способ извлечения лития из его алюминийсодержащих материалов

Формула изобретения

Способ извлечения лития из алюминийсодержащих материалов экстракцией трибутилфосфатом с последующей реэкстракцией, отличающийся тем, что экстракцию ведут из растворов хлорида алюминия, получаемых в результате солянокислого растворения алюминийсодержащих материалов, с использованием смеси железосодержащего ТБФ (Fe 20 30 г/л) с 5 10%-ной карбоновой кислотой, а реэкстракцию осуществляют 4 6 н. раствором соляной кислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способам экстракции лития из растворов хлорида алюминия, полученных в результате солянокислой обработки отходов алюминий-литиевых сплавов, алюминатов лития различного состава, шламов размерного химического травления литий-алюминиевых сплавов и др.

Известен способ извлечения лития из растворов хлорида алюминия спирали и кетонами с последующей реэкстракцией водой.

Недостатками известного способа являются малые коэффициенты распределения лития (D_Li<0,1, извлечение лития за одну ступень 10%), высокие потери используемых экстрагентов за счет их растворимости в водной фазе, а также высокая пожароопасность органических экстрагентов.

Цель изобретения повышение эффективности процесса извлечения лития из растворов хлорида алюминия с использованием экстрагента, мало растворимого в водной фазе и пожаробезопасного.

Поставленная цель достигается тем, что экстракцию лития их хлоридсодержащей водной фазы осуществляют трибутилфосфатом (ТБФ), содержащим HFeCl₄(Fe₀ 20 30 г/л), с добавкой карбоновой кислоты (5 10 об.), а реэкстракцию лития проводят раствором соляной кислоты с концентрацией C_HCl>4 моль/л.

В табл. 1 приведены данные по экстракции из хлоридсодержащего раствора состава, г/л: LI 1,3; Al 64,0 в зависимости от состава экстрагента. Как видно из табл. 1, при экстракции чистым ТБФ (строка 1) наблюдается малое значение извлечения (E_li%). При использовании пентанола (строка 17, условие прототипа) степень извлечения лития также мала 5% Добавка карбоновой кислоты (HR) к ТБФ приводит к незначительному росту E_Li от 5,7 до 15,2% (строки 2 5). Введение в ТБФ железосодержащего хлоридного комплекса (HfeCl₄)₀ обуславливает резкое повышение E_Li до значения 95% (примеры 6 10). Оптимальная концентрация железа в органической фазе должна составлять 20 30 г/л. При концентрации менее 20 г/л мала экстракция лития, а при C_Fe>30 г/л увеличивается вязкость органической фазы, что приводит к увеличению времени расслаивания фаз, а также к повышению распределения железа в рафинат (пример 10).

Так как для эффективного извлечения лития необходима нейтрализация водной фазы (т.е. HCl), например, аммиаком, то в целях предотвращения образования осадка гидроксида железа (в этом случае образуются нерасслаивающиеся эмульсии) в органическую фазу вводят добавку кислого экстрагента-каприловую кислоту (HR). Оптимальное содержание HR в органической фазе 5 10% При C_HR<5% сохраняется возможность эмульгирования за счет образования твердых частиц гидроксида железа, а при C_HR>10% уменьшается активная концентрация ТБФ в смеси, что ведет к понижению извлечения лития (примеры 11 - 13). На основании этого, оптимальный состав органической фазы для экстракции лития из растворов хлорида алюминия ТФБ (Fe₀ 20 30 г/л) HR (5 - 10%).

Для реэкстракции лития из органической фазы оптимального состава используются растворы соляной кислоты (табл. 2). Как видно из табл. 2, наблюдается эффективная реэкстракция лития при O:B 1:1 во всей области изменения концентрации соляной кислоты (примеры 1 6). Но для удержания железа в органической фазе необходимо использование соляной кислоты с концентрацией не менее 4 н. (пример 6). При O:B 5:1 для получения более концентрированного по литию реэкстракта оптимальная концентрация соляной кислоты в реэкстрагенте равна 4 6 н. При C_HCl <4 н. железо начинает переходить в водную фазу (например 9), а при C_HCl > 6 н. в реэкстракте лития будет присутствовать большой избыток соляной кислоты и связанный с этим большой расход нейтрализующих реагентов перед получением соединений лития из реэкстрактора.

Пример 1. На экстракцию взят хлоридный раствор, содержащий, г/л: Li 6,5; Al 68. Экстракцию проводили органической фазой ТБФ (30 г/л Fe₀) + 10% каприловой кислоты при соотношении O:B 2,5:1. После встряхивания в течение 10 мин получают экстракт, содержащий 2,4 г/л Li (процент экстракции 91,5). После реэкстракции лития 4н. раствором соляной кислоты при O:B 5:1 получен реэкстракт, содержащий 10 г/л Li (процент реэкстракции лития 83).

Пример 2. На экстракцию взят хлоридный раствор состава, г/л: Li 1,3; Al 64. Экстракцию проводят органической фазой, как в примере 1, при соотношении O: B 1:3. Получена органическая фаза, содержащая 3,2 г/л Li (процент экстракции лития 82). После реэкстракции лития 6 н. Hcl при O:B 3:1 получен реэкстракт, содержащий 8 г/л лития (степень реэкстракции 86%).

Пример 3. На экстракцию взят хлоридный раствор, содержащий 7 г/л Li и 70 г/л Al. Экстракцию проводят органической фазой, как в примере 1, при соотношении O: B 2:1. Получают реэкстракт лития, содержащий 3 г/л (степень извлечения лития 86%) и рафинат, в котором остается 0,5 г/л Li. После второй ступени экстракции свежей органической фазой концентрация лития в рафинате снижается до 0,1 г/л, общая степень извлечения лития за две ступени равна 98,5%

Таким образом, предлагаемый способ позволяет эффективно извлекать литий из растворов хлорида алюминия. При этом используется малорасторимый в водной фазе и пожаробезопасный экстрагент.