АР19680100 «Изучение процесса сорбции лития из природных рассолов Приаралья с использованием органических ионообменных смол» — «Д.В.Сокольский атындағы Жанармай, Катализ және Электрохимия Институты» АҚ

Руководитель проекта — Бочевская Елена Геннадьевна

Актуальность: В настоящее время сырьевые ресурсы лития оцениваются в 13 млн. т при объёме мирового потребления около 65 тыс. т. При этом в рудах Li сосредоточено около 22 %, в различных видах гидроминерального сырья до 78 %. Для Казахстана, ввиду ограниченности рудных запасов лития, его извлечение из рассолов, обогащенных хлоридами кальция и магния, с низкой концентрацией металла является актуальной задачей. Для решения данной проблемы ставится вопрос о выборе наиболее экономичного пути переработки таких рассолов, что требует научно-обоснованного подхода.

На основе выявленных физико-химических закономерностей извлечения Li сорбцией с применением различных органических ионообменных смол будут разработаны новые технологические решения по извлечению лития из природных рассолов Приаралья, обогащенных хлоридами кальция и магния, с низкой концентрацией лития.

Практическая значимость результатов исследованийзаключается в проведении цикла работ по освоению нового направления в переработке литиеносных рассолов хлоридного кальциево-магниевого типа с целью получения новых данных, необходимых для развития теоретической базы извлечения лития из гидроминеральных ресурсов Казахстана.

Цель: изучение химического и вещественного составов природных рассолов. Определение солевого фона и выбор метода очистки рассолов от примесных элементов.

Ожидаемые и достигнутые результаты за 2023 год.

Ожидаемые результаты за 2023 год

– будет изучен химический и вещественный составы природных рассолов. Определен солевой фон и выбран метод очистки рассолов от примесных элементов.

Достигнутые результаты за 2023 год:

— получена представительная партия рассолов, которая включала два вида растворов: 1 – прозрачный и относительно чистый раствор; 2 – мутный раствор с включениями твердых частиц.

— Проведена подготовка рассолов к проведению исследований: очистка рассолов от механических включений и загрязняющих веществ (предварительное отстаивание раствора); декантация раствора: осветленная часть отделялась от раствора с осадком, и каждая из них направлялась на фильтрацию. Очищенные растворы собирались в отдельные емкости, для каждой из партий отдельно.

— Анализ двух партий растворов показал: в I партии средняя концентрация, мг/дм³: 0,165 Li, основных примесей 550,6 Ca, 620,2 Mg, 2635,0 Na, 2925,2 Cl^— и 4000,0SO₄^2-. Во II партии концентрации металлов выше, мг/дм³: 0,265 Li, 850,9 Ca, 1513,9 Mg, 5123,7 Na, 6914,1 Cl^—и 10133,5 SO₄^2-. Для установления вещественного состава растворы выпарили до сухих солей. Рентгенофлуоресцентный метод анализа показал, что солевой фон рассолов относится к хлоридно-натриевому типу.

— Выбран способ очистки природных рассолов от примесных элементов: кальция, магния и других, который включает две стадии. Первоначально раствор очищали от магния, используя Ca(OH)₂, а на второй стадии осаждали карбонат кальция кальцинированной содой. Обработке подвергали объединённую пробуприродных рассолов, содержащую, г/л 0,59 Са и 1,61 Mg. Изучено влияние количества Ca(OH)₂ и Na₂СО₃ (100 ¸ 150 %, шаг 10) согласно стехиометрии на каждой из стадий процесса очистки раствора от примесей. Вэкспериментах использовали реактивный оксид кальция, который предварительно прокаливали при 1100ºС в течение 5 ч. После этой процедуры, как было установлено РФА, получена монофаза CaО. В процессе очистки пробы раствора от кальция и магния их извлечение составило 90 и 80 %, соответственно.

— После выбора способа постадийной очистки рассолов от кальция и магния, при оптимальных условиях (150 % Ca(OH)₂, 110 % Na₂СО₃, температура комнатная), наработана партия растворов для дальнейшего изучения процесса сорбции.

Члены исследовательской группы:

1. Бочевская Елена Геннадьевна ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5413-6446, SCOPUS: 55769857600, Web of Science: O-4998-2017;

2. Шарипова Айнаш Сугурбековна ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2618-9521, SCOPUS: 6602713885, Web of Science: W-7605-2018;

3. Килибаева Салиха Казбагамбетовна ORCID: http://orcid.org/0000-0002-4188-3642, SCOPUS: 55788499700, Web of Science: W-7789-2018;

4. Яхияева Жансая Ергалиевна ORCID: http://orcid.org/0000-0002-5261-523X, SCOPUS: 56471831600, Web of science: AAW-7920-2020;

5. Саргелова Эльмира Абдихаликовна ORCID: http://orcid.org/0000-0002-3239-6594, SCOPUS: 56574401800, Web of science: AAW-7908-2020;

6. Барменшинова Мадина Богембаевна ORCID: http://orcid.org/0000-0003-0534-2387, SCOPUS: 57199326440, Web of science: GXG-3808-2022;

7. Тойланбай Гулнар Ауелбекқызы ORCID: http://orcid.org/0000-0001-5926-6610, SCOPUS: 57207855741, Web of science: GGP-5702-2022.

Список публикаций и патентов: на 2023 год не запланированы.

Проект АР ИРН АР19680100 «Изучение процесса сорбции лития из природных рассолов Приаралья с использованием органических ионообменных смол»

Руководитель проекта: Бочевская Елена Геннадьевна

Цель: выявление закономерностей процесса сорбции лития из очищенных природных рассолов при использовании выбранных органических ионообменных смол в динамических условиях.

Ожидаемые и достигнутые результаты за 2024 год.

Ожидаемые результаты за 2024 год

– будут выявлены закономерности процесса сорбции лития из очищенных природных рассолов при использовании выбранных органических ионообменных смол в динамических условиях.

Достигнутые результаты за 2024 год:

— проведен анализ литературных данных по использованию органических ионитов в процессе сорбции лития из природных рассолов. Наиболее эффективными в процессе сорбции лития из природных рассолов показали себя такие органические иониты как Amberlit IR 120, Tulsion T 42, КУ 2-8, Tokem 160, Levatit S 100 и Purolite C 100. В связи с рядом причин некоторые из представленных ионитов отсутствуют как в продаже, так и в наличии, поэтому для проведения исследований были выбраны их аналоги, представленные ООО ТД ТОКЕМ (г. Кемерово, Россия).

— Выбраны марки ионитов и их характеристика. Для сравнения сорбционной способности по отношению к ионам лития использовали пять промышленных органических ионитов: ТОКЕМ-100, ТОКЕМ-160, ТОКЕМ-140, ТОКЕМ 140-12 и ТОКЕМ 140-16. Они относятся к сильным катионообменным смолам гелевой структуры на основе сульфонированных сополимеров стирола-дивинилбензола. Смолы находились в Н+-форме.

— Подготовлены смолы к проведению исследований. Смолы проходили первичную предпусковую подготовку, которая заключалась в обратной промывке водой (3-5 объемов водой на 1 обьем ионита) до получения прозрачного фильтрата.

— Изучено влияние продолжительности процесса сорбции с выбранными ионитами на остаточную концентрацию лития в растворе из очищенных рассолов. Процесс сорбции изучали в статических условиях из рабочих растворов, содержащих 0,42 мг/ дм³ Li, при соблюдении следующих условий: Т:Ж = 1:50 и температура 25±5 °С. Перемешивание растворов осуществлялось периодически. Каждые 2 недели в течение месяца отбирали пробы фильтратов. Остаточная концентрация лития в фильтратах менялась от 0,29 до 0,31 мг/ дм³ в зависимости от используемого ионита.