Исследование экстракционного извлечения лития

Исследование экстракционного извлечения лития

Целью данной работы является исследование экстракционного распределения ионов щелочных и щелочноземельных металлов между водным хлоридным раствором и ТБФ, насыщенным  Для выполнения этой цели необходимо решить следующие задачи:[pic 1]

• Выбрать способ извлечения лития из хлоридных растворов;
• Приготовить растворы хлоридно-железных комплексов, провести пробоподготовку для анализа на спектрофотометре;
• Измерить оптическую плотность приготовленных растворов;
• Сделать выводы о возможности экстракционного извлечения лития на основании спектрофотометрии.

Актуальность. Литий широко распространен в природе. Он обнаружен во многих горных породах, почвах, соляных рассолах, морской воде. На сегодняшний день литий используется в электрохимической и ядерной энергетике, авиационном и ракетно-космическом материаловедении, оборонной, химической и нефтехимической промышленности. Стоит отметить, что с каждым годом растет спрос на литий-ионные аккумуляторы, от которых работают телефоны, ноутбуки, а также электромобили и автомобили, работающие на гибридном топливе. Поэтому актуальность данной работы обусловлена широким использованием лития во многих областях человеческой деятельности, его извлечение из гидроминерального сырья является необходимой и актуальной задачей ввиду ограниченности рудных запасов.

В природе литий в свободном виде не встречается, находится только в виде соединений. Обнаружен более чем в 150 минералах. Основные минералы, используемые в промышленности представлены на слайде. Ведущими промышленными типами месторождений лития являются гранитные пегматиты, а также природные высокоминерализованные воды – к ним относятся – рапа соляных озер, рассолы, термальные воды. На слайде представлены содержания лития в месторождениях мира. В данной работе я занимаюсь разработкой способа добычи лития из Ковыктинского месторождения. Это месторождение является крупным газовым месторождением, расположенным в Иркутской области.

Перейдем к известным способам извлечения лития. Для селективного извлечения лития из природных теплоносителей были предложены различные типы сорбентов, сорбенты на основе оксида марганца работают как литий-ионное сито. Экстракция на основе ионного обмена применяется для извлечения лития с меньшей концентрацией. Электрохимический метод извлечения лития, в основе которого – электрод, селективно реагирующий с ионами лития. Использование вспомогательного электростатического поля сократило требуемое время при сорбции и десорбции. На слайде представлено сравнение описанных методик. Экстракция лития из рассолов является более производительной, чем сорбционный и осадительный методы извлечения

Извлечение ионов лития из хлоридных растворов с использованием экстракции возможно в виде тетрахлорферрата лития. Существует 2 варианта. Первый: в раствор, содержащий хлориды щелочных и щелочноземельных металлов необходимо добавить хлорид железа и экстрагировать тетрахлорферрат лития органическим растворителем, например используют диизобутилкетон. Реэкстракцию осуществляют водой, а затем проводят экстракционную очистку лития от железа.

Во втором случае для экстракции лития используют предварительно насыщенный тетрахлороферратом водорода нейтральный экстрагент. По исследованиям экстракции хлорида железа из кислых растворов ТБФ является наиболее эффективным кислородсодержащий экстрагентом, проявляя лучшие технические характеристики. Механизм извлечения лития с помощью ТБФ можно представить следующим образом. Образующийся в кислой среде  экстрагируется ТБФ, а затем ТБФ, насыщенный хлоридным комплексом железа (III), при контакте с водной фазой обменивает ион водорода на ион лития.[pic 2]