Извлечение лития из рапы озер и других источников

Расположенное в штате Калифорния оз. Сирлс является крупнейшим источником лития. Оно представляет собой впадину площадью 70-80 км2 заполненную соляными отложениями, сухими и плотными на поверхности. На глубине соляной слой имеет много пор и пустот, заполненных насыщенным раствором — рапой.

Химический состав рапы оз. Сирлс приведен в табл. 205.

Компания «Америкен Поташ» разработала уникальный метод, применяемый для получения лития на рапы оз. Сирлс. Литий извлекается в виде дилитий — натрийфосфата посредством упаривания рассолов. Полученный таким образом грубый концентрат подвергается флотации.

При упарке рапы наблюдалось вспенивание, причиной которого вначале считали наличие в рапе органических веществ. Однако при изучении этого явления было установлено, что вспенивание вызывается образованием в рассолах тонкой суспензии малорастворимого двойного фосфата лития и натрия (MgNaPO4). Вспенивание вызывало ряд затруднений в содовом производстве, поэтому извлечение лития было необходимо как в целях его утилизации, так и для улучшения основного производства.

После некоторых экспериментов в 1937 г. было начато в ограниченных масштабах промышленное извлечение лития, а в 1938 г. двойной фосфат лития-натрия впервые появился в виде товарного концентрата.

В 1942 г. в связи с увеличением спроса на литий возобновились исследования, показавшие, что двойной фосфат лития-натрия может изыскаться пенной флотацией, по для этого потребовалась специальная флотационная машина, обеспечивающая весьма тонкое диспергирование воздуха при сравнительно спокойных условиях перемешивания пульпы. Флотационная установка оригинальной конструкции была введена в действие в начале 1914 г. В конце войны двойной фосфат лития-натрия стал крупным источником сырья для литиевой промышленности.

Процесс получения концентрата лития сводится к следующему. В переработку поступает откачиваемая через скважины рапа. Рассол, предварительно нагретый в теплообменниках вакуум-кристаллизационной установки до 50° С, направляют в выпарную батарею с принудительной циркуляцией и противоточным движением выпариваемого рассола и пара. В выпарные аппараты вводится некоторое количество жирных кислот. Температура выпариваемого раствора по корпусам распределяется следующим образом: в первом корпусе 50°C, во втором — 85°С, в третьем—120°С.

При выпаривании из раствора кристаллизуется хлористым калий, буркеит (Na2CO3-Na2SO*), моногидрат соды и двойной фосфат лития-натрия. Упаренный раствор подвергается гидравлической классификации. Нижний продукт классификатора представляет собой хлористый калий. Слив гидравлического классификатора содержит топнуло взвесь буркеита и двойного фосфата лития-натрия. Этот слив направляют в сгуститель, где производится осаждение извести. Сгущенный продукт из сгустителя фильтруют.

Кек с фильтра обрабатывают на плотной пульпе жирными кислотами, а затем он поступает на растворение горячими щелочами. Буркеит в основной своей массе растворяется, двойной фосфат лития-натрия не растворяется. Мыла жирных кислот, образующихся при щелочной обработке, покрывают топкие кристаллы двойного фосфата лития-натрия пленкой, препятствующей растворению кристаллов.

Пульпа аэрируется в башне воздухом, подающимся снизу. В аэрированную пульпу подают пенообразователь. Флотация производится в четырех флотационных машинах, снабженных внутренними разгрузочными конусами и пеногонами для съема пены. Автоматические устройства поддерживают во флотационных машинах постоянный уровень пульпы.

По мере подъема раствора по кольцевому пространству, окружающему конус, частицы двойного фосфата лития-натрия флокулируют и топкодиспергированными пузырьками воздуха выносятся на поверхность. Очищенный от литиевых соединений раствор направляют на получение соды. Пенный литиевый концентрат собирают в отстойники, где его нагревают до 66% для дополнительного растворения буркеита. Heрастворившуюся часть продукта отфильтровывают.

Кек представляющий собой литиевый концентрат, поступает на сушку. Высушенным концентрат имеет следующий состав 20—22% Li2O; 50% P2O5; 17% Na2CO3; 2% Na2SO4; 2% влажности.

Извлечение Li2O в концентрат составляет 90%. Необходимо отметить, что поскольку литий является побочным продуктом, масштабы его производство определяются спросом на основные виды продукция, извлекаемые из рапы — буру, соли натрия, калия и др.