Евразийский сервер публикаций
Евразийский патент № 046337
Библиографические данные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Формула | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(57) 1. Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих соль лития, выбранную из сульфата лития, хлорида лития, моногидрата лития хлорида, карбоната лития или их смесей, включающий:
мембранный электролиз водного раствора соли лития с использованием в качестве мембраны, разделяющей катодные и анодные контуры электромагнитных ячеек, катионообменной мембраны в режиме циркуляции католита в виде раствора гидроксида лития и анолита в виде раствора соли лития, где катод для мембранного электролиза выполнен из нержавеющей стали, покрытой никелем, и указанная катионообменная мембрана выбрана из мембраны, устойчивой в средах щелочей и кислот; вывод из потока циркулирующего католита объема католита и упаривание выведенного объема католита с получением кристаллов моногидрата лития гидроксида; отделение образующихся кристаллов моногидрата лития гидроксида от маточного раствора, промывку водой и сушку с получением конечного моногидрата лития гидроксида высокой степени чистоты; где способ дополнительно характеризуется стадиями: отведение образующихся в процессе электролиза катодного и анодного газов; подачу части потока образующегося отработанного промывного раствора на операцию упаривания католита и использование части поступающего на операцию упаривания католита отработанного промывного раствора в переработке выводимого потока отработанного анолита; возвращение части маточного раствора, образующегося после отделения кристаллов моногидрата лития гидроксида, на операцию упаривания католита; переработку части потока отработанного католита, выводимого со стадии упаривания и представляющего собой концентрированный раствор гидроксида лития с примесью гидроксидов натрия и калия, с получением карбоната лития, который используют в переработке выводимого потока отработанного анолита; подпитку циркулирующего потока анолита концентрированным раствором соли лития, приготовленным из исходного источника соли лития и раствора соли лития, полученного в результате переработки выводимого потока отработанного анолита. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что переработку потока отработанного католита, выводимого с операции упаривания, и представляющего собой концентрированный раствор гидроксида лития с примесью гидроксидов натрия и калия, осуществляют путем его смешивания с потоком водного раствора, содержащего гидрокарбонаты натрия, калия и лития, образующуюся пульпу, представляющую собой смесь твердой фазы карбоната лития и карбонатного раствора, содержащего Na2CO3, K2CO3, Li2CO3, концентрируют, удаляя воду, твердую фазу карбоната лития отделяют от жидкой фазы, жидкую фазу карбонизируют путем прямого контакта с углекислым газом, переводя карбонатный раствор в гидрокарбонатную суспензию, представляющую собой смесь твердых фаз гидрокарбоната натрия и гидрокарбоната калия в растворе гидрокарбонатов натрия, калия и лития, образовавшуюся суспензию фильтруют, отделяя твердую фазу гидрокарбонатов натрия и калия от раствора содержащего гидрокарбонаты натрия, калия и лития, который направляют на смешивание с потоком выводимого с операции упаривания отработанного католита, содержащего гидроксиды лития, натрия и калия. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что использование части поступающего на операцию упаривания католита отработанного промывного раствора в переработке выводимого потока отработанного анолита включает использование отработанного промывного раствора в качестве щелочного реагента на стадии реагентной очистки раствора соли лития от примесей и в качестве регенерирующего раствора для перевода ионита из Н-формы в Li-форму на стадии ионообменной очистки. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что плотность постоянного тока водных растворов солей лития составляет 1-4 кА/м2, катионообменные мембраны для мембранного электролиза представляют собой мембраны Nafion-438, CTIEM-3, МФ-4СК-100, на стадии ионообменной очистки используют ионит Lewatit 208 ТР. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала, содержащего соль лития, сульфата лития в качестве анодов в процессе мембранного электролиза применяют титан с покрытием из благородных металлов, выбранных их платины, иридия, рутения или тантала, и из потока циркулирующего анолита, обедняемого по содержанию Li2SO4 и обогащаемого по H2SO4, постоянно выводят поток анолита, и выводимый поток анолита приводят в контакт либо с СаО либо с Са(ОН)2 либо с CaCO3 до полной нейтрализации H2SO4, образующуюся твердую фазу CaSO4×2H2O отделяют от раствора Li2SO4, и раствор Li2SO4 приводят в контакт с исходной солью сульфата лития, растворяя ее и получая раствор сульфата лития, в полученный раствор добавляют отработанный промывной раствор со стадии промывки, после чего раствор карбонизируют углекислым газом, поступающим с операции нейтрализации H2SO4 выводимого потока анолита, для перевода содержащихся в растворе кальция и магния в нерастворимые соединения CaCO3 и Mg(OH)2×3MgCO3×3Н2О, образующуюся суспензию фильтруют, отделяя осадок от раствора Li2SO4, после чего реагентно очищенный раствор Li2SO4 направляют на ионообменную очистку путем пропускания через слой ионита Lewatit 208-TP в Li-форме, прошедший ионообменную очистку раствор Li2SO4 используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза, отработанный ионит регенерируют в две ступени: на первой ступени путем обработки 2,0N раствором серной кислоты, на второй ступени путем обработки 2,0N раствором LiOH, отработанные регенераты операции ионного обмена смешивают с потоком отработанного анолита перед его реагентной очисткой, а являющийся побочным продуктом мембранного электролиза катодный водород эжектируют потоком природного газа из катодного газоотделителя электролизного агрегата, и полученную смесь газов направляют в парогенератор в качестве топлива для производства греющего пара, используемого в качестве теплоносителя на операциях упаривания растворов и католита. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что постоянно выводимый из циркулирующего потока анолита, обедняемого по Li2SO4 и обогащаемого по H2SO4, поток анолита приводят в контакт с воздушно аммиачной смесью для нейтрализации H2SO4 и получения смешанного раствора Li2SO4 и (NH4)2SO4, который упаривают, высаливая (NH4)2SO4 и концентрируя упариваемый раствор по Li2SO4, и упаренный раствор с остатком (NH4)2SO4 смешивают с отработанным промывным раствором со стадии промывки и приводят смешанный раствор в контакт с потоком воздуха, поступающего с операции контакта потока отработанного анолита с аммиачно-воздушной смесью и удаляя остаток аммиака из раствора Li2SO4, а содержащий пары аммиака воздушный поток обогащают аммиаком из источника аммиака и направляют на операцию нейтрализации отработанного потока анолита, при этом раствор Li2SO4 освобожденный от аммиака после укрепления по Li2SO4 путем растворения в нем исходной соли Li2SO4 и очистки от примесей используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза. 7. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала, содержащего соль лития, хлорида лития или моногидрата лития хлорида на операции мембранного электролиза применяют аноды из титана, покрытого оксидом рутения, и из потока циркулирующего анолита, обедняемого по содержанию LiCl постоянно выводят анолит, и выводимый поток анолита приводят в контакт с исходной солью хлорида лития, доводя концентрацию LiCl в потоке выводимого анолита до заданного значения, обогащенный по LiCl поток выводимого анолита очищают реагентной очисткой от примесей катионов металлов, а также очищают от сульфат-ионов путем добавления хлорида бария, переводя сульфат-ионы в нерастворимый осадок BaSO4, жидкую фазу отделяют от осадков и после ионообменной очистки используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза, а выводимые из газоотделителей катодный водород и анодный хлор смешивают и подвергают пламенному сжиганию, и образующийся хлористый водород абсорбируют деминерализованной водой, производя концентрированную 36% соляную кислоту. 8. Способ по п.4, отличающийся тем, что выводимый из газоотделителя анодный хлор абсорбируют водным раствором аммиака, производя при мольном отношении NH3:Cl2=8:3 раствор NH4Cl, а при мольном отношении NH3:Cl2=2:3 раствор 6N HCl, производимый раствор NH4Cl упаривают, кристаллизируют NH4Cl и сушат, а выводимый из газоотделителя катодный водород утилизируют в теплоноситель для производства греющего пара. 9. Способ по п.4, отличающийся тем, что или весь выводимый из газоотделителя анодный хлор абсорбируют раствором NaOH, производя обеззараживающий раствор гипохлорита натрия или половину объема выводимого потока хлора абсорбируют раствором NaOH, производя раствор предельно насыщенный по гипохлориту натрия, а другую половину объема выводимого потока анодного хлора абсорбируют суспензией Са(ОН)2, производя раствор предельно насыщенный по гипохлориту кальция, произведенные растворы смешивают, высаливая нейтральный гипохлорит кальция, который отделяют от маточного раствора и сушат, из полученного маточного раствора осаждают кальций вначале добавкой NaOH, а затем добавкой Na2CO3, осадок содержащий Са(ОН)2 с примесью CaCO3, отделяют от раствора и направляют на приготовление суспензии Са(ОН)2 содержащей активный хлор в виде гипохлорит ионов, раствор делят на две равные порции, одну порцию смешивают с NaOH и направляют на операцию хлорирования для получения раствора гипохлорита натрия, другую порцию смешивают с Са(ОН)2 и также направляют на операцию хлорирования для получения раствора гипохлорита кальция. 10. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала, содержащего соль лития, карбонат лития, соль карбоната лития применяют для воспроизводства анолитов путем перевода Li2CO3 в хорошо растворимые соли лития, представляющие собой хлорид лития или сульфат лития, циркулирующие в качестве анолитов в анодных контурах электролизного агрегата и обедняемые в процессе мембранного электролиза по LiCl или Li2SO4. 11. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве анолита водного раствора хлорида лития на операции мембранного электролиза используют аноды из титана, покрытого оксидом рутения, при этом катодный водород и анодный хлор после смешения сжигают с получением высокотемпературных паров хлористого водорода, и пары хлористого водорода охлаждают и абсорбируют деминерализованной водой в ступенчато-противоточном режиме с получением потока концентрированной 36% соляной кислоты, выводимой с первой по ходу паров HCl ступени абсорбции, поток полученной концентрированной соляной кислоты смешивают с очищенным, с использованием BaCl2 в качестве реагента, от сульфат ионов, потоком, выводимым на очистку от сульфат ионов из потока циркулирующего анолита на операции мембранного электролиза, смешанный поток концентрированной соляной кислоты и очищенного от сульфат-ионов анолита приводят в контакт с исходным карбонатом лития и деминерализованной водой, получая поток раствора LiCl, который после очистки от примесей кальция и магния используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза. 12. Способ по п.4, отличающийся тем, что анодный хлор абсорбируют деминерализованной водой в присутствии аммиака при мольном отношении NH3:Cl2=2:3 с получением раствора 6N соляной кислоты, который смешивают с потоком реагентно очищенного анолита, выводимого на очистку от сульфат-ионов из потока циркулирующего анолита на операции мембранного электролиза, смешанный поток раствора соляной кислоты и очищенного от сульфат ионов анолита приводят в контакт с исходным карбонатом лития, получая поток раствора LiCl, который после очистки от примесей кальция и магния используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза, и катодный водород используют в качестве топлива для производства греющего пара. 13. Способ по п.4, отличающийся тем, что анодный хлор абсорбируют водной пульпой карбоната лития и в присутствии восстановителя элементного хлора, состав которого исключает в процессе абсорбции хлора загрязнение абсорбента побочными катионами и анионами, получая в качестве продукта абсорбции раствор хлорида лития, который после очистки от примесей кальция и магния используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза, причем водную пульпу для абсорбции анодного хлора готовят из деминерализованной воды, карбоната лития, полученного из отработанного католита, карбоната лития в виде исходной соли, восстановителя и потока анолита, очищенного от сульфат ионов на операции мембранного электролиза, а катодный водород используют в качестве топлива для производства греющего пара. 14. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве анолита водного раствора сульфата лития, в качестве анодов на операции электролиза используют титан с покрытием из благородных металлов, выбранных их платины, иридия, тантала и рутения, выводимый из циркуляционного контура анолита обедненный сульфатом лития и обогащенный серной кислотой поток анолита приводят в контакт с исходным карбонатом лития, получая раствор сульфата лития, который после очистки от примесей используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий контур анолита. 15. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала, содержащего соль лития, смеси солей лития сульфата лития и карбоната лития из потока циркулирующего анолита, обедняемого по Li2SO4 и обогащенного по H2SO4 постоянно выводят поток анолита, и выводимый поток анолита приводят в контакт с исходной смесью солей Li2SO4 и Li2CO3 с получением раствора сульфата лития, содержащего остаточное количество H2SO4, полученный раствор перерабатывают в раствор Li2SO4, который используют для подпитки в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза. 16. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала, содержащего соль лития, смеси солей хлорида лития и карбоната лития исходную смесь солей хлорида лития и карбоната лития приводят в контакт с раствором соляной кислоты и потоком анолита, выводимым из потока циркулирующего анолита, обедняемого по LiCl в процессе электролиза, производя раствор хлорида лития, и полученный раствор хлорида лития после очистки от примесей используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза. 17. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала, содержащего соль лития, смеси солей сульфата лития и хлорида лития в качестве анодов на операции мембранного электролиза используют титан с покрытием из благородного металла, выбранного из платины, иридия, тантала и рутения, и из потока циркулирующего анолита обедняемого по сульфату и хлориду лития и обогащаемого по H2SO4 постоянно выводят поток анолита, который приводят в контакт либо СаО, либо с Са(ОН)2, либо с CaCO3 до полной нейтрализации H2SO4, полученный смешанный раствор Li2SO4 и LiCl отделяют от осадка CaSO4×2Н2О, приводят в контакт с исходной смесью солей Li2SO4 и LiCl, растворяя ее и получая смешанный раствор Li2SO4 и LiCl с заданной концентрацией лития, который после очистки от примесей используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза, и катодный водород утилизируют в греющий пар. 18. Способ по п.17, отличающийся тем, что постоянно выводимый из обедняемого по Li2SO4 и LiCl циркулирующего потока анолита поток анолита после переработки используют в качестве подпиточного смешанного раствора Li2SO4 и LiCl в циркулирующий поток анолита, а выводимый из газоотделителя анодный хлор перерабатывают либо в 36% соляную кислоту, либо в NH4Cl, либо в раствор гипохлорита натрия, либо в нейтральный гипохлорит кальция. 19. Способ по п.4, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала, содержащего соль лития, смеси солей из сульфата лития, хлорида лития и карбоната лития из потока циркулирующего анолита обедняемого по Li2SO4 и LiCl и обогащаемого по H2SO4 постоянно выводят поток анолита, который вначале приводят в контакт с исходной смесью солей Li2SO4, LiCl и Li2CO3, получая смешанный раствор с заданной концентрацией по литию, и полученный смешанный раствор перерабатывают в смешанный раствор Li2SO4 и LiCl, который используют в качестве подпиточного раствора в циркулирующий поток анолита на операции мембранного электролиза. Загрузка данных...
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||