Мазмұны

10.3 Тұзды ерітінділерден литий алудың заманауи әдістері

3.5-сурет. Тұздықтардан литийді тоғандарда буландырып алу схемасы

Тұзды ерітінділерден литийді тікелей алу: болашақ жоспарланған тәжірибелер. Тұзды ерітінділерді буландыру ашық тоғандарды пайдалану номиналды түрде арзан болғанымен, булану процесі көп уақытты, үлкен жер ресурстарын қажет етеді, сонымен қатар ең маызды ресурс су ұтымсыз пайдаланалады. Мндықтан геотермалдық және дәстүрлі литий көздері үшін тұзды ерітінділерден литийді "тікелей алу" технологиясы мен процестерін дамытуға бағыты дамып келе жатыр. Олар тікелей экстракциялау, сорбциялау, тұндыру әдістері.
Литийді тұндыру үшін алюминий тұздары, хлориді және алюминаттар жоғары көрсеткіштер көрсеткен. Тұздықтағы литийдің 99% - дан астамын, AlCl3 ерітіндісін қосып, әк суспензиясымен рН-ты 7,5-ке жеткізе отырып тұнбалап алуға болады. Немесе рН 10-13 мәнінде NaAlO2 қолдану арқылы да бөліп алынған.
Тұндыру реакциялары әдетте геотермалдық тұзды ерітінділерден литийді тікелей алу үшін іс жүзінде тиімсіз, өйткені литиймен қоса басқа да металдар тұнбаға түсіп, келесі сатыларда катионды қосылыстардан тазарту қажеттігі туындайды.
Органикалық сорбенттер. Органикалық ион алмастырғыш шайырлар. Теңіз суынан және басқа литий бар ерітінділерден литийді бөліп алу үшін қышқылды катион алмасу шайырларын қолдану 1970 жылдардан бері зерттеліп келеді. Судан литийді кетіру үшін AmberSep™ G26 H шайыры сияқты күшті қышқыл катион алмастырғышты қолдануға болады; алайда, литий басқа катиондардың көпшілігімен салыстырғанда ион алмасу шайырларына өте төмен тартымдылыққа ие болғандықтан, әдеттегі ион алмасу шайырлары литийді алу кезінде қолдануға жарамсыз. Ион алмасу шайырлары бейорганикалық, литийге селективті сорбенттермен сіңіру арқылы ғана литийді селективті алу үшін тиімді болады.
Бейорганикалық молекулалық - сүзгі ион алмасу адсорбенттері. Бейорганикалық кристалды қатты заттар, сонымен қатар алюминий гидроксидтері (AlOH), алюминий оксидтері (AlOx), марганец оксидтері (MnOx) және титан оксидтері (TiOx) литийдің селективті сорбенттері болып табылады. Тұзды ерітінділерден литийді тікелей алу үшін литий сорбенттерінің көпшілігі литий-ионды батареяларда катодты материалдар ретінде пайдаланылады. Алғаш рет тұзды ерітінділерден литийді селективті түрде бөлу үшін анион алмастырғыш шайырларға енгізілген микрокристалды AlOH қолдану ұсынылды.
Кристалды металл құрылымдары литий сорбциясы үшін таңдамалы, өйткені оларда молекулалық-сүзгі ретінде қызмет ететін кристалдық матрицаның ішінде қорғалған көптеген катион алмасу орталықтары бар. Молекулалық-сүзгі таңдамалы түрде шағын литий иондарына ион алмасудың ішкі аймақтарына қол жеткізуге мүмкіндік береді, ал үлкен катиондар ішкі аймақтардан шығарылады.
Алюминий гидроксиді. Гиббсит, байерит және нордстрандит сияқты кристалды алюминий тригидроксиді (Al(OH)3) литиймен қабаттасқан интеркалирлеуші матрицалар түзе алады. Аморфты Al(OH)3 литий хлоридімен жоғары температурада әрекеттесіп, құрамында литий бар тұзды ерітінділерден литий ионын адсорбциялайтын LiCl2Al(OH)3 құрамды кристалын түзе алады. Катиондар (литий, магний және ауыспалы металдар) альфа қабаттарының октаэдрлік қуыстарында кездеседі (3.6-сурет). Сонымен қатар Al(OH)3 литий сорбенттерін алу үшін цеолитке, шайырларға және басқа материалдарға қосылуы мүмкін.

3.6- сурет. Литийдің ішке өтуіне мүмкіндік беретін октаэдрлік тесіктерді көрсететін Al(OH)3 қабат схемасы.

Al(OH)3 литий сорбенті ретінде бірқатар зерттеушілермен ұсынылған дегенмен, Al(OH)3 сорбенттерінің сорбциялық қабілеті 8 мг/г-нан аз. AlOH сорбенттерінің тиімді нұсқаларының бірі-литий мен алюминийдің қабатты қос гидроксиді (3.7-сурет), олардың күрделі ерітінділерден литийді бөліп алуға тиімді екендігі дәлелденді. Алайда, сорбция-экстракцияның қайталанатын циклдарындағы сорбенттің тұрақтылығы осы сорбенттің практикалық қолданылуына әсер етуі мүмкін.

3.7-сурет. Литий-алюминий қос гидроксидінің кристалдық құрылымы(Li Al2 (OH)6 Cl). Li, Al, Cl, O және H сәйкесінше күлгін, сұр, жасыл, қызыл және ақ түстермен ұсынылған.

Марганец оксидтері. Литийге арналған MnOx сорбенттері көбінесе формула бірлігіне сегіз тетраэдрлік және төрт октаэдрлік орталықтары бар текше тығыз оралған оксидтерден тұратын шпинель құрылымдарынан тұрады. Бұл құрылымдар үшін октаэдрлік кеңістіктер тетраэдрлік кеңістіктерге қарағанда үлкенірек. Кеуекті MnOx кристалдарында бұрыштармен немесе шеттермен бөлінген MnO6 октаэдрлік блоктары болуы мүмкін. Марганец оксидінің кеуекті кристалдарын алу үшін металл иондары мен органикалық иондарды әртүрлі синтез процестерінде олардың кеуектерінің мөлшерін бақылау үшін шаблон ретінде пайдалануға болады (3.8-сурет).

3.8-сурет. Марганец оксидінің иондық елеуіш синтезінің схемалық бейнесі және иондық сүзгінің жұмыс істеу механизмі.

Еріткіштермен экстракциялау. Еріткішпен экстракциялау - бұл сулы ерітінділерден металдарды бөлудің жақсы қалыптасқан технологиясы.

Алдыңғы тарау: 10.2 Кен концентраттарынан литий қосылыстарын өндіру технологиясы