4.1.5.3. Известковый способ

Известковый способ заключается в спекании литиевых концентратов (сподумена или лепидолита) с известью или мелом. При последующем выщелачивании спека водой получают раствор, содержащий гидроксид лития, который кристаллизуется в результате выпаривания раствора в составе моногидрата LiOH∙Н₂О. Его сушат, получают готовую продукцию. Наиболее широко способ применяют для переработки сподуменовых концентратов (рис. 4.2).

Рис. 4.2 – Схема переработки литиевых концентратов известковым способом

Сподумен. При спекании в барабанных печах при 1150 - 1200 ^оС образуется алюминат лития и силикат кальция:

Li₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂ + 8 CaO = Li₂O∙Al₂O₃ + 4 (2CaO∙SiO₂) (4.5)

Li₂O∙Al₂O₃∙4SiO₂ + 8 CaCO₃ = Li₂O∙Al₂O₃ + 4 (2CaO∙SiO₂) + CO₂↑ (4.6)

Избыток CaO 10 – 20 %.

При выщелачивании спека водой в 2 – 3 стадии в присутствии избытка извести алюминат лития реагирует с Са(ОН)₂ с образованием гидроксида лития:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂ (4.7)

Li₂O∙Al₂O_3ТВ + 2 Ca(OH)_2раств = 2 LiOH_раств + 2 СаО∙Al₂O_3тв (4.8)

Выщелачивание спека ведут в 2 – 3 стадии при 90 ^оС, в течение 2 – 3 ч (на каждой стадии). Содержащиеся в спеке алюминаты калия и натрия также реагируют с Са(ОН)₂, образуя KOH и NaOH. Остаток от выщелачивания содержит кальциевые силикаты, алюмосиликаты, различные двойные соли, до 0,0Х % Li₂O.

Гидроксид лития LiOH∙H₂O кристаллизуют из растворов путем выпаривания под вакуумом. Выпаривание проводят в несколько стадий (8 – 10 раз)до плотности 1,2 г/см³. Из растворов с концентрацией LiOH 160 г/л после охлаждения выделяются кристаллы LiOH∙H₂O, которые отделяют от маточного раствора центрифугированием. Маточный раствор возвращается на выпаривание. По мере накопления примесей маточные растворы периодически выводят из цикла и направляют на регенерацию.

Если необходимо, кристаллы LiOH∙H₂O очищают перекристаллизацией, используя для растворения очищенную воду. Для получения безводного гидроксида лития моногидрат обезвоживают при 600 - 650 ^оС.

Известковый способ применяют также при переработке лепидолитовых концентратов. В отличие от сподумена спекание лепидолита с известью (или мелом) проводят при более низкой температуре (900 - 950 ^оС).

К преимуществам известкового способа относятся его применимость к любым типам литиевых концентратов, возможность прямого получения гидроксида лития, дешевизна реагентов, возможность использования отходов (шлаков, содержащих силикаты и алюминаты кальция) для производства вяжущих строительных материалов, а также возможность попутного получения солей калия из маточных растворов (безотходное производство).

Недостатки:

1) применим к богатым литиевым концентратам (> 5 % Li), однако и в этом случае извлечение в готовый продукт не превышает 70 %, что обусловлено ограниченной растворимостью гидроксида лития и способностью шламов после выщелачивания к схватыванию;

2) необходимость применения чистого, с минимальным содержанием примесей известняка;

2) необходимость выпаривания больших объемов растворов, что требует больших энергозатрат;

3) большие объемы технологического оборудования.