JPS644968B2 - - Google Patents

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JPS644968B2
JPS644968B2 JP58036089A JP3608983A JPS644968B2 JP S644968 B2 JPS644968 B2 JP S644968B2 JP 58036089 A JP58036089 A JP 58036089A JP 3608983 A JP3608983 A JP 3608983A JP S644968 B2 JPS644968 B2 JP S644968B2
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JP
Japan
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alkali metal
composite
brine
solution
resin
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JP58036089A
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JPS59164630A (ja
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Marukorumu Rii Jon
Kaariru Bauman Uiriamu
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Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
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Publication date
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  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は樹脂/アルミネート複合体より高純度
Li+溶液、特にハロゲン化リチウム溶液を得る方
法に関する。米国特許第4116856号;4116858号;
及び4159311号はその中に結晶性のLiX・2Al
(OH)3、(但しXはハライド特にクロライドであ
る)を包含したイオン交換樹脂の製法及び使用法
を開示している。 ブライン中に溶存するリチウム分を分離するた
めに樹脂/アルミネート複合体を用いて吸着処理
するとLi+イオンが選択的にアルミネート結晶中
に取り込まれるが、その際Li+イオンを既に吸着
されて了つたブラインが複合体の隙間に若干残
る。他の金属イオン(即ちアルカリ金属以外のイ
オン)例えばアルカリ土類金属イオンをブライン
が含んでいる場合には、次に所望のLi+イオン
(以下Li+と略記する場合がある)を結晶から溶離
させるために水洗を実施すると、結晶構造中では
なく隙間中に存在した此等の他のイオンも又流出
液に含まれることになる。Li+浸出の為に用いる
水洗段階の前に濃厚な純枠なハロゲン化ナトリウ
ム・ブライン洗浄を使用すると、アルミネート結
晶中のLi+の目立つた量の浸出がなく、他の金属
イオン(例えばアルカリ土類金属イオン)を洗い
出す結果となることが今や発見されたのである。
従つて次に、アルミネート結晶中のLi+の浸出に
水を使用する時に、流出液中に認められる程の量
存在している他の金属イオンはハロゲン化ナトリ
ウム・ブラインのものだけである。本発明は上記
したようにLi+イオンを吸着保持すると共にアル
カリ金属イオン以外の金属イオンで汚染したブラ
インをも含有する樹脂/アルミネート複合体から
Li+を水で浸出させる以前の予備洗浄として、濃
厚な比較的純枠なハロゲン化ナトリウム・ブライ
ンの如きアルカリ金属ハロゲン化物溶液を使用す
る。従つて水浸出によつて複合体の隙間から洗い
出されるハロゲン化ナトリウムは流出液の最初の
部分に最も多く存在し、ハロゲン化リチウム溶液
のその後の部分にはずつと減少した量しか存在し
ない。従つて有意の量の不純物としてはハロゲン
化ナトリウムしか含まないハロゲン化リチウム溶
液が得られる。 本発明で使用される“樹脂/アルミネート複合
体”は好ましくは、先述の文献に示されるよう
に、結晶性のLiX・2Al(OH)3(但しXはハライ
ド)をイオン交換樹脂に包含させて製造され、
1979年11月19日出願の申請中の米国特許出願第
095691号(米国特許第4381349号)に記載された
樹脂も含んでいる。 本明細書中で“Naハライド”又は“LiX”の
表現で用いる“ハライド”はCl、Br、あるいは
Iを意味し、Clが好ましい。本開示の単純化のた
めにハライドは、プロマイドあるいはアイオダイ
ドも又適当であるとの理解をした上で、好ましい
クロライドとして示してゆきたい。 本発明で用いる実質上純枠なアルカリ金属溶液
はハロゲン化リチウム以外のハロゲン化アルカリ
金属の溶液(ブライン)を意味するが以下ではハ
ロゲン化ナトリウム・ブライン(NaClブライン
と略記)を例に説明する。尚これらNaClブライ
ン中に少量のLi+が混入していてもよいことは勿
論である。水浸出段階以前にリチウム−担持
(loaded)樹脂/アルミネート複合体の予備洗浄
に使用されるのはこの比較的純枠だが高濃度の
NaClブラインである;水浸出段階は、複合体か
らLi+の大部分(然し、Li+のすべてではないが)
を除去し、従つて複合体を実質上“非担持
(unloaded)状態”にするために実施する。この
濃厚NaClブラインは好ましくは飽和かそれに近
いものであるが、然し約20パーセント以上の濃度
であればどんな濃度でもかなりの程度の操作効率
が得られる。さらに濃度が低くなると操作の効果
がだんだんと少くなる。経済的且つ効果的な操作
を達成する為の実用上の見地からは、濃度は好ま
しくは24パーセント乃至26パーセントである。 樹脂/アルミネート複合体での吸着処理に供す
るLi+含有水溶液又はブライン溶液はLi+あるいは
アルカリ金属イオン以外の金属イオンで汚染され
ている。これ等の他金属イオンは、通常Mg++
Ca++等の様なアルカリ土類金属イオンであるが、
本質的にはまたアルカリ金属以外の如何なる陽イ
オンであつてもよい。 その隙間中にアルカリ金属陽イオン以外の汚染
金属陽イオンを持つたLi+担持樹脂/アルミネー
ト複合体は、実質上“非担持状態”の複合体を不
純のブラインからLi+イオンを吸収又は拾い上げ
るのに使用し、Li+イオンを担持する状態になる
プロセスから通常は誘導されて来る。当然なが
ら、如何なる“他の”金属陽イオンをその隙間に
持つたLi+担持樹脂/アルミネート複合体でも本
プロセスに使用可能である。本プロセスの目的及
び意図は目立つた量のLi+イオンを除去すること
なく、隙間から汚染金属陽イオンを除去すること
である:この作業は比較的純枠な、好ましくは濃
厚なNaCl予備洗浄で果され、それはLi+イオンを
適所に残し且つ該汚染金属陽イオンの無い比較的
純枠なNaClブラインを隙間に満して、残してく
ることである。 引続いて複合体からのLi+の分離のために水浸
出を用いた時、流出物の最初の部分にNaClの大
部分及びLi+の若干が洗い出される。その後の部
分は実質上は痕跡量のNaClしか含まぬ純枠のLi+
溶液である。このLi+は原料に由来し通常LiXの
形で得られる。 すべてのLi+の除去は結晶性アルミネート構造
の崩壊又は破壊を招く可能性のあるとの理由より
結晶性のLiX・2Al(OH)3からすべてのLi+を除去
しない方が好ましい。従つて水浸出に使用する水
が、アルミネート構造から全部のLi+の除去を妨
げる様に、少量の(約80ppm以上の)Li+を含ん
でいるのが最善である。 NaClの濃度が大であればある程、結晶性アル
ミネート構造がLi+を吸着し且つ保持する傾向が
大きくなると考えられる。水浸出の過程で複合体
の隙間中のNaCl濃度が少し、またこの減少が起
るに応じてLi+がますます結晶から浸出され易く
なる。それによつて水溶液からLi+を除去する手
法の一つは炭酸リチウム(Li2CO3)としての沈
でん生成である。若しもアルカリ土類金属陽イオ
ン等の他の金属陽イオンが存在するとリチウムと
共に炭酸塩として沈でんする。炭酸ナトリウムは
炭酸リチウムと共に沈でんはしない、従つてLi+
溶液中のNaClは他の金属陽イオンの様な同一の
汚染問題を起さない。さらに、NaClだけがLi+
液中の汚染物であれば、大部分の水を蒸発させれ
ばNaClを結晶化させて、純枠の高濃度のLiCl溶
液を残すことが可能である:アルカリ土類金属で
はこの操作は不可能である。 複合体のアルミネート構造からのLi+の水浸出
に使用する水は、存在すべき少量のLi+以外は
(アルカリ土類金属陽イオンの様な)他の金属陽
イオンを実質上欠いているものであるべきであ
る。少量のアルカリ金属陽イオン、例えばNa+
又許容し得る。脱イオン(軟水化)した水も蒸留
水又は他の十分純枠な水と同様に使用出来よう、
いずれも実質上アルカリ土類金属又は非アルカリ
金属陽イオンが存在しなければの条件付である
が。 以下の実施例はある態様の説明のために示すも
のであり、本発明はそこに説明した特定の態様に
限定されるものではない。 以下の実施例中では、水浸出段階は約68ppmの
Li+イオンを含む脱イオン水を用いて実施した、
Li+イオンをそれから抽出すべき粗(不純)Li+
有原料ブラインは、実質上NaClで飽和され且つ
わずか約280ppmのLi+イオンと、約6.8パーセン
トのNa+、約17.05パーセントのCl-、約0.41パー
セントのK+、約0.31パーセントのMg++、約3.3パ
ーセントのCa++、約0.23パーセントのSr++、約
0.022パーセントのB+++、約20〜30ppmのMn++
約20〜30ppmのMo++及び約9〜10ppmのCu++
含み、そのPHが約5.8であるアーカンサス
(Arkansas)州マグノリア(Magnolia)近傍の
スマツクオーバー(Smackover)埋積物からの
鉱物ブラインである。水浸出以前の予備洗浄に使
用した実質上純枠のNaClブラインは飽和させて
あつて、約200ppmのLi+イオンを含ませてあつ
て、6.3のPHであつた。すべての実施例(及び比
較例)で用いた樹脂/アルミネート複合体は商品
名DOWEX MWA−1でダウ・ケミカル社
(The Dow Chemical Company)から商品とし
て入手できる弱塩基性アニオン交換樹脂に結晶性
のLiCl・2Al(OH)3を包含させてあるものを使用
した。使用した容器は温度制御のために循環流体
用のジヤケツト付きの容量120c.c.のガラス製イオ
ン交換カラムであつた。 実施例 1 水浸出を事前に実施してあつて、Li+含量につ
いては実質上“非担持”複合体にしてあつた樹
脂/アルミネート複合体によりイオン交換カラム
を充填した。約77℃の温度で及び10c.c./min.の
流速で、標準的ベルセーヌ(Versene)法
(EDTA法)で測定してカラムに入るものと出る
ものとの全硬度(Mg++、Ca++等)が同一となつ
た時迄、粗原料ブラインを複合体床に通した。次
に比較的純枠な飽和のNaClブラインの予備洗浄
を、複合体の隙間に残存する粗原料ブラインと置
換する目的で、実施した;予備洗浄は流出液の硬
度が0.002Mよりも低くなる迄、3.3c.c./min.の速
度でカラムを通した。その次に、水の流速3.3
c.c./min.で水浸出段階を実行した。 カラムからの流出液は密度、モル硬度及び
ppmLi+の分析のためにカツトごとにして分取し
た。表は担持ブライン洗浄/浸出の1サイクル
の溶離パターンを表示している。当業界の当業者
には、“非担持状態”の複合体がかかるサイクル
に多数回利用可能である事が容易に理解されるで
あろう。
【表】 ピーク・カツト(19−24)は、もしあつたとし
ても極めて低い硬度の値しか有していなかつた。 比較例 本例は本発明のNaCl予備洗浄・省略の影響を
例示するものである。交換カラム床が170c.c.の容
積であつた、米国特許第4381349号に記載された
プロセスによつて実質上調製されたLiを多量に担
持させたLiCl・2Al(OH)3結晶性物質を含有した
樹脂複合体を使用した、カラムの温度が90℃であ
つた。流速が毎分カラム床当り2.5%であつて且
つ(浸出用の)洗浄水が約60ppmのLi+を含んで
いたという諸条件以外は実質上実施例1の方法に
従つて実施した。 十分なスマツクオーバー・ブラインを樹脂/ア
ルミネート複合体に通した後、NaCl溶液の予備
洗浄無しに水浸出段階を実行した。次の表から
読み取れるように、Li+濃度の“ピーク”カツト
はかなりの程度の硬度値を有していた。
【表】 実施例 2 本実施例は実質上、実施例1と同様に実施し
た。流出液が原料と同一のLi+濃度に達する迄
DOWEX MWA−1樹脂中にリチウム・クロロ
アルミネートを分散してあつた120c.c.の床にスマ
ツクオーバー・ブラインをポンプで流下させた:
Li+濃度は標準的な原子吸光法で測定した。純枠
な飽和NaClブラインの予備洗浄として毎分床容
積当り2.75%の速度で床を通した。約0.83床容積
の予備洗浄後、床を280ppmのLi+を含む脱イオン
水で1.66床容積の間、フラツシユして流出液をカ
ツトごとに集めた。その後リチウムによる樹脂複
合体の再充填あるいは“再担持”のために毎分床
容積当り8.2%の流速でスマツクオーバー・ブラ
インの流入を再開した。表に溶離データーを示
す。
【表】 開始
【表】 表のカツトの中で、18−21は約3912ppmLi+
を有し且つ低硬度であり製品カツトとして採取し
た。残りのカツトは以下の様に使用し、大部分は
濃縮サイクルに使用した。そのデーターを表に
示す。 カツト1−6は原料タンクに再循環した、カツ
ト7、8及び9は合併して樹脂中にLi+を“担持”
させるために樹脂/アルミネート床を流した。カ
ツト10−13は合併して樹脂床を通過させた。カツ
ト14−15を合併して樹脂床を通過させた。次に既
に試料採取時に失なわれていたあるいは採取され
ていたカツト7−15の部分を置換えるために33c.c.
の新メイア・アツプ・ブラインを通過させた。カ
ツト16及び17は合併し、NaClで飽和させて床を
通過させた。カツト18−21は製品としてとつてお
いた。カツト22−23を合併して床を通過させた。
280ppmLi+の脱イオン水のメイク・アツプ量(34
c.c.)を床を通過させた。 データーを表に示す。
【表】
【表】 実施例 3 本実験では、表に示したカツトから適当なカ
ツトを選定して、Li+の多段階の吸着及び脱着の
実施によるLi+の更なる濃縮化を示す。従つて、
この好ましい操作方法では順次運転の流出液のあ
る部分を利用することより成つている。これは流
出液をコイル中あるいは連続したタンク群に貯蔵
することにより行つた。よつて各溶離サイクルに
対して必要な“新”原料は製品カツトと等容積の
(少量のLi+を含む)新鮮な脱イオン水のメイク・
アツプ量だけであつたし、また“リフラツクス”
と呼ばれる予備洗浄に再使用するカツトの1部を
再飽和させるに足るNaClがあればよかつた。先
行した運転のLi含有カツトを使用する多段の操作
で、製品の濃度は単一サイクル中で得られるより
も増加した。 表のカツトに注目すると、最初の6カツトは
比較的硬度が高く且つLiが少いのでスマツクオー
バー・ブライン原料へ再循環した。カツト7、8
及び9を合併して第一溶液とし、等容積のスマツ
クオーバー・ブライン溶離のために、カラムにポ
ンプ注入した。カツト10、11及び12を合併し、
7、8、9混合液の後へポンプ注入した。13、
14、15、及び16を混合して調製した溶液でこれ
(カツト10、11及び12混合物)の後を追わせた;
ついで17、18及び19をNaClで再飽和してカラム
にポンプ注入した。カツト20、21、22及び23は製
品として確保しておいた。カツト24−30を合併
し、17、18、19の“リフラツクス”混合物の後を
追わせた。次に(製品カツトと等容積の)
280ppmLi+を含む脱イオン水で24−30カツト混合
物の後を追つた。この運転のすべての流出液は次
の濃縮サイクルに使用するために、従前のとおり
カツトごとに分けて捕集した。この方法を第5サ
イクル迄繰返した。製品カツトは全硬度を僅かあ
るいは全然増加させずに、3912ppmLi+(第1サイ
クル)から5531ppmLi+(第5サイクル)迄濃度を
増加させていたのであつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アルカリ金属イオン以外の金属イオンで汚染
    したブラインを含有する多孔性樹脂/アルミネー
    ト複合体からLi+を浸出する方法において、該樹
    脂/アルミネート複合体は結晶性のLiX・2Al
    (OH)3(ここでXはハライドを示す)を分散して
    有するアニオン交換樹脂からなり且つLi+を担持
    しており、該方法は該複合体を純粋で該汚染物を
    含有しない20パーセント以上の濃度のアルカリ金
    属ハロゲン化物溶液で予備洗浄してLi+をあまり
    取り除くことなく該複合体から汚染したブライン
    を洗浄せしめ且つ水浸出によつて純粋なアルカリ
    金属ハロゲン化物溶液とLi+を該複合体から浸出
    せしめLi+量が減少しているが完全にはなくなつ
    ていない複合体を残すことを特徴とする樹脂/ア
    ルミネート複合体から高純度Li+溶液を取得する
    方法。 2 Xがクロライドである特許請求の範囲第1項
    記載の方法。 3 アルカリ金属ハロゲン化物溶液が飽和の塩化
    ナトリウム溶液である特許請求の範囲第1項ある
    いは第2項記載の方法。 4 塩化ナトリウム溶液の濃度が20パーセントか
    ら26パーセントの範囲内にある特許請求の範囲第
    3項記載の方法。 5 水浸出に使用する水が80ppm以上Li+を含む
    特許請求の範囲第1、2、3、4項のいずれかに
    記載の方法。 6 予備洗浄に使用する濃厚アルカリ金属ハロゲ
    ン化物溶液が少量のハロゲン化リチウムを含む特
    許請求の範囲第1、2、3、4、5項のいずれか
    に記載の方法。 7 ハロゲン化リチウムが少なくとも1回の前の
    サイクルの予備洗浄段階及び/又は水浸出段階か
    ら得られたものである特許請求の範囲第6項記載
    の方法。 8 少量のLiハライドを含むアルカリ金属ハロゲ
    ン化物溶液が前のサイクルの水浸出段階の溶離液
    の少なくとも1部にNaClを添加して調製された
    ものである特許請求の範囲第6項記載の方法。 9 Li+を担持していない状態の複合体をLi+含有
    汚染ブラインでLi+を再担持する特許請求の範囲
    第1項乃至第6項のいずれかに記載の方法。
JP58036089A 1983-03-07 1983-03-07 樹脂/アルミネート複合体から高純度Li▲+▼溶液を取得する方法 Granted JPS59164630A (ja)

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