Extraction of Lithium from β-Spodumene via Ion Exchange in Molten Sodium Salts

R. V. Kulumbegov; Кулумбегов Р. В.; L. M. Delitsyn; Делицын Л. М.; I. A. Belyaev; Беляев И. А.; N. N. Klimenko; Клименко Н. Н.; A. B. Tarasenko; Тарасенко А. Б.; O. S. Popel’; Попель О. С.

doi:10.31857/S0002337X23080092

Extraction of Lithium from β-Spodumene via Ion Exchange in Molten Sodium Salts

Authors: Kulumbegov R.V.¹, Delitsyn L.M.¹, Belyaev I.A.¹, Klimenko N.N.¹^,2, Tarasenko A.B.¹, Popel’ O.S.¹
Affiliations:
1. Institute of High Temperatures Scientific Association (IVTAN), Russian Academy of Sciences
2. Mendeleev University of Chemical Technology
Issue: Vol 59, No 8 (2023)
Pages: 951-956
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/231978
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23080092
EDN: https://elibrary.ru/HZWXNU
ID: 231978

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

In this paper, we report a process for lithium extraction from spodumene raw materials. We demonstrate that a promising approach for processing spodumene is sintering with sodium acetate. In the reaction between these components, the crystal structure of spodumene remains intact. Ion exchange reaction between CH3СOONa⋅3Н2О and LiAlSi2O6 yields water-soluble sodium acetate and water-insoluble sodium aluminosilicate (NaAlSi2O6). The sodium acetate dissolved in water is converted to lithium carbonate by adding a Na2CO3 solution. The lithium carbonate precipitate is essentially free of foreign impurities. We analyze the effect of process parameters on the degree of Li+ extraction from spodumene.

Keywords

spodumene, lithium carbonate, sodium acetate

References

Пожарский А.Ф., Рябцова О.В. Литий и магнийорганические соединения нафталинового ряда в органическом синтезе // Успехи химии. 2006. Т. 75. № 8. С. 791–819. https://doi.org/10.1070/rc2006v075n08abeh003611
Вагизов А.М., Хусаинова Г.Р., Ахметов И.Г., Сахабутдинов А.Г. Сополимеризация бутадиена-1,3 и стирола под действием Н-бутиллития в присутствии аминосодержащего модификатора в гексане // Журн. прикл. химии. 2016. Т. 89. № 1. С. 95–102. https://doi.org/10.47664/0022-9466-2020-79-4-174-179
Swain B. Recovery and Recycling of Lithium: A Review // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 172. P. 388–403. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2016.08.031
Song Y., Zha Z. Recovery of Lithium from Spent Lithium-ion Batteries Using Precipitation and Electrodialysis Techniques // Sep. Purif. Technol. 2018. V. 206. P. 335–342. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.06.022
Yu J., He Y., Ge Z., Li H., Xie W., Wang S. A Promising Physical Method for Recovery of LiCoO2 and Graphite from Spent Lithium-ion Batteries: Grinding Flotation // Sep. Purif. Technol. 2018. V. 190. P. 45–52. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.08.049
Kuang G., Liu Y., Li H., Xing S., Li F., Guo H. Extraction of Lithium from β-Spodumene Using Sodium Sulfate Solution // Hydrometallurgy. 2018. V. 177. P. 49–56. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.02.015
Наумов А.В. Литий: Сверхвозможности суперметалла // Редкие земли. 2016. Вып. 2(7). С. 140–149.
Юсупов Т.С., Исупов В.П. и др. Исследование вещественного состава и разделимости минералов техногенного сырья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2014. № 6. С. 144–150.
Владимиров А.Г., Ляхов Н.З., Загорский В.Е., Макагон В.М. и др. Литиевые месторождения сподуменовых пегматитов Сибири // Химия в интересах устойчивого развития. 2012. № 20. С. 3–20.
Морозова Л.Н. Колмозёрское литиевое месторождение редкометальных пегматитов: новые данные по редкоэлементному составу (Кольский полуостров) // Литосфера. 2018. Т. 18. № 1. С. 82–98. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-1-082-098
Морозова Л.Н., Серов П.А., Кунакузин Е.Л., Борисенко Е.С. и др. Кольский редкометальный пегматитовый пояс: основные черты геологического строения // Тр. Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. 2020. T. 17. С. 374–378. https://doi.org/10.31241/FNS.2020.17.071
Кулифеев В.К., Миклушевский В.В., Ватулин И.И. Литий. М.: МИСИС, 2006. С. 126–127.
Остроушко Ю.И., Бучихин П.И., Алексеева В.В. и др. Литий, его химия и технология. М.: Атомиздат, 1960. С. 201.
Nasim Kh. Salakjani Pritam Singh, Aleksandar N. Nikoloski. Acid Roasting of Spodumene: Microwave vs. Conventional Heating // Miner. Eng. 2019. V. 138. P. 161–167. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.05.003
Rosales G.D., Resentera A.C., Gonzalez J.A., Wuilloudb R.G., Rodriguez M.H. Efficient Extraction of Lithium from β-Spodumene by Direct Roasting with NaF and Leaching // Chem. Eng. Res. Design. 2019. V. 150. P. 320–326. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2019.08.009
Resentera A.C., Esquivel M.R., Rodriguez M.H. Low-Temperature Lithium Extraction from α-Spodumene with NH4HF2: Modeling and Optimization by Least Squares and Artificial Neural Networks // Chem. Eng. Res. Design. 2021. V. 167. P. 73–83. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2020.12.023
Yunfeng S., Tianyu Zh., Lihua He, Zhongwei Zh., Xuheng Li. A Promising Approach for Directly Extracting Lithium from α-Spodumene by Alkaline Digestion and Precipitation as Phosphate // Hydrometallurgy. 2019. V. 189. P. 105141. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2019.105141
Делицын Л.М., Кулумбегов Р.В., Синельщиков В.А., Попель О.С., Сульман М.Г. Ликвационная плавка системы LiAlSi2O6–Na2SO4–NaF как метод получения фторида лития // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 10. С. 1101–1110. https://doi.org/10.31857/S0002337X22100062
Mohammad R., Shihua H., Sagzhanov D., Behzad Vaziri Hassa, Tania M. Slawecki, Dinesh Agrawal, Hamid Akbari, Robert Mensah-Biney. Microwave-Assisted Calcination of Spodumene for Efficient, Low-Cost and Environmentally Friendly Extraction of Lithium // Powder Technol. 2022. V. 397. P. 116992. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.11.036
Gasafi E., Pardemann R. Processing of Spodumene Concentrates in Fluidized-Bed Systems // Miner. Eng. 2020. V. 148. P. 106205. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106205
Rosales G.D., María del Carmen Ruiz, Rodriguez M.H. Novel Process for the Extraction of Lithium from β-Spodumene by Leaching with HF // Hydrometallurgy. 2014. V. 147–148. P. 1–6. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.04.009
Плющев В.Е., Степин Б.Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. М.: Химия, 1970. С. 407.
Плющев В.Е. Исследование взаимодействия минералов, содержащих редкие щелочные элементы, с солями и окислами в процессах спекания и сплавления. О взаимодействие сподумена с сульфатом натрия // Химия и хим. технология. 1961. № 3. С. 463–470.
Большаков К.А. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч. 1. Изд. 2-е. М.: Высш. школа, 1976. С. 58.