CZ2020139A3 - Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, zejména lithia - Google Patents
Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, zejména lithia Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2020139A3 CZ2020139A3 CZ2020-139A CZ2020139A CZ2020139A3 CZ 2020139 A3 CZ2020139 A3 CZ 2020139A3 CZ 2020139 A CZ2020139 A CZ 2020139A CZ 2020139 A3 CZ2020139 A3 CZ 2020139A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- alkali metal
- metal compounds
- mixture
- silicate
- alkali
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 16
- FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M rubidium chloride Chemical compound [Cl-].[Rb+] FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 16
- -1 alkaline earth metal carbonates Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 14
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 10
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 229910001579 aluminosilicate mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 19
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 3
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 3
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 229910052629 lepidolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001760 lithium mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 2
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N aluminum;hydroxy-[hydroxy(oxo)silyl]oxy-oxosilane;lithium Chemical compound [Li].[Al].O[Si](=O)O[Si](O)=O.O[Si](=O)O[Si](O)=O HEHRHMRHPUNLIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N aluminum;lithium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Li+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O CNLWCVNCHLKFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052822 amblygonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052670 petalite Inorganic materials 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910052585 phosphate mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052642 spodumene Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D15/00—Lithium compounds
- C01D15/04—Halides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D3/00—Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D3/04—Chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D3/00—Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D3/04—Chlorides
- C01D3/08—Preparation by working up natural or industrial salt mixtures or siliceous minerals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/364—Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing
- C04B7/365—Avoiding environmental pollution during cement-manufacturing by extracting part of the material from the process flow and returning it into the process after a separate treatment, e.g. in a separate retention unit under specific conditions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B7/00—Hydraulic cements
- C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
- C04B7/60—Methods for eliminating alkali metals or compounds thereof, e.g. from the raw materials or during the burning process; methods for eliminating other harmful components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, při kterém směs tvořená- surovinou a/nebo koncentrátem alumosilikátových minerálů s obsahem alkalických kovů včetně lithiaa činidly, která obsahují- alespoň jednu látku ze skupiny uhličitanů, oxidů, hydroxidů, síranů a chloridů kovů alkalických zemin, zejména Ca a Mg,- alespoň jednu látku schopnou během termického procesu uvolnit nebo vytvořit chloridové anionty, a to nejvýše v množství odpovídajícím molárně stechiometrickému poměru 1:1 k sumě kationtů alkalických kovů ve směsise podrobí termickému zpracování do teplot 1700 °C, během nějž se z pecní atmosféry odebírají vytékané sloučeniny alkalických kovů a na jehož konci vytéká z pece technický silikát. Přitom celkový obsah kovů alkalických zemin, zejména Ca a Mg, v surovinové směsi alumosilikátu a v činidlech přepočtený na obsah oxidů je menší než 20 % hmotn, přičemž se při daném složení vstupní směsi, nastavením teploty výpalu a času setrvání taveniny v žárovém pásu, jakož i regulací množství spalin s parami vytékaných sloučenin alkalických kovů odebraných z pecní atmosféry řídí poměr mezi obsahem alkálií v technickém silikátu a množstvím alkálií, zejména KCl, LiCl a RbCl, získaných jejich vytékáním.
Description
Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, zejména lithia
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu bezodpadového zpracování hornin obsahujících alkalické kovy, zejména lithium, při kterém se získává hodnotný stavební materiál - technický silikát a zároveň rozpustné soli alkalických kovů.
Dosavadní stav techniky
Je známo několik způsobů získávání alkalických kovů - lithia, sodíku, draslíku rubidia a cesia - ze silikátových, alumosilikátových, fosfátových a dalších hornin, jako jsou cinvaldit, lepidolit, spodumen, petalit apod. Patří sem v zásadě vyluhování v autoklávu, spékání a ostatní způsoby.
Vyluhování v autoklávu, tedy za zvýšené teploty a tlaku, probíhá buď v kyselém prostředí zředěných H2SO4, HC1 apod., nebo v alkalickém prostředí roztoků NaOH nebo Na2COs, anebo v neutrálním prostředí na bázi chloridů, síranů apod. Principiálně zde dochází v hydrotermálních podmínkách k disociaci struktury prvků obsažených v aniontové části molekuly, přičemž dojde k rozpouštění alkalických kovů. Nerozpustný silikátový, respektive alumosilikátový, zbytek sedimentuje ve formě kalu na dně autoklávu. V alkalickém prostředí se v hydrotermálních podmínkách rozpouští rovněž část silikátového anionu. Rozpuštěný S1O2 je následně z roztoku vysrážen pomocí CO2 ve formě křemičitého gelu. Nevýhoda způsobů vyluhování v autoklávu spočívá v nízké produktivitě. Zároveň vzniká značné množství velmi obtížně využitelného odpadu, tzv. silikátového nebo alumosilikátového loužence. Tento materiál končí v deponiích.
Spékací způsoby představují pravděpodobně nej rozšířenější cestu získávaní alkalických kovů. Jedná se o sintraci minerálů, které obsahují alkalické kovy, spolu s různými spékacími činidly. Jako spékací činidla jsou nej častěji využívány chloridy CaCL, NaCl, karbonáty CaCO,. CaMgCCL, MgCCh a Na2CC>3, oxidy CaO a MgO, sírany CaSO4 Na2SO4 a K2SO4, eventuálně NaOH a další. Časté je rovněž použití směsí výše uvedených činidel. Spékání nej častěji probíhá v rotačních pecích v teplotním režimu do 1150 °C. Během sintrace dochází k rozkladu silikátových, alumosilikátových či fosfátových minerálů a uvolnění alkalických kovů do rozpustné formy. Aniontová složka je oddělena v nerozpustné formě nebo se váže na aniontovou složku kovů alkalických zemin, přičemž vznikají nerozpustné křemičitany, hlinitokřemičitany či fosforečnany. Výsledkem je tzv. spečenec, který se následně louhuje ve vodném prostředí. Dle zvolené technologie a typu spečence produkt buďto přímo z pece vypadává do vody, kde dochází k samovolnému rozpadu, eventuálně je před loužením pomalu chlazen na vzduchu. V některých případech je nutno spečenec mlít. Po separaci alkalických kovů opět vzniká v podstatě nevyužitelný odpad, který je nutno deponovat.
Jak postupy s využitím hydrotermálního vyluhování, tak i postupy spékání a následného loužení jsou investičně i provozně náročné. V procesu spékání se vyvíjí značné množství emisí CO2. V obou případech pak vzniká enormní množství pevného, pouze obtížně využitelného odpadu, který často obsahuje zbytky činidel nutných pro spékání nebo loužení. Proto lze těmito metodami ve své podstatě průmyslově zpracovávat pouze rudy, které jsou na Li bohatší (např. polucitové, spodumenové nebo amblygonitové). Chudší silikátové rudy, jako cinvaldit, lepidolit, polylithionti, lithionit, Li-muskovit a další, nejsou dosud známými technologiemi efektivně ekonomicky a ekologicky zpracovatelné.
V CZ 306932 B6 se popisuje způsob získávání rozpustných solí vzácných alkalických kovů Li, Rb a Cs a to i z chudých koncentrátů silikátových minerálů. Minerál a/nebo směs minerálů se přidá k vápenci surovinové směsi pro výpal portlandského slínku před jejím mletím jako plná nebo částečná náhražka silikátové a/nebo železité korekce v množství 0,5 až 35 % hmota., vztaženo ke
CZ 2020 - 139 A3 hmotnosti CaO obsaženého v surovinové směsi pro výpal portlandského slínku. Výpal na portlandský slínek se provádí v cementářské peci vybavené chloridovým by-passem a předkalcinátorem. Spolu se spalinami vyhřívajícími cementářskou pec apředkalcinátor je přiváděn chlór v molámím poměru alespoň 1:1 vztaženo k sumě alkalických kovů extrahovaných ze surovinové směsi pro výpal portlandského slínku, pro zajištění přechodu alkalických kovů ze surovinové směsi pro výpal portlandského slínku do chloridových odprašků odváděných chloridovým by-passem z cementářské pece, přičemž až 60 % celkového množství chlóru se přivádí do předkalcinátoru cementářské pece za teploty ne vyšší než 1000 °C.
Uvedený způsob, přestože se jedná o v podstatě bezodpadovou technologii, nelze aplikovat bez velkých zásahů do celé chemie a technologie výroby slínku, přičemž tento způsob nemůže zajistit z ekonomického hlediska přijatelnou výtěžnost lithia.
Obdobný způsob výroby, ale při jiných stechiometrických poměrech vstupní suroviny řeší spis CZ 2017-343 A3. Využita je opět v podstatě cementářská technologie slinování s částečným natavením suroviny v rozmezí teplot 1100 °C až 1700 °C, při tlaku v rozmezí 20 kPa až 150 kPa po dobu 15 až 360 min. Surovina je tvořena směsí fýlosilikátu a činidla tak aby při výpalu došlo k tvorbě zásadité, anebo kyselé strusky, eventuálně portlandského slínku. Činidlo je tvořeno jednak složkou, zejména vápencem, pro tvorbu latentně hydraulického materiálu, a jednak látkou, zejména CaCh, schopnou uvolnit aniont pro vyvázání a vytékání alkalických kovů. Ty jsou následně spolu se spalinami zachytávány ve výměníkovém systému. V tomto spisuje v definici vsázky stanoven obsah kovů alkalických zemin, zejména Ca, přepočtený na obsah oxidů v surovinové směsi na nejméně 20 % hmota. Tato hranice se v popisové části spisu teoreticky zdůvodňuje tím, že při nižším obsahu CaO ve směsi, než je 20 % hmota, by údajně docházelo k zachycení alkalických kovů do živcových minerálů.
Ukazuje se však, že při dynamickém způsobu výpalu eventuálně při výpalu v tenké vrstvě směsi je vypaření sloučenin alkalických kovů překvapivě možné i při vyšších dávkách litných silikátů, kdy je obsahu oxidů kovů alkalických zemin (zejména CaO a MgO) v surovinové směsi nižším než 20 % hmota. Takto lze s výhodou udržet výtěžnost alkalických kovů i při výrazném zvýšení zastoupení Li silikátového koncentrátu ve směsi. Kromě toho citovaný spis úplně pomíjí možnost zpracování i jiných vstupních surovin, než jsou fylosilikáty, např. spodumeny apod.
Vynález si klade za úkol navrhnout způsob k bezodpadovému zpracování hornin obsahujících lítané minerály a koncentrátů připravených z těchto hornin, při kterém je obsah lítaných minerálů v surovinové směsi maximalizován a obsah činidel omezen na nejmenší míru. Způsobem podle vynálezu je současně produkováno silikátové sklo, eventuálně jiný podobný technický silikát, a při tom dochází k produkci halogenidů alkalických kovů.
Podstata vynálezu
Uvedený úkol splňuje způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, při kterém směs tvořená
- surovinou a/nebo koncentrátem alumosilikátových minerálů s obsahem alkalických kovů včetně lithia a činidly, která obsahují
- alespoň jednu látku ze skupiny uhličitanů, oxidů, hydroxidů, síranů a chloridů kovů alkalických zemin, zejména Ca a Mg,
- alespoň jednu látku schopnou během termického procesu uvolnit nebo vytvořit chloridové
CZ 2020 - 139 A3 anionty, a to nejvýše v množství odpovídajícím molámě stechiometrickému poměru 1 : 1 k sumě kationtů alkalických kovů ve směsi se podrobí termickému zpracování do teplot 1700 °C po dobu 10 až 540 minut při atmosférickém tlaku s technologickou odchylkou (-6 +2 kPa), během nějž se z pecní atmosféry odebírají vytékané sloučeniny alkalických kovů a na jehož konci vytéká z pece technický silikát. Přitom celkový obsah kovů alkalických zemin, zejména Ca a Mg, v surovinové směsi alumosilikátu a v činidlech přepočtený na obsah oxidů je menší než 20 % hmota, přičemž se při daném složení vstupní směsi, nastavením teploty výpalu a času setrvání taveniny v žárovém pásu, jakož i regulací množství spalin s parami vytékaných sloučenin alkalických kovů odebraných z pecní atmosféry řídí poměr mezi obsahem alkálií v technickém silikátu a množstvím alkálií, zejména KC1, LÍCI a RbCl, získaných jejich vytékáním.
Páry sloučenin alkalických kovů se z pecní atmosféry odtahují společně s ostatními plynnými zplodinami do systému kapalinového čištění spalin, kde se chladí pomocí přisávání chladicího vzduchu a rozstřiku vody a návazně se z nich separuje kapalná fáze s obsahem sloučenin alkalických kovů a pevná fáze, která obsahuje jemný alumosilikátový úlet z pece. Pevná fáze se vrací zpět do suroviny.
Kapalná fáze je dále chemicky zpracována známými chemicko-technologickými postupy pro eventuální získání žádaných sloučenin alkalických kovů.
Termické zpracování se může provádět dynamickým způsobem, tj mícháním taveniny.
Výhodně se při výrobě taveného silikátu a tavených silikátových tvarovek využije tavení směsi v tenké vrstvě do 50 mm v kontinuální peci s bodově řízeným ohřevem a selektivním odtahem spalin.
S výhodou se při výrobě taveného silikátu a tavených silikátových tvarovek v tenké vrstvě nechá technický silikát na konci termického zpracování řízené chladnout pro eliminaci objemových změn a k prodloužení doby těkání sloučenin alkalických kovů.
Surovinová směs se může připravovat prostým smísením a homogenizací alumosilikátu s výše uvedenými činidly za sucha nebo za mokra. Tím je dosaženo významné úspory energie.
Surovinová směs se může rovněž připravovat technologií mokrého mletí alumosilikátu s výše uvedenými činidly a výsledná suspenze se suší při současné tvorbě sbalků. Dosaženo je tak dokonalé homogenity vsázky.
Výhodně lze změnou poměru Ca a Mg v rozmezí 100 %:0 % až 0 %:100 % měnit viskozitu taveniny.
Výhodně se využije kombinace technologií spékání - loužení, kdy ve fázi ohřevu směsi alumosilikátu a činidel do teploty 1000 °C dochází k tvorbě tzv. spečence, který lze před vstupem do vysokoteplotní fáze oddělit a podrobit loužení podle postupu uvedených v patentech např. v CN 104649302. Zbytek po loužení lze vysušit a použít ve stavebním průmyslu jako součást cementových kompozita nebo jako surovinu pro výrobu tavených výrobků.
Vynález je založen na sdružené produkci technického silikátu s modifikovaným obsahem alkalických kovů a sloučenin těchto kovů tak, že při termickém zpracování směsi alumosilikátu, který obsahuje alkalické kovy, činidel, která obsahují kovy alkalických zemin, Ca a Mg, a činidel schopných uvolnit chloridový aniont, dochází postupně při teplotě do 1700 °C k úplné destrukci struktury všech složek směsi a vzniku taveniny s modifikovaným obsahem alkalických kovů. Zároveň postupně dochází ke vzniku sloučenin alkalických kovů schopných těkání do pecní atmosféry, ze které jsou systémem kapalinové extrakce zachycovány.
CZ 2020 - 139 A3
Na rozdíl od doposud známých metod má uvedený způsob zpracování směsi alumosilikátu a činidel několik zásadních odlišností a výhod. Nej významnější odlišností je celkový obsah kovů alkalických zemin, zejména Ca a Mg, ve vsázce přepočtený na obsah oxidů v surovinové směsi, který je menší než 20 % hmoto. Tento nízký obsah kovů alkalických zemin ve srovnání se známým stavem techniky umožňuje výrazně zvýšit poměrné množství zpracovaného alumosilikátu, při výrazném snížení množství činidel, dále umožňuje výrazně snížit bod tavení směsi, kdy viskozito taveniny významně ovlivňuje poměr kovů Ca a Mg. Při termickém zpracování dynamickým způsobem, tj. míchání taveniny, eventuálně při zpracování v tenké vrstvě do 50 mm v rozmezí teplot 1050 až 1700 °C po dobu 10 až 540 minut při atmosférickém tlaku s technologickou odchylkou (-15 +10 kPa) stále dochází, oproti teoretickým podkladům, k těkání sloučenin alkalických kovů do prostoru pece, a tedy modifikaci jejich obsahu v tavenině. Dále velmi nízký poměr oxidů Ca a Mg k sumě ostatních oxidů směsi významně ovlivní uhlíkovou stopu, která je spojená zejména s disociací karbonátů, které jsou součástí použitých činidel. Nízký bod tavení navržených směsí rovněž umožňuje snížení energetické náročnosti termického procesu a zejména působí preventivně proti ucpání pecního systému. Zároveň, nízký bod tavení umožňuje zjednodušit přípravu suroviny prostým smícháním vstupních složek, a to jak za sucha, tak za mokra, bez nutnosti mletí.
Navržená technologie zároveň nově umožňuje využití kombinace se známou technologií spékání loužení, kdy se fázi ohřevu směsi alumosilikátu a činidel do teploty 1000 °C dochází k tvorbě tzv. spečence, který lze před vstupem do vysokoteplotní fáze oddělit a podrobit loužení podle postupu uvedených např. v CN 104649302. Zbytek po loužení lze vysušit a použít ve stavebním průmyslu jako součást cementových kompozitů nebo jako surovinu pro výrobu tavených výrobků.
Příklady uskutečnění vynálezu
Vynález je dále dokumentován příklady, aniž by jimi byl omezen jeho rozsah. Procenta uváděná v následujících příkladech jsou procenta hmotnostní (% hmota-)
Příklad 1
Smícháním slídového koncentrátu z ložiska Cínovec, vysokoprocentního vápence a chloridu vápenatého v poměrech, který je uvedený v tabulce č. 1 vznikne surovinová směs, která vstupuje do pecního systému, kde je podrobena tavení při teplotě 1500 °C. V teplotní zóně od 1150 do 1500 °C dochází k postupnému tavení směsi, modifikaci obsahu alkálií ve směsi a zároveň získání sloučenin alkalických kovů, zejména KC1, LiCl a RbCl jejich vytékáním a odtahem a ochlazením spalin v kapalinovém systému čištění.
Výsledné nízkoalkalické sklo je po vytečení z pecního systému prudce chlazeno vodou. Vzniká tak bezalkalický pucolánový materiál vhodný pro výrobu směsných hydraulických pojiv.
Kapalná fáze, získaná ze systému kapalinového čištění spalin je dále chemicky zpracována známými chemicko-technologickými postupy, pro získání žádaných sloučenin alkalických kovů, zejména Li Cl, RbCl a KC1.
Z 1000 kg směsi v suchém stavu lze uvedeným postupem získat 750 kg technického silikátu a 116 kg směsi halogenidů alkalických kovů zbytek připadá na uvolněnou hydroxylovou vodu a CO2.
CZ 2020 - 139 A3
Tab. č. 1: Surovinová směs pro sdruženou výrobu skelného pucolánového silikátu a sloučenin alkalických kovů
Příklad 2
Smícháním slídového koncentrátu z ložiska Cínovec, dolomitu a chloridu vápenatého v poměrech, který je uvedený v tabulce č. 2 vznikne surovinová směs, která vstupuje do pecního systému, kde je podrobena tavení ve formách v tenké vrstvě do 50 mm při teplotě 1500 °C. V teplotní zóně od 1150 do 1500 °C dochází k postupnému tavení směsi bodovým ohřevem a zároveň modifikaci obsahu alkálií ve směsi a selektivnímu odtahu spalin s odpařenými alkalickými sloučeninami do systému kapalinového čištění. Následuje zóna s řízeným ochlazováním tvarovek pro přímé využití jako obkladový materiál a zároveň jsou ze systému chlazení a kapalinového čištění spalin získány sloučenin alkalických kovů, zejména KC1, LiCl a RbCl.
Z 1000 kg směsi v suchém stavu lze uvedeným postupem získat 741 kg technického silikátu a 116 kg směsi halogenidů alkalických kovů zbytek připadá na uvolněnou hydroxylovou vodu a CO2.
CZ 2020 - 139 A3
Tab. č. 2: Surovinová směs pro sdruženou výrobu silikátových tvarovek a sloučenin alkalických kovů
| x' 4 \ -J ' t-' V | A' < | i CaCIs | |
| CaQ | LI | >01 | 50.2 s |
| SA | WS | 0 | 0 |
| ALA | tw | 8 | 0 |
| 7,84 | 8 | 0 | |
| tógQ | 0,17 | 215 | | o |
| I Alkalických | 7J8 | 0 | I o |
| Cl | 0 | 0 | § 84 |
| Ztráta Mhánlm ......................... | 54 | 45 | | 04 |
| * - C.S pus UO Ca | 38 W |
| Shdwy koncentrát | Dokrmí | |
| j 85% | 24.57 % | 10,43 % |
> 01C MgL [ ΐϊ>
; SiUj309
[<<24 1005 |5.09 i Afeálrn ChkAdyUS íAcšOmm |14,26
Příklad 3
Smícháním slídového koncentrátu z ložiska Cínovec, dolomitu a chloridu vápenatého v poměrech, který je uvedený v tabulce č. 3 vznikne surovinová směs, která vstupuje do dvoustupňového pecního systému, kde je podrobena nejprve spečení do teploty 950 °C, kdy dochází ke kalcinaci dolomitu a rozpadu mezivrstvy a TOT struktury alumosilikátů v koncentrátu. Část spečené suroviny je před vstupem do vysokoteplotní fáze odebrána a podrobena loužení alkalických chloridů za současného vzniku inertního alumosilikátového materiálu. Část suroviny pak pokračuje do vysokoteplotní části pecního systému, kde je podrobena tavení při teplotě 1500 °C. V teplotní zóně od 1150 do 1500 °C dochází k postupnému tavení směsi a zároveň modifikaci obsahu alkálií ve směsi a zároveň získání sloučenin alkalických kovů, zejména KC1, LiCl a RbCl jejich vytékáním a odtahem a ochlazením spalin v kapalinovém systému čištění.
Výsledné nízkoalkalické sklo je po vytečení z pecního systému použito například pro tvorbu skleněných vláken. Kapalná fáze, získaná ze systému kapalinového čištění spalin je dále chemicky zpracována známými chemicko-technologickými postupy, pro získání žádaných sloučenin alkalických kovů, zejména LiCl, RbCl a KC1.
CZ 2020 - 139 A3
Z 1000 kg směsi v suchém stavu lze uvedeným postupem získat 725 kg technického silikátu a 148 kg směsi halogenidů alkalických kovů zbytek připadá na uvolněnou hydroxylovou vodu a CO2.
Tab. č. 3: Surovinová směs pro sdruženou výrobu skelných vláken a sloučenin alkalických kovů
| CmmiCK-s stažen | |||
| LOwt | CaCb | ||
| .................. co | 3 :? | 00,3 | 5G.2* |
| G | 0 | ||
| 20.17 | δ | a | |
| FsOs | M52 | 0 | a |
| Mg0 | 21A | 0 | |
| X Afaifekýsh kwů | 04 | G | 0 |
| a | 0 | G | 64 |
| 5.33 | 45 | 64 |
$ * Ca HA© CO (Obsah Ca * COG 35 W
| \ w dávkování slsžeX | |||
| Shdi-W k | mwítřái ( DóO i ............ i ............... t | COG | |
| 55 | 4 21.59¾ | | 13,41 % | |
| 5 CO * MqO | <41 | ||
| 8iQs | «1» | ||
| MA | 13,11 | ||
| 6,84 | |||
| <05 | |||
| Btata žihánhn | 103 |
Průmyslová využitelnost
Způsob výroby silikátového skla eventuálně jiného podobného silikátu termickým zpracováním směsi primárních i druhotných surovin a/nebo chudých koncentrátů, které jsou tvořeny alumosilikátovými minerály s obsahem alkalických kovů včetně lithia, je dle vynálezu využitelný zpracování alumosilikátových hornin a jejich koncentrátů na technické silikáty společně s 15 halogenidy a karbonáty alkalických kovů. Technologie je ve své podstatě bezodpadová a díky dynamickému zpracování umožňuje zpracovat vysoké obsahy vstupního alumosilikátu při redukovaném množství dalších činidel.
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, při kterém směs tvořená:- surovinou a/nebo koncentrátem alumosilikátových minerálů s obsahem alkalických kovů včetně lithia, a činidly, která obsahují- alespoň jednu látku ze skupiny uhličitanů, oxidů, hydroxidů, síranů a chloridů kovů alkalických zemin, zejména Ca a Mg,- alespoň jednu látku schopnou během termického procesu uvolnit nebo vytvořit chloridové anionty, a to nejvýše v množství odpovídajícím molámě stechiometrickému poměru 1:1 k sumě kationtů alkalických kovů ve směsi se podrobí termickému zpracování do teplot 1700 °C po dobu 10 až 540 minut při atmosférickém tlaku s technologickou odchylkou (-6 +2 kPa), během nějž se z pecní atmosféry odebírají vytékané sloučeniny alkalických kovů a na jehož konci vytéká z pece technický silikát, vyznačující se tím, že celkový obsah kovů alkalických zemin, zejména Ca a Mg, v surovinové směsi alumosilikátu a v činidlech přepočtený na obsah oxidů je menší než 20 % hmota, přičemž se při daném složení vstupní směsi, nastavením teploty výpalu a času setrvání taveniny v žárovém pásu, jakož i regulací množství spalin s parami vytékaných sloučenin alkalických kovů odebraných z pecní atmosféry řídí poměr mezi obsahem alkálií v technickém silikátu a množstvím alkálií, zejména KC1, LiCl a RbCl, získaných jejich vytékáním.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že páry sloučenin alkalických kovů se z pecní atmosféry odtahují společně s ostatními plynnými zplodinami do systému kapalinového čištění spalin, kde se chladí pomocí přisávání chladicího vzduchu a rozstřiku vody a návazně se z nich separuje kapalná fáze s obsahem sloučenin alkalických kovů a pevná fáze obsahující jemný alumosilikátový úlet z pece, přičemž pevná fáze se vrací zpět do suroviny.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se termické zpracování provádí dynamickým způsobem, tj. mícháním taveniny.
- 4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se termické zpracování provádí v tenké vrstvě do 50 mm v kontinuální peci s bodově řízeným ohřevem a selektivním odtahem spalin.
- 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se technický silikát na konci termického zpracování nechá řízené chladnout pro eliminaci objemových změn a k prodloužení doby těkání sloučenin alkalických kovů.
- 6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se surovinová směs připravuje prostým smísením a homogenizací alumosilikátu s činidly za sucha nebo za mokra.
- 7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že se surovinová směs připravuje technologií mokrého mletí alumosilikátu s činidly a výsledná suspenze se suší při současné tvorbě sbalků.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-139A CZ2020139A3 (cs) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, zejména lithia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2020-139A CZ2020139A3 (cs) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, zejména lithia |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ308608B6 CZ308608B6 (cs) | 2020-12-30 |
| CZ2020139A3 true CZ2020139A3 (cs) | 2020-12-30 |
Family
ID=74566301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2020-139A CZ2020139A3 (cs) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, zejména lithia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2020139A3 (cs) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB804962A (en) * | 1956-10-09 | 1958-11-26 | Chempatents Inc | Preparation of high purity lithium carbonate from lithium ores |
| US4307066A (en) * | 1980-01-30 | 1981-12-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Extraction of metals from mixtures of oxides or silicates |
| US4285914A (en) * | 1980-01-30 | 1981-08-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Recovery of lithium from low-grade ores |
| PL3402907T3 (pl) * | 2016-01-12 | 2022-06-20 | Umicore | Żużel hutniczy bogaty w lit |
| CN107964593B (zh) * | 2017-11-28 | 2019-08-13 | 北京科技大学 | 一种通过氯化焙烧蒸发回收报废锂电池渣中锂的方法 |
-
2020
- 2020-03-13 CZ CZ2020-139A patent/CZ2020139A3/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ308608B6 (cs) | 2020-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tsakiridis | Aluminium salt slag characterization and utilization–A review | |
| CZ230894A3 (en) | Process for producing from metallurgical slags | |
| US20250109064A1 (en) | Siliceous materials and methods of manufacture | |
| US8864904B2 (en) | Method for processing and utilizing bypass dusts obtained during the production of cement | |
| JP7462664B2 (ja) | ガラスの製造方法、および工業用ガラス製造設備 | |
| US1971354A (en) | Process of recovering alumina from aluminous silicious materials | |
| GB2631909A (en) | Production of battery grade chemicals | |
| CZ2020139A3 (cs) | Způsob sdružené produkce technického silikátu a sloučenin alkalických kovů, zejména lithia | |
| US3589920A (en) | Process for manufacturing low alkali cements | |
| AU2018285391B2 (en) | Method of producing compounds of lithium and optionally of other alkali metals | |
| JP5146192B2 (ja) | セメント製造装置の運転制御方法及びセメント製造装置 | |
| WO2024065003A1 (en) | A process for producing a lithium salt | |
| NO339341B1 (no) | Fremgangsmåte til utvinning av cesium og/eller rubidium. | |
| WO2013061092A1 (en) | Potash product and method | |
| RU2707335C1 (ru) | Способ переработки высококалиевого нефелин-полевошпатового сырья | |
| RU2736594C1 (ru) | Способ получения цемента на белитовом клинкере и полученный на его основе медленноотвердеющий цемент | |
| US1514657A (en) | Process of producing alumina, alkali, and dicalcium silicate | |
| CZ202238A3 (cs) | Vícefázový způsob získávání sloučenin alkalických kovů | |
| EP4039835A1 (en) | Method of extracting lithium from a raw material mixture | |
| US1209135A (en) | Process of making cement. | |
| RU2736592C1 (ru) | Способ получения и состав белитового клинкера | |
| US1508777A (en) | Process for producing and utilizing alkalies and alumina | |
| JP2012250912A (ja) | セメント製造装置の運転制御方法及びセメント製造装置 | |
| Otakulov | MODERN TECHNOLOGIES IN PORTLAND CEMENT PRODUCTION | |
| CZ306932B6 (cs) | Způsob získávání rozpustných solí vzácných alkalických kovů Li, Rb a Cs ze silikátových minerálů |