Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (АО «Гиредмет»), Москва, Россия
В. В. Головко, эксперт, канд. техн. наук, эл. почта: VaVasGolovko@rosatom.ru
Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (АО «Гиредмет»), Москва, Россия1 ; Государственный научно-исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия2
И. Л. Фуреев, руководитель направления1, аспирант2, эл. почта: IlLFureev@rosatom.ru
Государственный научно-исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия
О. Н. Криволапова, доцент кафедры цветных металлов и золота, канд. техн. наук, эл. почта: onk@misis.ru
Руда Шавазсайского месторождения является сложным минеральным сырьем для создания рентабельной технологии. С целью снижения операционных расходов для вскрытия руды была разработана технология спекания с фосфогипсом. Полученные при спекании продуктивные растворы имеют сложный солевой состав, поэтому извлечение из таких растворов соединений лития аккумуляторного качества представляет актуальную научную проблему. В результате проведенных исследований разработана сорбционная технология получения кондиционного карбоната лития аккумуляторного качества при переработке бедной слюдистой руды. В исследованиях применены методы математической обработки технологических параметров сорбции, которые позволили решить задачи разделения близких по химическим свойствам элементов в промышленных масштабах. Для этой цели могут быть использованы традиционные сильнокислотные сульфокатиониты в литиевой форме. Показаны преимущества предлагаемой технологии с использованием сорбента в литиевой форме по сравнению с технологией DLE (Direct Lithium Extraction). Проведена оценка разделения лития и примесных элементов по выходным кривым сорбции. Анализ выходных кривых сорбции показал, что катионит ТОКЕМ-160 отличается более длительным периодом защитного действия по отношению к примесям. При этом концентрация лития в выходном растворе увеличивается в 10 раз по сравнению с исходным раствором за счет вытеснения лития из сорбента примесными элементами, которые имеют большее сродство к нему. Анализ выходных кривых десорбции показал, что сорбент ТОКЕМ-160 полностью регенерирован от примесных элементов и пригоден для многократного использования в циклах сорбция-десорбция. Разработанная технология позволяет получить чистые маточные растворы сорбции для производства карбоната лития аккумуляторного качества. Продуктивный раствор после сорбционной очистки упаривается и направляется на осаждение карбоната лития бикарбонатом аммония, далее суспензию карбоната лития карбонизируют барботированием углекислого газа, после фильтрации раствор нагревают до температуры 90 oC, при этом бикарбонат разрушается и выпадает чистый карбонат лития. После осаждения проводили двухкратную промывку горячей дистиллированной водой при температуре 90 oC. Полученный карбонат лития по нормируемым примесям удовлетворяет требованиям ТУ 6-09-3728–83 для марки х. ч. и требованиям российского предприятия ООО «РЭНЕРА» для производства литийионных аккумуляторов.
1. Фуреев И. Л., Нерадовский Ю. Н. Выбор рациональной технологии переработки руды Колмозерского месторождения на основе изучения химического и минерального составов рудоразборной пробы // Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 245–249. DOI: 10.37614/2949-1215.2023.14.1.044
2. Стасенко А. И., Бланко-Педрехон А. М., Каграманов Г. Г. Извлечение лития из природных месторождений. Часть 1. Перспективы выделения лития из рудных месторождений // Химическая промышленность сегодня. 2024. № 1. С. 2–10.
3. Головко В. В., Фуреев И. Л., Вацура Ф. Я., Криволапова О. Н. Исследование зависимости извлечения ценных компонентов от температуры спекания литиевых слюдистых руд // Цветные металлы. 2024. № 8. С. 70–75.
4. Курков А. В., Мамошин М. Ю., Рогожин А. А. Литий: технологии извлечения из растворов (ключевое значение, новое поколение решений, перспективные объекты). — М. : ВИМС, 2021. — 135 с.
5. Курков А. В., Мамошин М. Ю., Ануфриева С. И., Рогожин А. А. Прорывные технологии прямого извлечения лития из гидроминерального сырья // Минерально-сырьевая база металлов высоких технологий. Освоение, воспроизводство, использование : труды Второй научно-практической конфе-
ренции с международным участием. — М. : ФГБУ «ВИМС», 2021. С. 175–189.
6. Lithium process chemistry – resources, extraction, batteries, and recycling / Edited by Alexandre Chagnes, Jolanta Swiatowska. — Elsevier. 2015.
7. Остроушко Ю. И. , Бучихин П. И., Алексеева В. В. и др. Литий, его химия и технология. — М. : Атомиздат, 1960. — 199 c.
8. Park T., Shin J., Kim S., Ryu T. et al. An effective lithium extraction route from lepidolite // Hydromettalurgy. 2023. Vol. 222. 106202. DOI: 10.1016/j.hydromet.2023.106202
9. Tian-ming Gao, Na Fan, Wu Chen, Tao Dai. Lithium extraction from hard rock lithium ores (spodumene, lepidolite, zinnwaldite, petalite): Technology, resources, environment and cos // China Geology. 2023. Vol. 6. P. 137–153. DOI: 10.31035/cg2022088
10. Qingfeng Zhou, Xiangdong Ma, Xunhui Xiong. Extraction of lithium and phosphorus from amblygonite using calcium sulfate roasting and water leaching // Hydromettalurgy. 2024. Vol. 225. 106282. DOI: 10.1016/j.hydromet.2024.106282
11. Некрасов Б. В. Основы общей химии. Т. 2. — М. : Химия, 1973. — 688 c.
12. Ling Li, Vishwanath G. Deshmane, M. Parans Paranthaman, Ramesh Bhave et al. Lithium recovery from aqueous resources and batteries: a brief review // Johnson Matthey Technology Review. 2018. Vol. 62, Iss. 2. P. 161–176. DOI: 10.1595/205651317X696676
13. Patent US 8753594B1. Sorbent for lithium extraction / John L. Burba, III, Ray F. Stewart, Brian E. Viani, Stephen Harrison et al. Published: 17.06.2014.
14. Сорбент для извлечения лития Seplite LI-10A. — URL: https://aquasorbent.ru/filters-311-sorbent-dlya-litiya-sepliteli-10a?ysclid=m4bs734ytv321274108 (дата обращения: 27.09.2024).
15. Kondrutskii D. A., Gadzhiev G. R. Axionit „Li-sorb” adsorbent for selective recovery of lithium from brines // ALTA. 2022. Perth, Australia. 20–27 May, 2022. — 16 p.
16. Лурье А. А. Хроматографические материалы. — М. : Химия, 1978. — 440 c.
17. ТУ 2227-023-72285630–2011. Катионит ТОКЕМ-100.
18. ГОСТ ISO/IEC 17025–2019. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий. — Введ. 15.07.2019.
19. СДА-15–2009. Требования к испытательным лабораториям. — Введ. 20.07.2009.
20. Волков В. П. Сорбционные процессы действующих производств. — М. : Руда и Металлы, 2014. — 158 с.
21. ТУ 6-09-3728–83. Литий карбонат (литий углекислый).