cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2022-1-15-26cvmet-1322Research ArticleМеталлургия цветных металловMetallurgy of Non-Ferrous MetalsИЗВЛЕЧЕНИЕ ЛИТИЯ ИЗ ПЕТАЛИТОВОЙ РУДЫ ХЛОРИДОВОЗГОНОЧНЫМ ОБЖИГОМLithium extraction from petalite ore by chloride sublimation roastingКомелинИ. М.KomelinI. M.

Комелин И.М. – вед. эксперт Центра инжиниринга промышленных технологий

119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 4

Komelin I.M. – leading expert of Industrial Technology Engineering Center

119991, Russia, Moscow, Leninkii pr., 4

komelin@mail.ruНациональный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology «MISIS»Russian Federation2022190220222811526Copyright © Комелин И.М., 20222022Комелин И.М.Komelin I.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/1322

Проведены полупромышленные испытания хлоридовозгоночной технологии извлечения лития из петалитовой руды с попутным получением цементного клинкера. Определены основные технико-экономические показатели производства карбоната лития. Метод хлоридовозгоночного обжига позволяет совместить обжиг руды и возгонку лития с процессом получения (обжигом) портландцементного клинкера. Таким образом появляется возможность распределить энергозатраты высокотемпературного обжига на гораздо больший объем продуктов – клинкер и соли лития. Извлекаемый литий в виде паров хлорида лития улавливается водным поглотительным раствором, имеющим многократно меньший объем по сравнению с объемами выщелачивающих растворов в известковой, сернокислотной или автоклавной щелочной технологиях. Соответственно уменьшаются потоки перерабатываемых растворов, что существенно экономит реактивы и энергию при их переработке, а также значительно снижает капитальные затраты на емкостное оборудование. Благодаря высокому содержанию в литиевых алюмосиликатных рудах оксидов алюминия и кремния возможно их использование в производстве цементного клинкера вместо глинистого компонента шихты.

Pilot plant tests were carried out for the technology for chloride sublimation of lithium from petalite ore with concurrent cement clinker production. Main technical and economic indicators of lithium carbonate production were determined. Chloride sublimation roasting allows combining ore roasting and lithium sublimation with the process of Portland cement clinker production (roasting). Thus, it becomes possible to distribute energy expenditure for high-temperature firing over a much larger volume of products – clinker and lithium salts. Lithium recovered in the form of lithium chloride vapors is captured by an aqueous absorption solution, which has a much smaller volume compared to the volumes of leaching solutions in lime, sulfuric acid or autoclave alkaline technologies. Correspondingly, the flows of processed solutions are reduced, which significantly saves reagents and energy during their processing and significantly reduces the capital costs of tank equipment. Due to the high content of aluminum and silicon oxides in lithium aluminosilicate ores, it is possible to use them in the production of cement clinker instead of the clay component of the charge.

литийпеталитхлоридовозгоночный обжигкарбонат литияпортландцементный клинкерцементlithiumpetalitechloride sublimation roastinglithium carbonatePortland cement clinkercementReferencesGlobal electric vehicle market 2020 and forecasts. https://www.canalys.com/newsroom/canalys-global-electricvehicle-sales-2020.Global electric vehicle market 2020 and forecasts. https://www.canalys.com/newsroom/canalys-global-electricvehicle-sales-2020.Kudryavtsev P. Lithium in nature, application, methods of extraction (review). J. Sci. Israel — Technol. Adv. 2016. Vol. 18. No. 3. P. 63—83.Kudryavtsev P. Lithium in nature, application, methods of extraction (review). J. Sci. Israel — Technol. Adv. 2016. Vol. 18. No. 3. P. 63—83.Коцупало Н.П. Перспективы получения соединений лития из природных хлоридных рассолов. Химия в интересах уст. развития. 2001. Т. 9. С. 243—253.Kotsupalo N.P. Prospects for obtaining lithium compounds from natural chloride brines. Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya. 2001. Vol. 9. P. 243—253 (In Russ.).Karrech A., Azadi M.R., Elchalakani M., Shahin M.A., Seibi A.C. A review on methods for liberating lithium from pegmatities. Miner. Eng. 2020. Vol. 145. P. 106085. DOI:10.1016/j.mineng.2019.106085.Karrech A., Azadi M.R., Elchalakani M., Shahin M.A., Seibi A.C. A review on methods for liberating lithium from pegmatities. Miner. Eng. 2020. Vol. 145. P. 106085. DOI:10.1016/j.mineng.2019.106085.Luong V.T., Kang D.J., An J.W., Kim M.J., Tran T. Factors affecting the extraction of lithium from lepidolite. Hydrometallurgy. 2013. Vol. 134—135. P. 54—61. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2013.01.015.Luong V.T., Kang D.J., An J.W., Kim M.J., Tran T. Factors affecting the extraction of lithium from lepidolite. Hydrometallurgy. 2013. Vol. 134—135. P. 54—61. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2013.01.015.https://ru.investing.com/analysis/article-200277503.https://ru.investing.com/analysis/article-200277503.Мельников B.C., Павлишин В.И., Бугаенко В.Н., Семка В.А. Редкие элементы Украины. Минерал. журн. 1998. Т. 20. No. 1. С. 92—97.Melnikov V.S., Pavlishin V.I., Bugaenko V.N., Semka V.A. Rare elements of Ukraine. Mineralogicheskii zhurnal. 1998. Vol. 20. No. 1. P. 92—97 (In Russ.).Коцупало Н.П., Рябцев А.Д., Ягольницер М.А., Маркова В.М., Ляхов Н.З. О рентабельности производства продукции при комплексной переработке литиевых руд. Минер. ресурсы России. Экономика и управление. 2008. No. 6. С. 52—56.Kotsupalo N.P., Ryabtsev A.D., Yagol’nitser M.A., Markova V.M., Lyakhov N.Z. On the profitability of the production of products in the complex processing of lithium ores. Mineral’nye resursy Rossii. Ekonomika i upravlenie. 2008. No. 6. P. 52—56 (In Russ.).Павленко Т.В., Панченко Р.Г., Омельчук А.А., Рудковская Л.М., Онищук С.В. Исследование петалитовой руды Полоховского месторождения в качестве сырья для получения гидроалюмината лития. Минер. журн. (Украина). 2005. Т. 27. No. 4. C. 70—75.Pavlenko T.V., Panchenko R.G., Omel’chuk A.A., Rudkovskaya L.M., Onishchuk S.V. Research of petalite ore from the Polokhovskoye deposit as a raw material for obtaining lithium hydroaluminate. Mineralogicheskii zhurnal (Ukraina). 2005. Vol. 27. No. 4. P. 70—75 (In Russ.).Хедер Р., Нильсен Р., Херре М. В сб.: Литий. М.: Изд-во иностр. лит., 1954. С. 5—22.Kheder R., Nil’sen R., Kherre M. In: Lithium. Moscow: Izdatel’stvo inostrannoi literatury, 1954. P. 5—22 (In Russ.).Фурман А.А. Неорганические хлориды. М.: Химия, 1980. С. 30—31.Furman A.A. Inorganic chlorides. Moscow: Khimiya, 1980. Р. 30—31 (In Russ.).Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1973. С. 589—599. Zelikman A.N., Meerson G.A. Metallurgy of rare metals. Moscow: Metallurgiya, 1973. P. 589—599 (In Russ.).Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1973. С. 589—599. Zelikman A.N., Meerson G.A. Metallurgy of rare metals. Moscow: Metallurgiya, 1973. P. 589—599 (In Russ.).Плющев В.Е., Степин Б.Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. М.: Химия, 1970. Plyushchev V.E., Stepin B.D. Chemistry and technology of lithium, rubidium and cesium compounds. Moscow: Khimiya, 1970 (In Russ.).Плющев В.Е., Степин Б.Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. М.: Химия, 1970. Plyushchev V.E., Stepin B.D. Chemistry and technology of lithium, rubidium and cesium compounds. Moscow: Khimiya, 1970 (In Russ.).Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. Литий, его химия и технология. М.: Атомиздат, 1960. Ostroushko Yu.I., Buchikhin P.I., Alekseeva V.V. Lithium, its chemistry and technology. Moscow: Atomizdat, 1960 (In Russ.).Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. Литий, его химия и технология. М.: Атомиздат, 1960. Ostroushko Yu.I., Buchikhin P.I., Alekseeva V.V. Lithium, its chemistry and technology. Moscow: Atomizdat, 1960 (In Russ.).Barbosa L., González J.A., Ruiz M. Extraction of lithium from β-spodumene using chlorination roasting with calcium chloride. Thermochim. Acta. 2015. Vol. 605. P. 63—67. DOI:10.1016/J.TCA.2015.02.009.Barbosa L., González J.A., Ruiz M. Extraction of lithium from β-spodumene using chlorination roasting with calcium chloride. Thermochim. Acta. 2015. Vol. 605. P. 63—67. DOI:10.1016/J.TCA.2015.02.009.Barbosa L.I., Valente G., Orosco R.P., González J.A. Lithium extraction from β-spodumene through chlorination with chlorine gas. Miner. Eng. 2014. No. 56. P. 29—34. DOI:10.1016/j.mineng.2013.10.026.Barbosa L.I., Valente G., Orosco R.P., González J.A. Lithium extraction from β-spodumene through chlorination with chlorine gas. Miner. Eng. 2014. No. 56. P. 29—34. DOI:10.1016/j.mineng.2013.10.026.Barbosa L.I., Valente N.G., González J.A. Kinetic study on the chlorination of β-spodumene for lithium extraction with Cl2 gas. Thermochim. Acta. 2013. Vol. 557. P. 61—67. https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.01.033.Barbosa L.I., Valente N.G., González J.A. Kinetic study on the chlorination of β-spodumene for lithium extraction with Cl2 gas. Thermochim. Acta. 2013. Vol. 557. P. 61—67. https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.01.033.Dessemond C., Lajoie-Leroux F., Soucy G., Laroche N., Magnan J.-F. Revisiting the traditional process of spodumene conversion and impact on lithium extraction. In: Proc. first global conf. on extractive metallurgy «Extraction 2018». https://www.springerprofessional.de/role-of-researchin-non-ferrous-metallurgy-development-peter-hay/16053728?fulltextView=true.Dessemond C., Lajoie-Leroux F., Soucy G., Laroche N., Magnan J.-F. Revisiting the traditional process of spodumene conversion and impact on lithium extraction. In: Proc. first global conf. on extractive metallurgy «Extraction 2018». https://www.springerprofessional.de/role-of-researchin-non-ferrous-metallurgy-development-peter-hay/16053728?fulltextView=true.Yan Q., Li Xinhai, Zhixing Wang, Wang J., Huajun Guo, Qi-yang Hu, Peng W., Xi-fei Wu. Extraction of lithium from lepidolite using chlorination roasting-water leaching process. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2012. Vol. 22 (7). P. 1753—1759. DOI:10.1016/S1003-6326(11)61383-6.Yan Q., Li Xinhai, Zhixing Wang, Wang J., Huajun Guo, Qi-yang Hu, Peng W., Xi-fei Wu. Extraction of lithium from lepidolite using chlorination roasting-water leaching process. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2012. Vol. 22 (7). P. 1753—1759. DOI:10.1016/S1003-6326(11)61383-6.Zhang X., Aldahri T., Tan X., Liu W., Zhang L., Tang S. Efficient co-extraction of lithium, rubidium, cesium and potassium from lepidolite by process intensification of chlorination roasting. Chem. Eng. Process.: Process Intensif. 2020. Vol. 147. P. 107777. https://doi.org/10.1016/j.cep.2019.107777.Zhang X., Aldahri T., Tan X., Liu W., Zhang L., Tang S. Efficient co-extraction of lithium, rubidium, cesium and potassium from lepidolite by process intensification of chlorination roasting. Chem. Eng. Process.: Process Intensif. 2020. Vol. 147. P. 107777. https://doi.org/10.1016/j.cep.2019.107777.Xing Z., Cheng G., Yang H., Xue X., Jiang P. Mechanism and application of the ore with chlorination treatment: A review. Miner. Eng. 2020. Vol. 154. P. 106404. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106404.Xing Z., Cheng G., Yang H., Xue X., Jiang P. Mechanism and application of the ore with chlorination treatment: A review. Miner. Eng. 2020. Vol. 154. P. 106404. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106404.Margarido F., Vieceli N., Durão F., Guimarães C., Nogueira C.A. Minero-metallurgical processes for lithium recovery from pegmatitic ores. Comun. Geol. 2014. Vol. 101. Especial II. P. 795—798.Margarido F., Vieceli N., Durão F., Guimarães C., Nogueira C.A. Minero-metallurgical processes for lithium recovery from pegmatitic ores. Comun. Geol. 2014. Vol. 101. Especial II. P. 795—798.Fosu A.Y., Kanari N., Vaughan J., Chagnes A. Literature review and thermodynamic modelling of roasting processes for lithium extraction from spodumene. Metals. 2020. Vol. 10. P. 1312. DOI:10.3390/met10101312.Fosu A.Y., Kanari N., Vaughan J., Chagnes A. Literature review and thermodynamic modelling of roasting processes for lithium extraction from spodumene. Metals. 2020. Vol. 10. P. 1312. DOI:10.3390/met10101312.Zhang X., Aldahri T., Tan X., Liu W., Zhang L., Tang S. Efficient co-extraction of lithium, rubidium, cesium and potassium from lepidolite by process intensification of chlorination roasting. Chem. Eng. Process. 2020. Vol. 47. P. 107777. DOI:10.1016/j.cep.2019.107777.Zhang X., Aldahri T., Tan X., Liu W., Zhang L., Tang S. Efficient co-extraction of lithium, rubidium, cesium and potassium from lepidolite by process intensification of chlorination roasting. Chem. Eng. Process. 2020. Vol. 47. P. 107777. DOI:10.1016/j.cep.2019.107777.Yan Q., Li X., Wang Z., Wu X., Guo H., Hu Q., Peng W. Wang J. Extraction of valuable metals from lepidolite. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 117. P. 116—118. DOI:10.1016/J.HYDROMET.2012.02.004.Yan Q., Li X., Wang Z., Wu X., Guo H., Hu Q., Peng W. Wang J. Extraction of valuable metals from lepidolite. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 117. P. 116—118. DOI:10.1016/J.HYDROMET.2012.02.004.Luong V.T., Kang D.J., An J.W., Kim M.J., Tran T. Factors affecting the extraction of lithium from lepidolite. Hydrometallurgy. 2013. Vol. 134. P. 54—61. DOI:10.1016/J.HYDROMET.2013.01.015.Luong V.T., Kang D.J., An J.W., Kim M.J., Tran T. Factors affecting the extraction of lithium from lepidolite. Hydrometallurgy. 2013. Vol. 134. P. 54—61. DOI:10.1016/J.HYDROMET.2013.01.015.Zhang X., Aldahri T., Xiumin T., Liu W., Zhang L., Tang S. Efficient co-extraction of lithium, rubidium, cesium and potassium from lepidolite by process intensification of chlorination roasting. Chem. Eng. Process. 2020. Vol. 147. P. 107777. DOI:10.1016/j.cep.2019.107777.Zhang X., Aldahri T., Xiumin T., Liu W., Zhang L., Tang S. Efficient co-extraction of lithium, rubidium, cesium and potassium from lepidolite by process intensification of chlorination roasting. Chem. Eng. Process. 2020. Vol. 147. P. 107777. DOI:10.1016/j.cep.2019.107777.Сорокина В.С., Резник И.Д. Термодинамический анализ процесса хлоридовозгонки Pb, Zn, Cu, Au, Ag и Fe. Цветные металлы. 1969. No. 8. С. 34—38.Sorokina V.S., Reznik I.D. Thermodynamic analysis of the process of chloride sublimation of Pb, Zn, Cu, Au, Ag, and Fe. Tsvetnye Metally. 1969. No. 8. P. 34—38 (In Russ.).Кудельман Б., Гасанова А., Маифаимов А. Хлорирующий обжиг в производстве строительных материалов. Ташкент: Мехнат, 1989.Kudel’man B., Gasanova A., Maifaimov A. Chlorinating roasting in the production of building materials. Tashkent: Mekhnat, 1989 (In Russ.).Мовсесов Э.Е. Использование хлорсодержащих отходов в производстве цемента. Цветные металлы. 1986. No. 7. С. 91—92.Movsesov E.E. Use of chlorine-containing waste in the production of cement. Tsvetnye Metally. 1986. No. 7. P. 91—92 (In Russ.).Кулифеев В.К., Миклушевский В.В., Ватулин И.И. Литий. М.: МИСиС, 2006.Kulifeev V.K., Miklushevskii V.V., Vatulin I.I. Lithium. Moscow: MISIS, 2006 (In Russ.).Коцупало Н.П. Перспективы получения соединений лития из природных хлоридных рассолов. Химия в интересах уст. развития. 2001. No. 9. С. 243—253.Kotsupalo N.P. Prospects for obtaining lithium compounds from natural chloride brines. Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya. 2001. No. 9. P. 243—253 (In Russ.).Рябцев А.Д. Гидроминеральное сырье — неисчерпаемый источник лития в XXI веке. Изв. Томск. политех. ун-та. 2004. Т. 307. No. 7. С. 64—70.Ryabtsev A.D. Hydro-mineral raw materials are an inexhaustible source of lithium in the 21st century. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2004. Vol. 307. No. 7. P. 64—70 (In Russ.).Справочник по растворимости солевых систем. Т. 1. М.-Л.: Госхимиздат, 1953.Handbook on the solubility of salt systems. Vol. 1. Moscow; Leningrad: Goskhimizdat, 1953 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.