Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития

Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития

Реферат

 

Изобретение относится к области химической технологии получения неорганических соединений, а именно к способам получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития, или технического карбоната. Карбонат лития растворяют в серной кислоте, образующейся в анодной камере мембранного электролизера, с получением раствора сульфата лития. Раствор сульфата лития с концентрацией 180-200 кг/м³ (3,3-3,6 кг-экв/м³) имеет высокую электрическую проводимость и позволяет проводить процесс конверсии сульфата лития в гидроксид в электролизере при плотности тока 5-15 А/дм и падении напряжения на ячейке 4,7-5,1 В. В условиях мембранного электролиза образующийся раствор гидроксида лития (католит) содержит примеси двух- и трехвалентных металлов, имеющихся в техническом карбонате лития или отходах, содержащих Li₂СО₃. Для очистки анолита от примесей используют раствор гидроксида лития и карбонат лития, полученные в рамках технологического процесса. Концентрацию гидроксида лития в католите поддерживают на уровне 35-45 кг/м³. Это достигается при концентрации кислоты в анолите 0,6-1,0 кг-экв/м³. Поддержание концентрации LiOH в католите 35-45 кг/м³ обусловлено наименьшими суммарными затратами на процесс электролиза и упаривание растворов LiOH. В растворах гидроокиси лития, поступающих на упаривание, содержание примесей Na⁺и K⁺ поддерживают на уровне 0,35-1,2 отн. % путем вывода части маточного раствора. При этом образующийся моногидрат гидроксида лития содержит 0,060 мас.% натрия (калия), который можно отмыть в условиях противоточной промывки до получения LiOHH₂О высокой степени чистоты. Углекислый газ по стадии нейтрализации серной кислоты карбонатом лития используют для утилизации лития из отработанных маточных растворов с получением карбоната лития, который используют в технологической схеме для очистки анолита или возвращают на операцию нейтрализации серной кислоты. Предлагаемый способ позволяет вовлечь в производство технический карбонат лития, а также отходы, содержащие карбонат лития, для получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты. 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

Изобретение относится к области химической технологии получения неорганических соединений, а именно к способам получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития, или технического карбоната лития.

Известен способ получения раствора гидроксида лития из твердых карбонатсодержащих литиевых отходов путем их контакта с водой, отстаивания образующейся пульпы, декантации осветленной жидкой фазы с последующей ее фильтрацией и рециркуляцией полученного литийсодержащего раствора через центральную камеру электродиализатора с получением в катодной камере раствора гидроксида лития, в анодной камере раствора смеси кислот, в центральной камере - обессоленной жидкости, возвращаемой на операцию контакта твердых карбонатсодержащих литиевых отходов с водой (RU 2071819, опубл. 20.01.97).

Недостатками данного способа являются низкая концентрация гидроксида лития в получаемом щелочном растворе (не более 25 кг/м³), низкая производительность процесса вследствие невысокой плотности тока (до 2 А/дм²), высокие удельные энергозатраты ввиду недостаточной концентрации лития в рециркулирующем растворе из-за низкой растворимости карбоната лития, с одной стороны, и использования трехкамерной электродиализной ячейки, с другой стороны.

Известен способ получения раствора гидроксида лития из материалов, содержащих соединения лития, в частности из отходов литиевых батарей /патент (New Zealand) WO 9859385, 1998/, включающий извлечение лития в виде хорошо растворимой его соли с получением раствора сульфата лития, электролиз сульфата лития в электрохимической ячейке, имеющей катодное и анодное пространства, разделенные катионообменной мембраной Nafion 350. Электролиз сульфата лития осуществляют при плотности тока 20 А/дм² и падении напряжения на ячейке 5,3 В. При этом осуществляется вывод из катодного пространства раствора гидроксида лития (католита), а из анодного пространства - раствора сульфата лития в смеси с продуктом анодного процесса - серной кислотой (анолита). Выводимый из катодного пространства раствор гидроксида лития для очистки от примесей подвергают ультрафильтрации.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость использования для получения чистого продукта дефицитных и дорогостоящих высокоселективных катионообменных мембран Nation 350, ограниченность вида сырья - литиевых батарей, а также необходимость применения для очистки от примесей полученного раствора гидроксида лития метода ультрафильтрации, требующего уникального оборудования (специальных высоконапорных насосов и специальных мембран). Кроме того, данный технологический процесс ограничивается получением лишь раствора LiOH и не содержит переделов, позволяющих производить в качестве конечного продукта высокочистый моногидрат гидроксида лития.

Известен способ получения гидроксида лития высокой степени чистоты из природных рассолов, содержащих галогениды (хлориды и бромиды) лития, калия, кальция и магния, включающий сорбцию лития из рассола с получением раствора хлорида лития, его концентрирование и электрохимическую конверсию методом мембранного электролиза с получением раствора гидроксида лития, содержащего LiOH до 14,0 маc.%, кристаллизацию моногидрата гидроксида лития, карбонизацию части раствора LiOH с получением карбоната лития и утилизацию хлора и водорода (RU 2157338, опубл. 10.10.2000). Электрохимической конверсии подвергают смесь раствора хлорида лития с карбонатом лития, причем хлорид лития получают путем пропускания рассола через слой неорганического сорбента с последующим элюированием водой, получением раствора хлорида лития и его очисткой от примесей на катионите, а электролиз проводят в присутствии восстановителя при плотности тока 3-30 А/дм². Отходящий анодный хлор улавливают бромсодержащим рассолом, катодный водород сжигают, а выделяющееся тепло используют для упаривания раствора гидроксида лития. Маточный раствор после кристаллизации LiOHН₂О подвергают карбонизации путем прямого контакта с анодным газом с образованием пульпы карбоната лития, направляемой после сгущения на операцию получения смеси карбоната лития с раствором хлорида лития.

Недостатками данного способа являются низкая концентрация растворов хлорида лития, полученных в результате селективной сорбции лития из рассолов на неорганическом сорбенте (элюатов), которые применяют для получения раствора гидроксида лития, необходимость ионообменной очистки всего объема элюата от ионов Са²⁺ и Mg²⁺, повышенная токсичность процесса электрохимической конверсии LiCl в LiOH вследствие выделения в качестве побочного продукта газообразного хлора, что требует специальной защиты мембран ввиду их крайне низкой устойчивости в агрессивных средах, содержащих активный хлор, и необходимость использования восстановителя для исключения образования оксихлоридов.

По технической сущности и достигаемому результату этот способ является наиболее близким к заявляемому техническому решению и выбран в качестве прототипа.

Предлагаемый способ позволяет исключить указанные недостатки, а именно отказаться от использования в качестве сырья только природных рассолов с получением растворов хлорида лития, требующих концентрирования и ионообменной очистки от примесей, кроме того, предлагаемый способ позволяет исключить образование анодного хлора в процессе электрохимической конверсии, обеспечивая тем самым длительный срок службы мембран.

Сущность изобретения Технический результат достигается тем, что материал, содержащий карбонат лития, или технический карбонат лития растворяют в кислоте, образующейся в анодной камере электролизера, с образованием сульфата лития. Раствор сульфата лития имеет высокую удельную электропроводимость, поэтому использование его для конверсии в гидроксид лития сопровождается снижением омических потерь в электролите и снижением напряжения при электролизе в целом Кроме того, при электролизе сульфатных растворов возможно использование свинцовых анодов, что значительно снижает стоимость электролизера (катодом в этом случае служит нержавеющая сталь). Выделяющийся на аноде кислород не создает проблем с его утилизацией, а образующаяся кислота позволяет легко осуществлять процесс воспроизводства сульфата лития из его карбоната. Электродные процессы описываются следующими реакциями: H₂O-2е-->2H⁺+¹/2О₂(на аноде) (1) 2Н₂O+2е-->2ОН^-+Н₂(на катоде) (2) В результате анодного процесса генерируются Н⁺ - ионы, а перенос ионов лития в катодную камеру обеспечивает наличие свободных ионов SO₄ ^2-, которые задерживаются катионообменной мембраной в анодной камере, поэтому в анолите всегда присутствует серная кислота. При контакте анолита с карбонатом лития в результате реакции нейтрализации образуется сульфат лития по реакции: H₂SO₄+Li₂CO₃=Li₂SO₄+H₂O+CO₂ (3) И таким образом, осуществляется воспроизводство раствора сульфата лития, при этом обеспечивается его концентрация 180-200 г/л (3,3-3,6 г-экв/л). Растворы с указанной концентрацией Li₂SO₄ имеют наиболее высокую электропроводимость, снижение концентрации ниже 180 г/л приводит к снижению электропроводимости раствора, повышение концентрации выше 200 г/л вызывает увеличение вязкости раствора. Конверсию таких растворов сульфата лития проводили при плотностях тока от 5 до 15 А/дм². При указанных плотностях тока процесс протекает стабильно и не наблюдается поляризации мембран.

Катионообменная мембрана обеспечивает перенос катионов из анодного пространства в катодное под действием электрического поля с образованием раствора гидроксида лития, в котором будут присутствовать катионы - примеси, содержащиеся в исходном карбонате лития (Na⁺, К⁺, Са²⁺ Mg²⁺, Fe³⁺ Al³⁺), что может загрязнять конечный продукт LiOHH₂O.

Технический результат достигается также тем, что способ включает химическую очистку части анолита от примесей Са²⁺ Mg²⁺, Fe³⁺ и Al³⁺ путем перевода их в нерастворимые соли при добавлении карбоната и гидроксида лития, получаемых в рамках технологической схемы: Са²⁺+Li₂СО₃=СаСО₃+2Li⁺ (4) Mg²⁺+2LiOH=Mg(OH)₂+2Li⁺(5) Fe³⁺+3LiOH=Fe(OH)₃+3Li⁺ (6) Al³⁺+3LiOH=Аl(ОН)₃+3Li⁺ (7) 4Аl(ОН)₃+Li₂СО₃+nН₂O=Li₂CO₃4Аl(ОН)₃nН₂O(ДГАЛ-СО₃) (8) карбонатсодержащая разновидность двойного гидроксида алюминия и лития.

Осуществление очистки анолита от указанных примесей позволяет получать конечный продукт высокой степени чистоты.

Технический результат достигается также тем, что концентрацию раствора LiOH в катодной камере поддерживают на уровне 35-45 кг/м³, раствор LiOH упаривают до содержания 170-180 кг/м³, упаренный раствор охлаждают до 30-40^oС. Полученные кристаллы LiOHН₂О отделяют центрифугированием, а маточный раствор возвращают на упаривание, обеспечивая при этом условия для кристаллизации моногидрата гидроксида лития требуемой чистоты. Это достигается путем вывода части маточного раствора, содержащего ионы Na⁺ и К⁺ что позволяет избежать их накопления и поддерживать концентрацию указанных ионов в растворе LiOH, подаваемом на упаривание, на уровне 0,35-1,20 отн.%, тем самым обеспечить содержание примеси натрия в кристаллах LiOHH₂O0,06 мас.%. Затем кристаллы LiOHH₂O подвергают противоточной промывке, в результате которой содержание указанных примесей в кристаллах снижается до 0,002 мас.%.

Значение концентрации LiOH в католите на уровне 35-45 кг/м³ обусловлено наименьшими суммарными энергозатратами на процессы электролиза и упаривания растворов LiOH.

Технический результат достигается также тем, что для создания концентрации LiOH в католите на уровне 35-45 кг/м³ необходимо поддерживать концентрацию кислоты в анолите на уровне 0,6-1,0 кг-экв/м³, так как при концентрации кислоты ниже 0,6 кг-экв/м³ есть опасность неполного растворения карбоната лития и осаждения его в мембранах, увеличение концентрации кислоты выше 1 кг-экв/м³ снижает перенос ионов лития.

Технический результат достигается также тем, что углекислый газ со стадии нейтрализации серной кислоты используют для утилизации лития из щелочных маточных растворов в виде карбоната: 2LiOH_(p)+СO_2(T)=Li₂СО_3(т)+Н₂О (9) Полученная пульпа карбоната лития фильтруется, твердая фаза карбоната лития отделяется и после промывки подается на операцию очистки анолита или нейтрализации серной кислоты, а фаза раствора, содержащая карбонаты и гидроксиды щелочных металлов, выводится из технологического цикла.

Предлагаемый способ получения моногидрата гидроксида лития, выполненный согласно изобретению, позволяет получать конечный продукт высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития, загрязненных примесями и представляющих собой плохо растворимые литиевые соединения, при минимальном расходе энергии и высоком выходе LiOHН₂О.

Перечень чертежей В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения, графиками и чертежами, где на фиг.1 показана технологическая схема получения моногидрата гидроксида лития из технического карбоната путем мембранного электролиза сульфата лития; на фиг.2 - принципиальная схема лабораторной установки для получения раствора LiOH из карбоната лития путем мембранного электролиза сульфата лития: 1 - мембранный электролизер; 2 - реактор для перевода Li₂СО₃ в сульфат лития; 3 - емкость для католита; 4 - насос; 5 - U-образный манометр; 6,7 - дозаторы воды в анолит и католит; 8 - гидрозатвор; 9,10 - фильтры; 11 - приемная емкость раствора LiOH; на фиг. 3 - зависимость динамической вязкости - , мПас (1) и удельной электрической проводимости - , Смсм^-1 - (2) от концентрации сульфата лития в растворе; на фиг. 4 - зависимость переноса ионов лития от содержания кислоты в анолите при содержании LiOH в католите 45 г/л (j=10,2 А/дм²); на фиг. 5 - на график зависимости изменения стоимости энергозатрат на получение 1 т LiOHН₂О из чилийского карбоната лития от концентрации раствора LiOH, получаемого в результате электрохимической конверсии сульфата лития методом мембранного электролиза: 1) стоимость энергозатрат на мембранный электролиз; 2) стоимость энергозатрат на упаривание раствора; 3) суммарная стоимость комбинированного метода; на фиг.6 - зависимость остаточного содержания примеси натрия в LiOHН₂О после трехкратной промывки образцов (С_кон.) от исходного содержания натрия в кристаллах (С_исх.).

Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения Технология получения LiOHН₂О высокой степени чистоты из материалов, содержащих Li₂СО₃, или технического карбона лития, включает следующие операции: - перевод карбоната лития в раствор сульфата лития; - очистку раствора сульфата лития от примесей Са, Mg, Fe, Al карбонатно-щелочным методом; - получение конверсионных растворов щелочи (католита) методом мембранного электролиза; - получение кристаллов LiOHН₂О из конверсионной щелочи упариванием и кристаллизацией, отделение твердой фазы LiOHН₂О от маточного раствора центрифугированием; - противоточная промывка конденсатом (обессоленной водой) отжатого LiOHН₂О от остатков маточного раствора с возвратом промывных вод на упаривание; - карбонизация щелочных маточных растворов с получением пульпы Li₂CO₃, отделение твердой фазы фильтрованием, противоточная промывка конденсатом и возврат Li₂CO₃ в технологический процесс.

На фиг.1 представлена предлагаемая технологическая схема получения моногидрата гидроксида лития.

Технологическая цепочка имеет следующий порядок операций. Кислый раствор сульфата лития, полученный путем нейтрализации Н₂SO₄ карбонатом лития, подается на операцию электрохимической конверсии Li₂SO₄ в LiOH, после которой смесь сульфатного раствора и аноднообразующейся серной кислоты, полученной в результате электрохимической реакции, вновь возвращается на стадию получения сульфата лития (реакция 3) для восполнения литийсодержащего материала и нейтрализации избытка кислоты карбонатом лития. При этом происходит постоянная очистка анолита от примесей Са²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺ Al³⁺, перешедших в раствор. Очистка осуществляется карбонатно-щелочным методом путем вывода части сульфатного раствора, нейтрализации кислотности твердым карбонатом лития и дополнительного подщелачивания концентрированным раствором LiOH, фильтрации с целью отделения осадка (СаСО₃, Mg(OH)₂, Fе(ОН)₃, Аl(ОН)₃ и ДГАЛ-СО₃ (реакции 4-8) с последующим возвращением очищенного раствора сульфата лития в анодное пространство электролизера. Уровень рН сульфатного раствора регулируется расходом Li₂CO₃, а концентрация SO₄ ^2- - путем введения H₂O, количество которой в сульфатном растворе уменьшается в процессе электрохимической конверсии. Вывод газообразных продуктов из катодной (водород) и анодной (кислород) камер осуществляется через газоотделители. Образующийся в конверсионной установке раствор щелочи, концентрация которого поддерживается путем подачи воды, частично выводится из процесса и направляется на стадию упаривания. После упаривания, охлаждения упаренного раствора и кристаллизации пульпа LiOHН₂O центрифугируется, полученные кристаллы направляются на промывку, а маточный раствор возвращается на упаривание, при этом часть маточного раствора выводится из процесса и поступает на стадию карбонизации для утилизации лития в виде Li₂СО₃. Образующаяся на стадии промывки кристаллов LiOHН₂О промывная вода, представляющая собой высококонцентрированный раствор LiOH, возвращается на операцию упаривания, а частично используется на операции очистки анолита. Отмытые кристаллы после обезвоживания и сушки представляют собой товарный продукт.

Образующийся в результате карбонизации маточного раствора LiOH карбонат лития отмывается от остатков щелочного маточного раствора и возвращается в технологический цикл. Промывная вода после промывки Li₂CO₃ возвращается на стадию карбонизации, а щелочные маточные растворы, содержащие некоторые количества Li, Na, К, выводятся в виде отходов или используются для нужд производства.

Разработанная технологическая схема отличается комплексным подходом в решении проблемы использования в качестве литиевого сырья материалов, содержащих карбонат лития, или технического карбоната и позволяет получать моногидрат гидроксида лития высокой чистоты при использовании минимального количества реагентов, а также исключает образование отходов, в том числе вредных.

Ниже приводятся конкретные примеры, подтверждающие реализацию способа.

Пример 1. Конверсию раствора сульфата лития в гидроксид проводили на установке (фиг.2), основной частью которой является мембранный электролизер (1), имеющий катод из нержавеющей стали и свинцовый анод. Межэлектродное пространство электролизера разделено катионообменной мембраной МК-40, образуя анодную и катодную камеры, в камерах размещены перфорированные гофрированные сетки. Толщину камер изменяли от 2 до 16 мм. Рабочая площадь мембран и электродов составляла 0,78 дм². Установка работала в проточно-циркуляционном режиме, циркуляцию анолита и католита с помощью перистальтического насоса (4) осуществляли по индивидуальным трактам через камеры электролизера.

Контроль за давлением в камерах проводили с помощью U - образного манометра (5). Концентрацию LiOH в католите поддерживали путем дозирования воды в емкость с конверсионной щелочью. Восполнение ионов Li и поддержание необходимого значения рН в анолите осуществляли путем подачи твердого карбоната лития в емкость (2). Туда же подавали воду для восполнения ее расхода на электрохимические реакции (см. реакции 1 и 2).

Отвод газообразных продуктов электродных реакций осуществляли из емкостей анолита и католита, причем для последнего дополнительно был установлен гидрозатвор (8), исключающий карбонизацию щелочи углекислым газом.

Электропитание электролизера осуществляли от стабилизированного источника питания постоянного тока, снабженного приборами контроля величины тока и напряжения.

Контроль за ходом процесса осуществляли путем измерения концентраций в соответствующих растворах и объемов рабочих растворов.

Исследования электрохимической конверсии карбоната лития через сульфат лития проводили в гальваностатическом режиме. Концентрация сульфата лития составляла 180-200 г/л (3,3-3,6 г-экв/л), которая соответствует наибольшей электропроводимости раствора Li₂SO₄. При увеличении концентрации Li₂SO₄ выше указанной повышается вязкость раствора (фиг.3). Объемная скорость потока растворов составляла 0,15 л/мин. Плотность тока изменяли в интервале 5-15 А/дм² (I=6-12 А). При указанных плотностях тока существует прямолинейная зависимость напряжения от токовой нагрузки, что подтверждает отсутствие поляризации мембран. Температура процесса в зависимости от токовой нагрузки изменялась в интервале 30-40^oС.

В ходе экспериментов определяли основные параметры процесса электролиза (перенос ионов лития через мембрану в катодную камеру, напряжение на электролизере, затраты электроэнергии на единицу получаемого продукта), а также состав конверсионной щелочи (католита) и влияние на него состава анолита.

Скорость переноса ионов лития в катодную камеру (Р_Li ⁺, гLi/чдм²) определяли по изменению концентрации ОН^- ионов в католите и изменению его объема в единицу времени. Для электрохимической конверсии использовали технический карбонат лития, состав которого приведен в табл.1.

Результаты экспериментов, полученные при различных режимах, приведены в табл.2.

Как следует из табл. 2, в интервале токовых нагрузок 4-12 A (j=5-15 А/дм²) процесс конверсии Li₂SO₄-->LiOH протекает стабильно, напряжение изменяется в пределах 4,1-5,3 В. Концентрацию LiOH в католите получали от 44 до 82 г/л. Однако повышение концентрации LiOH приводило к некоторому снижению переноса лития (пример 4). Содержание H₂SO₄ в анолите в пределах 0,6-1,0 г-экв/л (кг-экв/м³) не влияет на процесс конверсии. Однако увеличение концентрации H₂SO₄ до 1,4 г-экв/л резко снижает перенос лития в катодную камеру (фиг.4).

Пример 5. Раствор LiOH, полученный в примерах 1-3 и имеющий концентрацию LiOH~ 45 г/л, подвергали упариванию до получения пульпы с содержанием LiOH~ 180 г/л. Расчет суммарной стоимости процессов конверсии и упаривания для получения LiOHH₂O показывает, что концентрация LiOH в растворе для упаривания 35-45 кг/м³ является оптимальной (фиг.5). Содержание примесей Na и К определяли в растворах до упаривания и затем в образцах LiOHH₂O, выделенных из соответствующих растворов. Результаты анализа растворов и образцов LiOHH₂O приведены в табл.3. Из таблицы следует, что при повышении концентрации Na⁺ в растворе от 0,35 до 2,97 отн.% увеличивается его содержание в кристаллах LiOHH₂O от 0,008 до 0,145 маc.%.

Пример 6. Образцы моногидрата гидроксида лития, полученные в опыте 5, подвергались трехстадийной промывке. В качестве промывочной жидкости использовали насыщенный раствор LiOH марки х.ч. в дистиллированной воде, отношение V_тв. :V_ж=1:1 на каждой ступени промывки. Из табл.4 следует, что образцы 1-4, содержащие до 0,06 мас.% Na, оказалось возможным отмыть до содержания натрия в образце до 0,0024%, т.е. получить продукт товарного качества. При увеличении содержания Na в образце выше 0,06 мас.%, в частности до 0,092 мас. %, остаточное содержание Na в отмытом образце резко увеличивается и составляет 0,0103 мас.%, что не соответствует требуемому качеству.

Из примеров 5,6 следует, что содержание Na в отмываемых кристаллах LiOHH₂O не должно превышать 0,06 мас.%, что обеспечивается при поддержании концентрации Na в упариваемом растворе не выше 1,2 отн.%. После трехступенчатой промывки таких кристаллов получен товарный LiOHН₂О, содержащий Na (К) на уровне 0,002 мас.%, что наглядно видно на графике - фиг.6.

Таким образом, способ позволяет использовать материалы, содержащие карбонат лития, или технический карбонат лития для получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты.

Промышленная применимость.

Предлагаемый способ позволяет вовлечь в производство технический карбонат лития, а также отходы, содержащие карбонат лития, для получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты. В настоящее время в Россию поступает дешевый чилийский карбонат лития, который содержит примеси одновалентных и многовалентных металлов, но может быть переработан в высокочистый гидроксид лития предлагаемым способом. Поскольку производство гидроксида лития из твердого алюмосиликатного сырья в настоящее время в России не функционирует, предлагаемый способ является весьма перспективным и может обеспечить страну ценным стратегическим продуктом. Для этого не потребуется строительства завода по его получению, т.к. имеющиеся площади на заводах, перерабатывавших ранее сподумен, позволят реализовать предлагаемый процесс на существующем оборудовании с минимальными затратами на приобретение промышленных электролизеров мембранного типа.

Формула изобретения

1. Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития, включающий электрохимическую конверсию хорошо растворимой соли лития в гидроксид лития методом мембранного электролиза, упаривание раствора и кристаллизацию моногидрата гидроксида лития, карбонизацию части раствора гидроксида лития (маточника) с получением карбоната лития и использованием его в технологическом процессе, отделение и утилизацию водорода, отличающийся тем, что в качестве растворимой соли лития используют сульфат лития, который получают путем прямого контакта материала, содержащего карбонат лития, или технического карбоната лития с кислотой, образующейся в анодной камере, причем концентрацию серной кислоты в анолите поддерживают на уровне 0,6-1,0 кг-экв/м³, необходимом для воспроизводства раствора сульфата лития с содержанием 3,3-3,6 кг-экв/м³, при этом часть полученного раствора сульфата лития после очистки от примесей двух- и трехвалентных металлов подвергают фильтрации и возвращают в анодное пространство электролизера, а концентрацию гидроксида лития в католите поддерживают равной 35-45 кг/м³, кристаллизацию моногидрата гидроксида лития из упаренного раствора проводят при концентрации примесных ионов натрия (калия) 0,35-1,2 отн. %, которая поддерживается за счет постоянного вывода части маточного раствора, полученные кристаллы моногидрата гидроксида лития подвергают противоточной промывке до содержания натрия (калия) 0,002 маc. %.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что маточные растворы после отделения моногидрата гидроксида лития подают на карбонизацию углекислым газом, образующимся при нейтрализации серной кислоты карбонатом лития.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистку анолита от примесей двух - и трехвалентных металлов осуществляют за счет вывода части анолита и добавления к нему карбоната и гидроксида лития с последующим отделением осадка.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что щелочь, диффундирующая из катодной камеры через мембрану, нейтрализует кислоту в примембранном слое со стороны анода, тем самым обеспечивая условия для устойчивости мембран МК-40.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве анода электролизера используют свинцовые пластины, а в качестве катода - нержавеющую сталь.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10