-
Verfahren zum Aufschließen von Lithium enthaltenden Mineralien Es
ist bekannt, Lithium enthaltende Mineralien, wie z. B. Lithiumglimmer u. dgl., zwecks
Gewinnung des darin enthaltenen Lithiums durch Erhitzen mit Alkalisulfaten, z. B.
Kalium-oder Natriumsulfat, aufzuschließen. Es wurde gefunden, daß der Aufschluß
solcher lithiumhaltigen Mineralien mit Vorteil vermittels des wesentlich billigeren
Magnesiumsulfats erfolgen kann.
-
Erfindungsgemäß wird zunächst das aufzuschließende Mineral mit dem
Magnesiumsulfat gemischt, wobei das Magnesiumsulfat sowohl in wasserfreier wie auch
in kristallwasserhaltiger Form, z.B. in Form von Bittersalz Mg S 04 # 7 H, O, verwendet
werden kann. Auch kann man das lithiumhaltige Mineral im Zustande genügend feiner
Verteilung z. B. in eine Lösung von Magnesiumsulfat eintragen oder mit einer Lösung
von Magnesiumsulfat tränken (wobei der Vorteil einer reaktionsbefördernden besonders
innigen Mischung der Reaktionskomponenten erzielt wird) und das so erhaltene Gemisch
zunächst, z. B. in einem besonderen Verfahrensgang, zur Trocknung bringen und sodann
auf die zum Aufschluß nötige Temperatur erhitzen. Bei Vorhandensein von verhältnismäßig
geringen Mengen von Wasser, wie z. B. bei Anwendung von kristallwasserhaltigem Magnesiumsulfat,
kann das Austreiben des Wassers in einem Verfahrensgang mit dem anschließenden eigentlichen
Aufschlußprozeß erfolgen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das lithium haltige
Mineral weder im Zustande zu grober, noch in einem solchen zu weitgehender Zerkleinerung
zur Anwendung zu bringen. Im allgemeinen wird man sich hinsichtlich der Feinheit
des Korns nicht nur nach der Art des zu verarbeitenden lithiumhaltigen Materials,
sondern auch nach den sonstigen Arbeitsbedingungen, z. B. den anzuwendenden @ufschlußtemperaturen,
der gewünschten Zeitdauer, der mechanischen Art der Behandlung u. dgl., zu richten
gaben. So empfiehlt es sich z. B. bei Verarbeitung europäischer Glimme r im Drehrohrofen,
den Glimmer mit einer Feinheit entsprechend einem Siebe von etwa 26 Maschen auf
den laufenden Zentimeter zu verwenden, während z. B. bei einem höheren Feinheitsgrad,
abgesehen von größeren Flugstaubverlusten, auch die Neigung des Aufschlußgutes zu
Klumpenbildung infolge Sinterungserscheinungen im allgemeinen eine größere ist,
wodurch wiederum eine Herabsetzung der Ausbeuten an Lithium gegeben sein kann. Indessen
ist natürlich der hier angegebene Feinheitsgrad nur als ein in einem besonderen
Fall bei Verwendung eines besonderen Materials und unter besonderen Arbeitsbedingungen
als vorteilhaft befundener anzusehen, und durch die hier. nur beispielsweise angegebene
Zahl soll in keiner Weise eine Einschränkung auf irgendwelche bestimmten Feinheitsgrade
ausgedrückt werden.
Es ist bekannt, beim Aufschließen von lithiumhaltigen
Mineralien mitAlkalisulfaten die lithiumhaltigen Ausgangsstoffe in bestimmten Korngrößen,
so z. B. Lepidolith in einer Korngröße, entsprechend einem Siebe von 26 Maschen
auf den laufenden Zentimeter, anzuwenden. Es war angesichts der Verschiedenheit
des Aufschlußmittels nicht ohne weiteres vorauszusehen, daß sich beim Aufschluß
von Lepidolith, wie überhaupt von Lithiumglimmer, auch nach dem vorliegenden Verfahren
dieselbe Korngröße als besonders geeignet für einen guten Verlauf des Umsetzungsvorganges
erweisen werde.
-
Im allgemeinen empfiehlt es sich, das Magnesiumsulfat in größerer
als der auf den vorhandenen Gehalt des Minerals an Lithium und Kalium berechneten
Menge, z. B. im Überschuß von etwa 40 04 über diesen Betrag oder auch in noch größeren
Mengen, zu verwenden, womit indessen auch keineswegs eine Einschränkung auf überschüssige
Mengen bzw. Überschüsse in dem nur beispielsweise angegebenen Betrag von 40 °/o
ausgesprochen sein soll.
-
Bezüglich der Aufschlußtemperaturen wird man sich von Fall zu Fall
in erster Linie nach der Art des zu verarbeitenden lithiumhaltigen Minerals, weiterhin
aber auch nach den sonstigen Arbeitsbedingungen, z. B. dem Feinheitsgrad des Minerals,
der Art der etwaigen mechanischen Behandlung usw., zu richten haben. Beim Aufschluß
von Lithiumglimmer hat sich eine mittlere Aufschlußtemperatur von etwa 825 ° C als
im allgemeinen gut geeignet erwiesen. Es hat sich dabei gezeigt, daß es sich empfiehlt,
die Aufschlußtemperaturen innerhalb eines Intervalls zu halten, dessen Grenzen beiderseits
nicht allzuweit von der als optimal befundenen mittleren Aufschlußtemperatur entfernt
liegen und diese vorteilhaft nicht mehr als um etwa 25'
über- und unterschreiten
sollen. Vorzügliche Ergebnisse werden erhalten, wenn man den Aufschluß von Lithiumglimmer
mit Magnesiumsulfat bei einer Temperatur von etwa 8oo bis 85o ° C vollzieht.
-
Es ist bekannt, daß es sich auch beim Aufschließen von lithiumhaltigen
Mineralien, wie z. B. Lithiumglimmer, mit Alkalisulfaten empfiehlt, solche Arbeitstemperaturen
einzuhalten, welche die im einzelnen Falle gültigen Optimaltemperaturen nicht mehr
als um etwa 4- 25 unter- oder überschreiten. Es war nicht vorauszusehen, daß dieselbe
Regel auch z. B. für den Aufschluß von Lithiumglimmer bei Anwendung des von den
Alkalisulfaten in seinem sonstigen Verhalten wesentlich verschiedenen Magnesiumsulfats
und bei der durch dieses bedingten niedrigeren durchschnittlichen Arbeitstemperatur
von nur 825' gelten würde.
-
Es hat sich ferner gezeigt, daß man während des Aufschlußprozesses
vorteilhaft dauernd oder nur zeitweise eine Durchmischung des Aufschlußgutes, z.
B. vermittels geeigneter mechanischer Rührvorrichtungen, vornimmt. Besonders gute
Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn man den Aufschluß, wie auch bei dem bekannten
Aufschlußverfahren unter Anwendung von Alkalisulfat als Aufschlußmittel, im Drehrohrofen
vornimmt. Bei dieser Arbeitsweise hat man es in der Hand, durch Regelung der Umlaufgeschwindigkeit
des Drehrohres in Verbindung insbesondere mit einer geeigneten Wahl der Aufschlußtemperatur,
einer geeigneten Feinheit des Aufschlußgutes usw., in jedem Fall die der Eigenart
des Materials angepaßten denkbar besten Aufschlußbedingungen zu erzielen.
-
Nach Beendigung des z. B. während mehrerer Stunden durchgeführten
Aufschlußvorganges kann man durch Behandlung des Aufschlußgutes nach dem Erkalten
oder gegebenenfalls auch in noch heißem Zustande mit Wasser oder geeigneten .wässerigen
Flüssigkeiten oder Lösungen das gesamte Lithium als Lithiumsulfat und bei Vorhandensein
von Kalium im Ausgangsmaterial auch einen großen Teil des Kaliums als Kuliumsulfat
in Lösung erhalten. Aus der Lösung kann die Trennung des Lithiums vom Kalium in
beliebiger an sich bekannter Weise erfolgen. Die durch Auslaugen des Aufschlußgutes
erhaltenen Lösungen enthalten nur sehr wenig Magnesium sowie nur wenig Eisen und
Mangan.
-
Die geringen Mengen von Magnesium können aus der Lösung leicht durch
Ausfällung als Hydroxyd oder Carbonat, z. B. mit Hydroxyden oder Carbonaten der
Alkali- oder Erdalkalimetalle, wie z. B. mit Kalkmilch, Kalium- oder Natriumcarbonat,
Lithiumcarbonat, entfernt werden.
-
Abgesehen von dem geringeren Preise des Magnesiumsulfats bietet das
beschriebene Verfahren gegenüber dem bekannten Aufschlußverfahren unter Verwendung
von Alkalisulfaten, insbesondere Kaliumsulfat, den Vorteil, daß infolge des Umstandes,
daß der Schmelzpunkt des Magnesiumsulfats ungefähr um xoo ° höher liegt als der
des Kaliumsulfats, die Gefahr einer für den Aufschlußvorgang ungünstigen Klumpenbildung
oder des Schmelzens des Aufschlußgutes wesentlich verringert ist. Außerdem wird
noch durch das beschriebene Verfahren bei Verarbeitung von kaliumhaltigem Ausgangsmaterial
die Gewinnung des Kaliums als Sulfat in gut verkäuflicher Form ermöglicht.
-
Es ist schon vorgeschlagen worden, Calciumsulfat zusamrhen mit Natriumcarbonat,
gegebenenfalls bei. weiterer Anwesenheit von Calciumcarbonat oder von Kalk, als
Aufschlußmittel für lithiumhaltige Mineralien zu. verwenden. Indessen beträgt die
auf diese Weise erhaltene Ausbeute nie mehr als etwa 9o °/o.
-
Ferner führen die beim Auslaugen des Aufschlußproduktes
nach
diesem Verfahren in Lösung gehenden Mengen von bei der Umsetzung gebildetem Kalk
und überschüssigem Calciumsulfat beim Eindampfen der Lauge fortwährend zu störenden
Ausscheidungen, während im Gegensatz hierzu einerseits das bei dem Verfahren gemäß
der Erfindung gebildete Mag nesiumoxyd vollkommen «wasserunlöslich ist und anderseits
das überschüssige, in Lösung gehende Magnesiumsulfat wegen seiner erheblichen Löslichkeit
auch beim Einengen der Lauge in dieser gelöst bleibt. Die für den Laugevorgang aus
der Anwendung von Calciumsulfat erwachsenden Schwierigkeiten werden dadurch noch
vergrößert, daß das Calciumsulfat mit Lithiumsulfat ein schwer lösliches Doppelsalz
bildet. Beispiele i. ioo kg Lithiumglimmer mit 1,34 °/° Li und 8,3 °/0 K werden
mit 70 kg Bittersalz (40 °/° Überschuß über die theoretische Menge für Li
und K gerechnet) gemischt und mehrere Stunden unter häufigem Umrühren auf 8oo bis
850' C erhitzt. Die Masse sintert ein wenig zusammen, backt aber keineswegs
an. Nach dem Auslaugen mit Wasser erhält man eine Lösung, die das gesamte Lithium
und 28'," des Kaliums als Sulfate in Lösung enthält.
-
2. ioo kg Lithiumglimmer wird mit 40 kg wasserfreiem Mg S 04 (4o °/°
Überschuß über die theoretische Menge Li und K gerechnet) 4. bis 5 Stunden bei 85o°
unter häufigem Umrühren erhitzt. Nach dem Auslaugen mit Wasser erhält man 98011o
des Lithiums als Lithiumsulfat und 311 °,"° des Kaliums als Kaliumsulfat.