Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ РАССОЛОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ РАССОЛОВ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ РАССОЛОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к химической технологии, а именно к получению неорганических материалов (сорбентов), и может быть использовано для синтеза гранулированного сорбента для селективного извлечения лития из природных рассолов и технологических солевых растворов, содержащих литий. Порошок соединения LiCl·2Al(OH)3·nH2O смешивают с раствором полимерного связующего в летучем органическом растворителе и полученную пасту экструдируют в виде гранул, содержащих после удаления растворителя от 7,5 до 10,5 мас. полимера. В качестве полимерного связующего используют поливинилхлорид или перхлорвиниловую смолу, или ацетобутират целлюлозы, в качестве растворителя кетоны или хлорсодержащие углеводороды. Данный способ позволяет получать гранулированный сорбент с полной объемной емкостью 6,7 7,3 мг лития на 1 г сухих гранул. Сорбент предназначен для извлечения лития из хлоридных рассолов в области рН 4 7. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2050184
Класс(ы) патента: B01J20/00, B01J20/30
Номер заявки: 93008901/26
Дата подачи заявки: 16.02.1993
Дата публикации: 20.12.1995
Заявитель(и): Научно-производственное акционерное общество "Экостар"
Автор(ы): Менжерес Л.Т.; Коцупало Н.П.; Орлова Л.Б.
Патентообладатель(и): Научно-производственное акционерное общество "Экостар"
Описание изобретения: Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам получения сорбентов для извлечения лития из природных рассолов и технологических солевых растворов, содержащих литий (отходы химических, химико-металлургических и биохимических производств).
Известен способ получения волокнистого сорбента на основе диоксида марганца (сорбент ИСМ-1) для извлечения лития из растворов [1] Механически прочные волокна получают формованием из композиции следующего состава, мас. модифицированный MnO2 (ИСМ-1) 2 24; фторопласт 8 12; полимер или олигомер этиленгликоля 3,2 24; ПАВ, растворимый в органическом растворителе, 0,15 1,2; диметилформамид или ацетон 51,3 72,1. Волокна формуют через фильеры диаметром 0,08 мм в осадительную ванну, содержащую 40 80%-ный водный раствор органического растворителя. Сформованный волокнистый сорбент дополнительно вытягивают на 300 700 для упрочнения. После промывки и удаления растворителя высушенный сорбент имеет следующий средний состав, мас. MnO2 36,6; фторопласт 2,1; этиленгликоль 35,5; ПАВ 1,8.
Недостатками способа являются: низкое содержание сорбента ИСМ-1 в заформованном материале, вследствие чего снижается сорбционная емкость волокон; большой расход связующих материалов для формования волокон и необходимость строгого контроля за вытяжкой волокон.
Известен способ получения гранулированного сорбента, содержащего соединение состава LiCl ˙ 2Al(OH)3 ˙ nH2O, которое при наличии дефицита LiCl в структуре способно сорбировать литий из рассола [2]
Способ включает выбор гранулированной смолы. Смола, полученная сополимеризацией стирола с дивинилбензолом и содержащая в своем составе четвертичные аммониевые группы, должна быть анионообменной, в нейтральной или основной форме, макропористой с внутренней поверхностью не менее 10 м2/г и пористостью ≥15 (размер пор ≈ 200 2000 А);
введение в поры смолы свежеосажденного гидроксида алюминия. Для этого смолу замачивают в насыщенном растворе AlCl3, а затем обрабатывают ее аммиаком. Обработки повторяют несколько раз для максимального заполнения пор образующимся осадком Al(OH)3;
промывка смолы для удаления излишков аммиака, хлорида алюминия и хлористого аммония, образовавшегося при взаимодействии;
обработку смолы с осадком Al(OH)3 раствором LiOH для перевода осадка в соединение LiOH ˙ 2Al(OH)3˙ nH2O. Взаимодействие ведут при повышенной температуре, так как при комнатной температуре этот процесс протекает за 24 48 ч;
обработку смолы с осадком соляной кислотой или раствором хлорида лития для перевода осадка в микрокристаллическое соединение LiCl ˙ 2Al(OH)3 ˙ nH2O, которое и является сорбентом.
Для подготовки к процессу сорбции часть LiCl из сорбента элюируют водой или слабым раствором LiCl при температуре 70 100оС в колонке фильтрующего типа, а затем через сорбент с дефицитом лития пропускают литийсодержащий рассол до полного насыщения сорбента литием (температура процесса ≥ 50оС). Стадии сорбции и десорбции повторяют многократно.
Недостатками данного способа являются:
необходимость использования в качестве носителя дефицитных и дорогостоящих синтетических макропористых ионообменных смол;
сложность и многостадийность в нанесении сорбента на гранулированную смолу; наличие сточных вод;
необходимость нагрева при проведении процесса;
низкое содержание сорбента, располагающегося в порах смолы-носителя (1 см3 смолы может вместить около 3 ммоль алюминия, что составляет ≈ 35 в пересчете на LiCl ˙ 2Al(OH)3 ˙ nH2О;
высокая температура сорбции лития из рассолов, что ограничивает возможности практического использования способа-прототипа.
Задачей изобретения является упрощениe способа получения гранулированного сорбента и повышение его емкости за счет повышения содержания LiCl˙ 2Al(OH)3˙ nH2O (ДГАЛ-Cl) в гранулах.
Это решается тем, что порошок ДГАЛ-Cl смешивают с раствором полимерного связующего в летучем растворителе и полученную пасту формуют экструзией в виде гранул, содержащих после удаления растворителя от 7,5 до 10,5 связующего. В качестве полимерного связующего берут поливинилхлорид или сополимеры винихлорида с винилацетатом; винилхлорида с винилиденхлоридом, перхлорвиниловую смолу, а также водонерастворимые эфиры целлюлозы, например ацетобутират целлюлозы. В качестве растворителя используют активные растворители класса кетонов, например, ацетон (d 0,79 г/см3), циклогексанон (d 0,95 г/см3), хлорсодержащие углеводороды, например метиленхлорид (d 1,33 г/см3), ароматические углеводороды, например толуол (d 0,87 г/см3).
При заявляемом интервале содержания связующего полимера в сухих гранулах (7,5 10,5 мас.) используют 6 15%-ные растворы полимерного связующего в растворителе. Концентрация раствора зависит от физико-химических свойств взятого полимера и плотности используемого растворителя и определяется в основном значением последней. Так, при использовании метиленхлорида (d > 10) концентрация раствора составляет 6 7 при использовании растворителей с d < 1,0 концентрация связующего составляет 9 15
При содержании связующего полимера в сухих гранулах ниже 7,5 мас. снижается прочность гранулированного материала (< 98). Увеличение содержания связующего полимера более 10,5 мас. не целесообразно, так как уже при таком содержании полимера прочность гранул составляет 99,5 100% оставаясь без изменений после многократных испытаний в циклах сорбция-десорбция. Кроме того, увеличение количества связующего в гранулах приводит к снижению содержания в них ДГАЛ-Сl, а соответственно к снижению емкости и эффективности сорбента.
Отличительной особенностью заявляемого способа от способа-прототипа является то, что синтез ДГАЛ-Cl является независимой операцией и может быть осуществлен отдельно в одну стадию путем взаимодействия свежеосажденного Al(OH)3 с раствором LiCl при комнатной температуре или путем взаимодействия механически активированного кристаллического Al(OH)3 с раствором LiCl, или путем анодного растворения металлического алюминия в растворе LiCl. Во всех случаях образуется ДГАЛ-Cl с разупорядоченной структурой, обладающий высокой сорбционной способностью к ионам лития.
Кроме того, в двух последних вариантах получения ДГАЛ-Cl может быть реализована замкнутая схема синтеза ДГАЛ-Сl, когда отфильтрованный маточник и промывные воды, содержащие LiCl, возвращаются в голову процесса на приготовление исходного раствора хлорида лития и, таким образом, процесс становится безотходным.
Основным отличительным признаком заявляемого способа является гранулирование сорбента без использования макропористых гранулированных смол в качестве носителя. Гранулирование осуществляется путем экструзии смеси порошка сорбента и раствора полимерного связующего в летучем растворителе.
П р и м е р 1. 4,8 г поливинилхлорида растворяют в 36,5 мл циклогексанона с получением 12%-ного раствора полимера в растворителе. В полученный вязкий раствор добавляют 58,7 г порошка ДГАЛ-Сl, хорошо перемешивают и формуют полученную пасту в виде гранул, пропуская ее через экструдер с диаметром отверстий 2 мм. Гранулы сушат на воздухе под вытяжной вентиляцией.
Сорбционную емкость высушенных гранул определяют в статических или динамических условиях при комнатной температуре. 10 г гранул загружают в колонку диаметром 10 мм, высотой 350 мм, через которую со скоростью ≈ 100 мл/ч пропускают воду. Количество десорбированного лития составляет 7,0 мг/г. Сорбцию лития осуществляют из хлоридного рассола, имеющего рН 5 и содержащего, (г/л): LiCl 0,9; NaCl 76,0; KCl 23; СaCl2 182,0; MgCl2 52,0. Степень извлечения лития составляет 91,5 Полная динамическая обменная емкость составляет 7,0 мг/г. Прочность гранул после проведения 10 циклов сорбция-десорбция составляет 99
В таблице приведены примеры с использованием в качестве связующего поливинилхлорида, перхлорвиниловой смолы и ацетобутирата целлюлозы, а в качестве растворителя ацетона, циклогексанона, метиленхлорида и смеси толуола с ацетоном. Исходным сорбентом служил ДГАЛ-Сl, полученный путем анодного растворения металлического алюминия в 2 н. растворе LiCl и имеющий следующий химический состав мас. LiCl 11,7; Al2O3 34,3; H2O 54,0.
Предлагаемый способ позволяет упростить процесс получения гранулированного сорбента; отказаться от использования дорогостоящих и дефицитных макропористых анионообменных смол; увеличить емкость сорбента в 1,6 1,8 раза за счет повышения содержания ДГАЛ-Cl в гранулированном материале в 2,5 2,6 раза; осуществить процесс сорбции из рассола при температуре ниже 50оС.
Формула изобретения: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО СОРБЕНТА ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛИТИЯ ИЗ РАССОЛОВ, включающий формование гранул хлорсодержащего двойного гидроксида алюминия-лития, отличающийся тем, что формование гранул осуществляют путем смешения порошка хлорсодержащего двойного гидроксида алюминия лития с раствором связующего, выбранного из ряда: поливинилхлорид, перхлорвиниловая смола или ацетобутират целлюлозы, в органическом растворителе, экструзии полученной пасты и удаления растворителя до содержания связующего в гранулах 7,5 10,5 мас.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве органического растворителя используют ацетон, циклогексанон, метиленхлорид или смесь толуола с ацетоном.