Алейников Сергей Александрович, аспирант
660041, г. Красноярск, Свободный просп., 79
Sergey A. Aleynikov, Postgraduate Student
79 Svobodny pr., Krasnoyarsk 660041
Белоусова Наталья Викторовна, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой металлургии цветных металлов
660041, г. Красноярск, Свободный просп., 79
Natalia V. Belousova, Dr. Sci. (Chem.), Professor, Head of the Non-Ferrous Metals Metallurgy Department
79 Svobodny pr., Krasnoyarsk 660041
Цель – исследовать эффективность извлечения лития из высокоминерализованного хлорид но-кальциевого рассола Сибирской платформы с использованием синтезированного сорбента на основе слоистого двойного гидроксида алюминия-лития. Изучение свойств сорбента (набухаемости, механической прочности) проводилось согласно ГОСТ 51641-2000 с использованием орбитального шекера ELMI S-3L.А20 и высокоточных аналитических весов CAS CAUW-220D. Кинетика сорбции исследовалась в статических условиях. Полная динамическая емкость и динамическая обменная емкость (до «проскока») при скоростях потока рассола от 1-го до 3-х колоночных объемов в час определялись в динамических экспериментах (проведено 100 непрерывных циклов сорбции-десорбции). Анализ растворов на содержание элементов проводился методом АЭС-ИСП с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой iCAP 7400 Radial. Согласно проведенным исследованиям, набухаемость сорбента составила 19%, измельчаемость – 1,72%, истираемость – 0,27%. Время достижения полуравновесия при сорбции лития в статических условиях – 3 мин. Статическая обменная емкость составила 5,5 мг/г, полная динамическая обменная емкость – 5,5–5,7 мг/г. При скорости потока рассола 2 колоночных объема в час достигнуто 95%-е извлечение лития. Для промышленного извлечения лития на уровне 95% при скорости потока 1–2 колоночных объема в час требуется 2 колонны (или 3 колонны при скорости потока 3 колоночных объема в час). Показано, что емкость сорбента сохраняется на уровне 5,6 мг/г на протяжении 100 циклов сорбции-десорбции. Соотношение концентрации (Ca2++Mg2+)/ Li⁺ в элюате снижено в 682 раза по сравнению с исходным рассолом. Таким образом, сорбент демонстрирует высокую эффективность для извлечения лития из рассолов с экстремально высоким содержанием ионов кальция. Высокие значения скорости достижения полуравновесия, емкости, механической прочности, а также стабильность работы в 100 циклах сорбции-десорбции подтверждают промышленный потенциал сорбционного извлечения лития из высокоминерализованных хлоридно-кальциевых рассолов.
The study aims to investigate the efficiency of lithium extraction from highly mineralized calcium chlo ride brine of the Siberian Craton using a synthesized sorbent based on layered aluminum-lithium hydroxide. The re search into the sorbent properties (swelling characteristics, mechanical strength) was conducted in accordance with GOST 51641-2000 using an ELMI S-3L.A20 orbital shaker and a high-precision analytical balance CAS CAUW-220D. The sorption kinetics was studied under static conditions. The total dynamic capacitance and dynamic exchange ca pacity (before “breakthrough”) at brine flow rates from 1 to 3 column volumes per hour were determined in dynamic experiments. 100 continuous sorption-desorption cycles were carried out. The analysis of solutions for the element content was performed by the ICP-AES method with an iCAP 7400 Radial inductively coupled plasma atomic emis sion spectrometer. According to the conducted research, the swelling capacity of the sorbent was 19%, grindability equaled 1.72%, and abrasion amounted to 0.27%. The time to reach semi-equilibrium during lithium sorption under static conditions was 3 minutes. The total static capacitance equaled 5.5 mg/g; the total dynamic exchange capacity amounted to 5.5–5.7 mg/g. At a brine flow rate of 2 column volumes per hour, 95% lithium extraction was achieved. For commercial lithium recovery at a level of 95% at a flow rate of 1–2 column volumes per hour, 2 columns are re quired (or 3 columns at a flow rate of 3 column volumes per hour). It is shown that the sorbent capacity is maintained at a level of 5.6 mg/g throughout 100 sorption-desorption cycles. The concentration ratio (Ca2++Mg2+)/Li⁺ in the eluate is reduced 682-fold compared to the original brine. Thus, the sorbent demonstrates high efficiency for lithium extraction from brines with extremely high calcium ion content. The high values of the rate of reaching semi-equilib rium, capacity, mechanical strength, as well as operational stability over 100 sorption-desorption cycles confirm the industrial potential of sorption extraction of lithium from highly mineralized calcium chloride brines.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.