La invención se refiere a un método para purificar bicarbonato de litio impuro mediante una resina de intercambio de cationes.

Además de la purificación de la solución mediante el intercambio de iones, las etapas del tratamiento incluyen la regeneración de metales de impureza enlazados a la resina. La regeneración consiste en el lavado de la resina con agua, la elución con solución ácida, el lavado con agua, la neutralización con solución alcalina y el lavado con agua. Es característico del método que la neutralización se realice con solución de hidróxido de sodio.

Método para purificar bicarbonato de litio.

Campo de la invención

La invención está relacionada con un método para purificar una solución de bicarbonato de litio mediante el uso de intercambio de iones. La purificación de la solución de bicarbonato de litio forma un subproceso en la fabricación de productos químicos puros de litio.

Antecedentes de la invención

Los minerales que contienen litio son en su mayoría espodumeno, petalita y lepidolita. También puede encontrarse litio en el hipolimnion de lagos de agua salada, pero la proporción de litio con respecto al magnesio que se encuentra en el mismo es decisiva para su producción industrial. De igual manera, también se encuentra litio en el agua de mar. Los mayores usuarios de litio en el presente son la industria de vidrios y cerámicos, y la industria de acumuladores y baterías. La importancia de la última industria mencionada se encuentra en constante avance, debido a que los acumuladores de litio tienen un papel significativo, por ejemplo, en el desarrollo de los coches eléctricos. Una parte del litio se usa como carbonato de litio o constituye, al menos, un producto comercial intermedio.

En la recuperación de litio se concentra mineral de litio, después de lo cual el procesamiento del concentrado comprende normalmente un cambio en la estructura cristalina a una temperatura elevada, la lixiviación a presión, el tratamiento de dióxido de carbono y la filtración y purificación del bicarbonato de litio LiHCO₃ que se genera. La purificación se puede producir ya sea en base al principio de extracción de líquido-líquido, o mediante el intercambio de iones. La Publicación de Patente de Estados Unidos 6.048.507 describe un método en el que la purificación de bicarbonato de litio se produce mediante el tratamiento de dióxido de carbono e intercambio de iones. El fin del intercambio de iones es retirar los iones divalentes de metal, tales como iones de calcio, magnesio, hierro y aluminio, de una solución que contiene litio. Después de esto, se cristaliza el bicarbonato de litio puro, de manera que se genera carbonato de litio puro Li₂CO₃.

El intercambio de iones se realiza típicamente con resinas selectivas de intercambio de catión, en las que el grupo de intercambio de iones es, por ejemplo, ácido iminodiacético (IDA) o ácido aminofosfónico (APA). Las resinas involucradas las fabrica, por ejemplo, Rohm & Haas con el nombre comercial Amberlite IRC 748 (IDA) y Amberlite IRC 747 (APA). Las resinas son selectivas para los iones multivalentes de metal, y se usan para la retirada de calcio y magnesio, etc., de una solución concentrada NaCl-sal en la industria del cloro-álcali. Los grupos de intercambio de iones de la resina son ácidos orgánicos débiles. Las resinas son especialmente selectivas para los iones de metal pesado (Cu²⁺, Pb²⁺, Ni²⁺).

En el proceso de columna, la solución que se ha de purificar se hace fluir a través de la columna, y la solución purificada se recoge de la solución que sale de la columna. Cuando la resina no puede producir más una solución pura, los metales enlazados a la resina se eluyen con una solución ácida, y la resina se convierte a la forma ácida. Tiene que usarse un exceso de ácido en relación con los grupos de intercambio de iones. En su forma ácida, el grupo de intercambio de iones no está disociado en solución acuosa, y es incapaz de enlazar iones de metal; consecuentemente debe neutralizarse con antelación al ciclo de purificación siguiente.

Las resinas selectivas de intercambio de cationes se usan generalmente en la recuperación de metales, por ejemplo, de soluciones de aguas residuales y baños químicos, y los metales que han de recuperarse son normalmente los metales pesados mencionados anteriormente, tales como cobre, níquel y plomo. En este caso, la regeneración de resinas, generalmente, tiene lugar de acuerdo con la siguiente secuencia:

Los lavados con agua desplazan la solución previa de la columna de resina entre las etapas ácida y alcalina.

La Publicación de Patente de Estados Unidos 6.048.507 describe la purificación de una solución de bicarbonato de litio mediante el intercambio de iones, en la que las impurezas metálicas, particularmente las divalentes, se enlazan a la resina usada. Cuando la resina está saturada, por ejemplo, con respecto al calcio, se regenera. La regeneración consiste en primer lugar en lavar con agua y, posteriormente, aplicar un tratamiento con ácido clorhídrico para retirar los iones de calcio de la resina. Cuando los iones de calcio y otros iones de metal se han retirado de la resina, se lava de nuevo con agua. La solución de hidróxido de litio se usa para la regeneración con un álcali antes del ciclo de purificación siguiente. Tanto la solución de hidróxido de litio como la solución de ácido clorhídrico usadas se pueden utilizar de acuerdo con lo expresado en la patente un número de veces antes de que necesiten ser reemplazadas.

Objeto de la invención

En los métodos de acuerdo con la técnica anterior, se pierde una cantidad considerable de litio en los productos químicos de regeneración. Además, el hidróxido de litio y el ácido clorhídrico son reactivos costosos. En particular, la mayor parte (estimada en una cantidad mayor al 95%) del hidróxido de litio usado en la regeneración de la resina de intercambio de iones se transfiere a la solución de ácido clorhídrico impura. Como se ha mencionado anteriormente, la solución de ácido clorhídrico se puede reciclar en elución, y el ácido también se puede regenerar mediante electrodiálisis. Sin embargo, los métodos y materiales del equipamiento de regeneración en las aplicaciones de ácido clorhídrico son generalmente costosos. El objeto de la invención que se desarrolla en este momento es lograr un método más rentable en comparación con el anterior para la purificación de bicarbonato de litio.

Sumario de la invención

Se podrán apreciar las características esenciales de la invención en las reivindicaciones adjuntas.

La invención está relacionada con un método para purificar bicarbonato de litio impuro mediante una resina de intercambio de cationes en una columna. Además de la purificación de solución mediante intercambio de iones, las etapas del tratamiento incluyen la regeneración de metales de impureza enlazados a la resina. La regeneración consiste en el lavado de la resina con agua, la elución con solución ácida, el lavado con agua, la neutralización con solución alcalina y el lavado con agua. Es característico del método que se realice la neutralización con solución de hidróxido de sodio.

De acuerdo con una realización del método, la elución se realiza con solución de ácido sulfúrico.

De acuerdo con otra realización del método, la elución se realiza con solución de ácido clorhídrico.

En una realización del método, la concentración de la solución de hidróxido de sodio usada para la neutralización es 0,5-2 mol/l.

En una realización del método, la concentración de la solución ácida usada para la elución es 0,5-2 mol/l.

De acuerdo con una realización típica del método, la primera fracción de solución en la etapa de purificación de la solución que se realiza después de la neutralización con hidróxido de sodio se separa en primer lugar y luego se vuelve a colocar en la columna al final de la etapa, antes de la regeneración, en la que el sodio de la solución que ha de colocarse desplaza al menos una parte del litio enlazado a la resina. El volumen de la primera fracción es, preferentemente, del tamaño aproximado de dos lechos de resina.

Descripción detallada de la invención

La purificación de la solución de bicarbonato de litio se realiza mediante intercambio de iones como un proceso de columna. El método ha explotado particularmente la secuencia de selectividad de las resinas: Li*... [Seguir leyendo]

1. Un método para purificar bicarbonato de litio impuro mediante una resina de intercambio de cationes en una columna, mediante el cual, además de la purificación de la solución mediante el intercambio de iones, las etapas del tratamiento incluyen la retirada de los metales de impureza enlazados a la resina, que comprende el lavado de la resina con agua, la elución con solución ácida, el lavado con agua, la neutralización con solución alcalina y el lavado con agua caracterizado por que la neutralización se realiza con solución de hidróxido de sodio, y la primera fracción de solución en la etapa de purificación de solución que se realiza después de la neutralización con solución de hidróxido de sodio se separa en primer lugar y luego se redirige a la columna al final de la etapa, antes de la regeneración, en la que el sodio de la solución que se suministra desplaza al menos parte del litio enlazado a la resina.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la elución se realiza con solución de ácido sulfúrico.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la elución se realiza con solución de ácido clorhídrico.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la concentración de la solución de hidróxido de sodio usada para la neutralización es de 0,5-2 mol/l.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la concentración de la solución ácida usada para la elución es de 0,5-2 mol/l.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el volumen de la primera fracción tiene un tamaño de aproximadamente dos lechos de resina.