заявка
№ RU 2016103702
МПК C01D15/02

Способ получения моногидрата гидроксида лития из рассолов и установка для его осуществления

Авторы:
Титаренко Валерий Иванович Коцупало Наталья Павловна Рябцев Александр Дмитриевич
Все (4)
Номер заявки
2016103702
Дата подачи заявки
04.02.2016
Опубликовано
10.08.2017
Страна
RU
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Формула изобретения

1. Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из природных литийсодержащих рассолов, включающий: получение первичного литиевого концентрата; очистку литиевого концентрата от примесей кальция и магния; концентрирование очищенного раствора хлорида лития; электрохимическую конверсию раствора хлорида лития в раствор гидроксида лития мембранным электролизом; упаривание раствора гидрокисида лития и кристаллизацию моногидрата гидрокисида лития; утилизацию лития из маточного раствора операции кристаллизации LiOH⋅H2O; улавливание и утилизацию анодного хлора, отличающийся тем, что: первичный литиевый концентрат, содержащий LiCl на уровне 4-6 кг/м, полученный в колоннах с неподвижным слоем сорбента, вначале подвергают обратноосмотическому концентрированию с получением потока деминерализованной воды и потока обратноосмотического солевого раствора с общей минерализацией 50-60 кг/м3; затем полученный обратноосмотический солевой раствор очищают от кальция и магния переводом их в нерастворимые соединения с использованием в качестве реагентов гидроксида лития и углекислого газа и отделением образующейся твердой фазы от раствора хлорида лития с концентрацией 45-55 кг/м3 фильтрацией; полученный в результате очистки от кальция и магния раствор хлорида лития после подкисления соляной кислотой до значения рН=6,0-6,5 подвергают электродиализному концентрированию при плотности тока 210-220 А/м2 с получением потока диализата с содержанием LiCl на уровне 10-14 кг/м3 и потока электродиализного литиевого концентрата с содержанием LiCl 190-205 кг/м3; поток диализата смешивают с потоком поступающего на операцию обратноосмотического концентрирования первичного литиевого концентрата; поток электродиализного литиевого концентрата глубоко очищают от остаточного количества кальция и магния на ионите Lewatit-208-TR в Li-форме с последующей двух стадийной регенерацией отработанного ионита вначале обработкой 2,0N раствором соляной кислоты, затем обработкой 2,0N раствором гидроксида лития; отработанный солянокислый регенерат, содержащий CaCl2, MgCl2 и LiCl, направляют на операцию карбонатно-щелочной очистки, смешивая с потоком исходного обратноосмотического концентрата; отработанный гидроксиднолитиевый регенерат доукрепляют до исходной концентрации LiOH добавкой моногидрата гидроксида лития и используют вновь по прямому назначению; прошедший ионообменную очистку электродиализный литиевый концентрат подвергают термическому упариванию до концентрации LiCl 450 кг/м3 с одновременным высаливанием хлоридов натрия и калия; после отделения солей натрия и калия упаренный раствор разбавляют до содержания хлорида лития 350-380 кг/м3 и используют в качестве продуктивного подпиточного раствора в анолит на операции электрохимической конверсии LiCl в LiOH мембранным электролизом; мембранный электролиз проводят при плотности тока 1-4 кА/м2 и постоянной концентрации хлорида лития в анолите на уровне 115-125 кг/м3, для чего продуктивный подпиточный раствор хлорида лития подают в циркуляционный анодный контур конверсионной электрохимической системы; поток отработанного анолита подвергают реагентной очистке от сульфат-ионов и объединяют с электродиализным концентратом; содержание LiOH в получаемом на операции электрохимической конверсии растворе гидроксида лития поддерживают в пределах 50-80 кг/м3; выводимый с операции упаривания и кристаллизации LiOH⋅H2O поток отработанного маточного литийсодержащего щелочного раствора используют в качестве реагента на операции карбонатно-щелочной очистки обратноосмотического литиевого концентрата от кальция и магния; полученные кристаллы LiOH⋅H2O после отделения от маточного раствора промывают в режиме противотока деминерализованной водой (конденсатом) и сушат под разрежением в замкнутой системе; определенную часть анодного хлора абсорбируют водным раствором карбамида с получением раствора соляной кислоты, используемой для подкисления обратноосмотического концентрата, прошедшего карбонатно-щелочную очистку от Са и Mg и приготовления солянокислого раствора для кислотной регенерации ионита Lewatit-208-TR; избыточное количество хлора улавливают гидроксидом натрия с получением раствора гипохлорита натрия, используемого в качестве товарного продукта или промежуточного продукта для производства гипохлорита кальция при комплексной переработке исходного рассола.

2. Установка для получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из природных литийсодержащих рассолов, включающая: устройство для получения первичного литиевого концентрата, связанное трубопроводами и арматурой с источником природного рассола, приемником маточного рассола; емкостью для сбора первичного литиевого концентрата и источником пресной воды; электролизный агрегат, содержащий мембранный электролизер с источником электропитания; католитный и анолитный баки; циркуляционные католитный и анолитный насосы; католитный и анолитный газоотделители, связанные между собой; выпарной агрегат для упаривания раствора гидроксида лития и выделения кристаллов LiOH⋅H2O, включающий: выпарной аппарат, кристаллизатор, холодильник-конденсатор сокового пара, центрифугу для отделения кристаллов LiOH⋅H2O от маточного раствора упаривания, насос для транспортировки фугата; выпарной аппарат для концентрирования очищенного от примесей раствора хлорида лития, емкость для сбора упаренного раствора хлорида лития с насосом для его транспортировки, абсорбер для утилизации анодного хлора путем абсорбции водным раствором, содержащим карбамид, с баком, циркуляционным насосом и вентагрегатом, абсорбер для утилизации избыточного анодного хлора с вентагрегатом, емкость для сбора конденсата, источник греющего пара, источник охлаждающей воды, отличающаяся тем, что установка для реализации способа дополнительно содержит обратноосмотический концентратор-опреснитель, реактор с мешалкой для реагентной очистки обратноосмотического концентрата, фильтр-пресс для отделения осадка и емкость для сбора очищенного обратноосмотического концентрата; электродиализный концентратор для концентрирования очищенного от примесей обратноосмотического концентрата, две ионообменные колонны для глубокой очистки электродиализного концентрата, емкость с раствором соляной кислоты, емкость с раствором гидроксида лития, выпарной аппарат для глубокого упаривания электродиализного концентрата, охлаждаемую емкость с мешалкой для кристаллизации выпавших солей NaCl и KCl и фильтр для их отделения, смеситель для приготовления подпиточного раствора в анолит для электрохимической конверсии хлорида в гидроксид лития: шнековый противоточный промыватель кристаллов LiOH⋅H2O; вакуумную сушилку и фасовочную машину для моногидрата гидроксида лития, абсорбер для абсорбции хлора гидроксидом натрия и емкость для сбора гипохлорита натрия; при этом аппараты в составе установки, соединенные между собой трубопроводами, газоходами и арматурой в последовательности, обеспечивающей возможность ее непрерывной работы, а именно: обратноосмотический концентратор-опреснитель связан патрубком подачи питающего раствора через насос с баком приема и подачи первичного литиевого концентрата, патрубком вывода обратноосмотического литиевого концентрата с реактором для карбонатно-щелочного осаждения кальция и магния, патрубком вывода деминерализованной воды с приемно-расходной емкостью пресной воды; реактор с мешалкой для реагентной очистки обратноосмотического литиевого концентрата соединен через насос с входным патрубком фильтр-пресса, с источником углекислого газа, с патрубками вывода отработанных регенерационных растворов, через насос с баком приема и расхода католита; сборник очищенного от кальция и магния обратноосмотического литиевого концентрата соединен через насос с входным патрубком диализного тракта электродиализного концентратора-опреснителя и с выходным патрубком диализного тракта электродиализного концентратора-опреснителя, баком приема и подачи первичного литиевого концентрата, емкостью для приема и расхода регенерационной соляной кислоты и баком для приема и расхода производимого раствора соляной кислоты; бак приема и расхода электродиализного литиевого концентрата соединен с выходным патрубком концентрационного тракта электродиализного концентратора-опреснителя и через насос с патрубками для входа очищенного потока; ионообменные колонны соединены между собой патрубками для входа очищаемого потока электродиализного литиевого концентрата, патрубками для входа регенерационных растворов, которые через насосы также соединены с емкостью для приема и расхода соляной кислоты и емкостью для приготовления раствора гидроксида лития; патрубками для выхода отработанных регенерационных растворов, которые соединены с реактором для карбонатно-щелочного осаждения кальция и магния и емкостью для приготовления раствора гидроксида лития; патрубками для выхода очищенного электродиализного концентрата, которые, в свою очередь, соединены с емкостью для приема и расхода очищенного электродиализного концентрата; емкость для приготовления раствора гидроксида лития соединена с приемно-расходной емкостью пресной воды и дозатором моногидрата гидроксида лития; охлаждаемая емкость с мешалкой для кристаллизации хлоридов натрия и калия из глубоко очищенного литиевого концентрата соединена с выходным патрубком глубоко упаренного литиевого концентрата выпарного агрегата для упаривания очищенного электродиализного литиевого концентрата и через пульповый насос и друк-фильтр с емкостью для приема и расхода очищенного от кристаллов NaCl и KCl глубоко упаренного литиевого концентрата, которая через насосы и смеситель для приготовления продуктивного подпиточного раствора хлорида лития соединен с емкостью для приема и расхода конденсата операций упаривания и емкостью для приема и расхода продуктивного подпиточного раствора хлорида лития, которая через насос соединена с анолитным баком электролизного агрегата; бак приема и расхода католита соединен через насос с патрубком входа католита выпарного аппарата для упаривания католита, с выходным патрубком католита и газоотделителя катодного тракта, с переливным патрубком кристаллизатора моногидрата гидроксида лития и патрубком выхода фугата из центрифуги для отделения кристаллов моногидрата гидроксида лития от маточного раствора упаренного католита; шнековый противоточный промыватель своим загрузочным бункером посредством транспортера связан с разгрузочным люком центрифуги для отделения кристаллов моногидрата гидроксида лития от маточного раствора, выходным патрубком промывной жидкости соединен через насос с емкостью для приема и расхода конденсата операций упаривания, а выходным патрубком промывной жидкости соединен со сборником промывного раствора, который через насос соединен с баком приема и расхода католита; сушилка вакуумная для сушки кристаллов моногидрата гидроксида лития связана своим загрузочным бункером с разгрузочным устройством шнекового противоточного промывателя кристаллов LiOH⋅Н2О, своим устройством выгрузки с фасовочной машиной, а своим патрубком для выхода газовой фазы с источником разрежения; реактор для осаждения сульфат-ионов из отработанного потока анолита соединен с патрубком выхода анолита анолитного тракта и баком анолита, а через насос и друк-фильтр с емкостью для приема и расхода очищенного электродиализного литиевого концентрата, а также с источником раствора хлорида бария; выхлоп вентилятора вентагрегата системы утилизации анодного хлора посредством газоходов соединен с атмосферой через сдувочный патрубок для удаления избыточной газовой фазы из очищенного газового потока и напрямую с патрубком входа очищенного от хлора эжектирующего газового потока газовоздушного эжектора, всасывающий патрубок которого соединен с патрубком выхода хлора анодного газоотделителя; выходной патрубок хлоргазовой смеси газовоздушного эжектора посредством газоходов через регулируемые задвижки соединен с патрубком входа в абсорберы очищаемого хлоргазового потока, а выходные патрубки для выхода очищенного от хлора газового потока соединен посредством газоходов с всасом вентилятора, образуя таким образом замкнутый контур циркуляции газового потока эжектирующего хлора из анодного газоотделителя; циркуляционный бак абсорбера для утилизации анодного хлора путем абсорбции водным раствором, содержащим карбамид, соединен с дозатором концентрированного раствора карбамида; бак для приема и расхода производимого раствора соляной кислоты соединен с патрубком входа абсорбента в абсорбер для утилизации анодного хлора путем абсорбции водным раствором, содержащим карбамид, и входным патрубком циркуляционного насоса; циркуляционный бак щелочного абсорбента соединен с приемно-расходной емкостью пресной воды, источником раствора гидроксида натрия, через насос и холодильник с патрубком входа щелочного абсорбента в абсорбер для утилизации избыточного анодного хлора, с патрубком выхода щелочного абсорбента из абсорбера для утилизации избыточного анодного хлора с емкостью товарного раствора гипохлорита натрия.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты