Litiumin talteenotto väkevistä kloridiliuoksista solvatoivilla uuttoreagensseilla
Ruokolainen, Ville (2015)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201505138238
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201505138238
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tarkoituksena oli selvittää voidaanko litiumia erottaa suolaliuoksesta solvatoivien uuttoreagenssien avulla suoraan ilman tavanomaisia monivaiheisia prosesseja. Kirjallisessa osassa esitellään neste-nesteuuton periaatteet ja tarkastellaan litiumin talteenotossa käytettyjä uuttomenetelmiä sekä litiumin merkitystä yhteiskunnallisti. Kokeellisessa osassa tutkittiin litiumin uuttoa litiumtetrakloroferraattina vesiliuoksesta, jonka koostumus oli lähellä Argentiinan Rinconin alueen suolajärvien vettä sisältäen litium-, kalsium-, magnesium-, sekä natriumkloridia.
Kokeet suoritettiin erotussuppiloissa huoneenlämmössä käyttäen orgaanisena faasina tributyylifosfaatin (TBP) ja kerosiini, tributyylifosfaatin ja di-isobutyyliketonin sekä tributyylifosfaatin ja metyyli-isobutyyliketonin seoksia. Kullakin orgaanisella faasilla tehtiin kaksi koesarjaa. Ensimmäisessä vaihdettiin liuoksen [Fe3+]/[Li+]-suhdetta orgaanisen faasin TBP-pitoisuuden ollessa vakio. Toisessa muutettiin orgaanisen faasin TBP-pitoisuutta [Fe3+]/[Li+]-suhteen pysyessä vakiona.
Litium saatiin talteenotettua hyvin selektiivisesti magnesiumin ja kalsiumin suhteen. Rautakonsentraation lisäyksen huomattiin lisäävän litiumin saantoa, mutta suurilla rautakonsentraatioilla selektiivisyys oli huonompi. Litiumia ei saatu erotettua kovin tehokkaasti, johtuen todennäköisesti suuresta natriumkonsentraatiosta. Suurin osa natriumista tulisi poistaa ennen uuttoa. Jos natriumin saisi poistettua tehokkaasti ennen uuttoa, voisi tutkittu menetelmä olla huomattavasti nopeampi verrattuna perinteiseen monivaiheiseen litiumin talteenottoprosessiin. Menetelmän huonona puolena on kuitenkin sen suuri raudan kulutus Purpose of this bachelor’s thesis was to find out is it possible to extract lithium straight from a brine whiteout using any complex processes. Literary section consists of principles of liquid-liquid extraction and its applications for recovery of lithium. In experimental section extraction of lithium as lithium tetrachloroferrate from model brine resembling brine from Rincon, Argentina, containing lithium, calcium, magnesium and sodium chloride, was studied.
Experiments were carried out in room temperature using mixtures of tributyl phosphate (TBP) and kerosene, tributyl phosphate and di isobutyl ketone and tributyl phosphate and methyl isobutyl ketone as organic phase. With each of the organic phase two series of experiments were made. First [Fe3+]/[Li+]-ratio was varied while TBP consentration was constant. Then TBP concentration was varied while [Fe3+]/[Li+]-ratio was constant.
Extraction of lithium was very selective. Higher iron concentration was found to increase distribution ratio of lithium, but selectivity is worse with very high iron concentrations. Extraction of lithium was not very efficient, probably because of high concentration of sodium in brine. Most of the sodium should be removed before extraction. If sodium could be removed, this method could be faster than conventional complex method for recovering lithium. One of the biggest disadvantages of this method is its high consumption of iron.
Kokeet suoritettiin erotussuppiloissa huoneenlämmössä käyttäen orgaanisena faasina tributyylifosfaatin (TBP) ja kerosiini, tributyylifosfaatin ja di-isobutyyliketonin sekä tributyylifosfaatin ja metyyli-isobutyyliketonin seoksia. Kullakin orgaanisella faasilla tehtiin kaksi koesarjaa. Ensimmäisessä vaihdettiin liuoksen [Fe3+]/[Li+]-suhdetta orgaanisen faasin TBP-pitoisuuden ollessa vakio. Toisessa muutettiin orgaanisen faasin TBP-pitoisuutta [Fe3+]/[Li+]-suhteen pysyessä vakiona.
Litium saatiin talteenotettua hyvin selektiivisesti magnesiumin ja kalsiumin suhteen. Rautakonsentraation lisäyksen huomattiin lisäävän litiumin saantoa, mutta suurilla rautakonsentraatioilla selektiivisyys oli huonompi. Litiumia ei saatu erotettua kovin tehokkaasti, johtuen todennäköisesti suuresta natriumkonsentraatiosta. Suurin osa natriumista tulisi poistaa ennen uuttoa. Jos natriumin saisi poistettua tehokkaasti ennen uuttoa, voisi tutkittu menetelmä olla huomattavasti nopeampi verrattuna perinteiseen monivaiheiseen litiumin talteenottoprosessiin. Menetelmän huonona puolena on kuitenkin sen suuri raudan kulutus
Experiments were carried out in room temperature using mixtures of tributyl phosphate (TBP) and kerosene, tributyl phosphate and di isobutyl ketone and tributyl phosphate and methyl isobutyl ketone as organic phase. With each of the organic phase two series of experiments were made. First [Fe3+]/[Li+]-ratio was varied while TBP consentration was constant. Then TBP concentration was varied while [Fe3+]/[Li+]-ratio was constant.
Extraction of lithium was very selective. Higher iron concentration was found to increase distribution ratio of lithium, but selectivity is worse with very high iron concentrations. Extraction of lithium was not very efficient, probably because of high concentration of sodium in brine. Most of the sodium should be removed before extraction. If sodium could be removed, this method could be faster than conventional complex method for recovering lithium. One of the biggest disadvantages of this method is its high consumption of iron.