DD294284A5

DD294284A5 - Verfahren zur abtrennung von erdalkaliionen aus lithiumsalzloesungen

Info

Publication number: DD294284A5
Application number: DD90340433A
Authority: DD
Inventors: Erhard Uhlemann; Heinz Bukowsky; Karsten Gloe; Peter Muehl; Andreas Maennel; Heinz Mosler; Holger Grauke
Original assignee: Veb Erdgasfoerderung "Karl Marx",De
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1991-09-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Lithiumsalzen von stoerenden Erdalkaliionen. Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, in dem bei geringem zeitlichen Aufwand und einem effektiven Aufwand-Nutzen-Verhaeltnis reine Lithiumsalze erhalten werden. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe durch ein spezielles Fluessig-Fluessig-Extraktionsverfahren geloest, bei dem als Extraktionsmittel Gemische aus phosphororganischen Saeuren eingesetzt werden.{Verfahren; Reinigung; Lithiumsalze; Erdalkaliionen; Fluessig-Extraktionsverfahren; Extraktionsmittel; phosphororganische Saeuren}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Chemie und der Hydrometallurgie. Sie betrifft ein Verfahren zur Reinigung wäßriger Lithiumsalzlösungen von Erdalkaliionen. Besonders zweckmäßig ist ihre Anwendung im Rahmen der Aufarbeitung von Bohrbzw. Begleitwässern bei der Erdgasförderung zu Lithiumsalzen hoher Reinheit.

Charakteristik des bekannten Star, des der Technik

Zur Abtrennung von Erdalkaliverbindungen aus Lithiumsalzlösungen sind eine Reihe unterschiedlicher Verfahren bekannt. So wird nach SU-PS 935478 zur Trennung eine selektive Carbonatfällung vorgeschlagen. Nachteilig ist in diesem Fall einerseits der Einsatz arbeitszeit- und arbeitskräfteaufwendiger Filtrationsoperationen. Zum anderen macht sich als zusätzlicher Reaktionsschi itt die Auflösung des abgetrennten Lithiumcarbonates in Säure erforderlich. Weiterhin sind zur Abtrennung von Grdalkaliionen aus Alkalisalzlösungen Ionenaustauscher mit komplexbildenden Ankergruppen geeignet (J. Chromatogr. 21 (1966] 286). Ihr Einsatz wird allerdings bei höheren Konzentrationen uneffektiv, da sich die Kapazität zu rasch erschöpft.

•9 Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Abtrennung von Erdalkaliverbindungen aus Lithiumsalzlösungen wirtschaftlicher zu gestalten und den Aufwand zur Abtrennung auch höherer Konzentrationen an Erdalkalimetallen zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abtrennung von Erdalkaliionen aus Lithiumsalzlösungen anzugeben, das kostengünstig arbeitet und die Abtrennung von Erdalkaliverbindungen unterschiedlicher Konzentration technologisch und ökonomisch günstig gestattet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die erdalkaliionenhaltige Lithiumsalzlösung durch einen Flüssig-Flüssig-Extraktionsprozeß mit einem Gemisch saurer phosphororganischer Verbindungen, gelöst in einem organischen Verdünnungsmittel, kontaktiert wird, wobei die Anteile an Erdalkaliionen unter Komplexbildung in die organische Phase übergehen. Nach entsprechender Phasentrennung liegt die jeweilige wäßrige l.ithiumsalziösung ir· hoher Reinheit vor, wobei der Reinheitsgrad durch die Anzahl der gewählten Trennstufen gesteuert werden kann. Die Regenerierung der organischen Phase kann bei gleichzeitiger Gewinnung der Erdalkalisalze in bekannter Weise durch Behandeln mit wäßrigen Minsralsäuren erfolgen. Für die optimalen Trennbedingungen ist die Einhaltung eines bestimmten, von der Konzentration des Extraktionsmittels abhängigen pH-Wertes erforderlich, der in der Regel zwischen 3 und 6 liegt.

Extraktionsmittel im Sinne der Erfindung sind Gemische saurer phosphororganischer Verbindungen der allgemeinen Form RjP{O)OH sowie RP(O) (OH)], wobei der Rest R Alkyl und/oder Alkoxy, ^substituiertes bzw. unsubstituiertes Aryl sowie Aroxy darstellen kann. Die Kohlenstoffkette in möglichen Alkylsubstituenten kann verzweigt oder unverzweigt sein und eine Kohlenstoffzahl von 4 bis 12 aufweisen. Als Verdünnungsmittel sind prinzipiell wasserunlösliche organische Lösungsmittel geeignet, wobei aliphatische Kohlenwasserstoffe oder ihre Gemicche mit einer Kohlenstoffzahl zwischen C)₀ und C₁₈ günstig sind. Die Extraktionsmittelkonzentration kann in Abhängigkeit von den vorgegebenen Bedingungen, wie Erdalkalimetaiigehalt und pH-Wert, variiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem überraschenden Befund, daß es entgegen den bekannten Angaben bei der Extraktion der Erdalkalimetalle mit den an sich bekannten Extraktionsmitteln der Form R₂P(O)OH durch Zusatz von Säuren der Form RP(O) (OH)₂ zu einem merklichen Anstieg der Extraktionsausbeuten kommt und damit die Metallausbringung effektiver wird.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1

Jeweils gleiche Volumina wäßriger Salzlösung (z. B. Li⁺ 7 g/l, Ca²* 4 g/l. Mg²* 2,4 g/l) mit einem eingestellten pH-Wert von 4,9 bis 5,1 werden bei Zimmartemperatur 10min mit einer 0,5 M Lösung eines Gemisches aus 85% Di(2-ethy!hexyl)phosphorsäure und 15% Mcno(2-ethylhexyl)phosphorsäure in Schwerbenzin einstufig extrahiei t. Dabei werden ca. 98% der Erdalkaliionen in die organische Phase überführt. Durch eine weitere Extraktionsstufe ist es möglich, eine praktisch vollständige Abtrennung der Erdalkaliionen zu erreichen. Die organische Phase wird mi* dem gleichen Volumen 2 M HCI einer Rückextraktion unterzogen. Danach steht das Extraktionsmittel wieder zum erneuten Einsatz zur Verfügung. Die Erdalkalimetalle können aus der wäßrigen Lösung in bekannter Weise gewonnen werden. Bei einer zweistufigen Extraktion werden über 99% des vorhandenen Calciums und Magnesiums aus der Lithiumsalzlösung entfernt.

Beispiel 2

Jeweils gleiche Volumina wäßriger Salzlösung (z.B. Li* 7g/l, Ca²* 4g/l, Mg²* 0,48g/l) mit einem eingestellten pH-Wert von 3,6 bis 3,8 werden bei Zimmertemperatur 10min zweistufig m it einer 1 M Lösung eines Gemisches aus 90% Di(2-ethylhexyl)phosphorsäure und 10% Mono(2-ethylhexyl)phosphorsäure in Parex extrahiert. Es wird eine mehr als 99%ige Abtrennung der Ca²*- und Mg²*-lonen erreicht. Die organische Phase wird mit den gleichen Volumina 2 M HCI einer Rückextraktion unterzogen und kann dann wieder zur Extraktion eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Abtrennung von Erdalkaliionen aus Lithiumsalzlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssig-Flüssig-Extraktionsprozeß mit einem Gemisch phosphororganischer Säuren, bestehend aus Verbindungen der allgemeinen Formel R₂P(O)OH und RP(O)(OH)₂, wobei der Rest R Alkyl und/oder Alkoxy, substituiertes bzw. unsubstituiertes Aryl und/oder Aroxy mit geradkettigen und/oder verzweigten Alkylsubstituenten mit einer Kohlenstoffzahl, die zwischen 4 und 12 liegt, durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt von Verbindungen der Form RP(O)(OH)₂ vorzugsweise zwischen 0,5 und 30 Vol.-% liegt.

3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß R in der allgemeinen Formel 2-Ethylhexyloxy und/oder Hexylphenyloxy und/oder Nonylphenyloxy ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnungsmittel ein aüphatischer Kohlenwasserstoff oder eine Mischung solcher Kohlenwasserstoffe mit einer Kohlenstoffzahl zwischen C₁₀ und C₁₈ ist.