пример 2) имеет место большой оборот лития в "голову" технологического процесса (1,37 г или 9,8 мас.% от его исходной загрузки с концентратом β-сподумена), а содержание лития в кеке со стадии нейтрализации пульпы выщелачивания составляет всего 0,1 мас.%.