2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/pmi.2020.2.197 pmi-13382 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13382 Металлургия и обогащение Metallurgy and concentration Research of lithium sorption by KU-2-8 cation exchanger from model solutions simulating geothermal fluids in the dynamic mode Исследование сорбции лития катионитом КУ-2-8 из модельных растворов, имитирующих геотермальные теплоносители в динамическом режиме Belova Tatiana P. Белова Т. П. Belova Tatiana P. tpbel@yandex.ru 0000-0003-4089-5278 Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (Петропавловск-Камчатский, Россия) Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences (Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia) Ratchina Tatiana I. Ратчина Т. И. Ratchina Tatiana I. rti-09@mail.ru 0000-0002-6563-1386 Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (Петропавловск-Камчатский, Россия) Research Geotechnological Center, Far Eastern Branch of Russian Academy of Sciences (Petropavlovsk-Kamchatsky, Russia) 24 04 2020 2020 242 197 201 11 07 2019 11 09 2019 24 04 2020 © 2020 Т. П. Белова, Т. И. Ратчина © 2020 Tatiana P. Belova, Tatiana I. Ratchina 2020 Т. П. Белова, Т. И. Ратчина Tatiana P. Belova, Tatiana I. Ratchina Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13382

Извлечение химических соединений из гидроминерального сырья на сегодняшний день является перспективной задачей. Геотермальные месторождения в Камчатском крае нужно рассматривать как возможные источники соединений лития, бора и других химических соединений. Их экономическая эффективность обусловлена комплексностью использования ресурсов геотермальных теплоносителей. В статье приводятся данные, полученные в результате экспериментальных исследований сорбции лития катионитом КУ-2-8 из модельных растворов, имитирующих геотермальные теплоносители в динамическом режиме. Показано, что в первой фазе сорбции в результате ионного обмена происходит поглощение ионов лития и натрия водородной формой катионита вплоть до степени насыщения катионита на 78 %. После чего наблюдается вытеснение ионов лития ионами натрия. При этом получены промежуточные растворы, в которых мольное соотношение Li/Na в 80 раз больше по сравнению с исходным раствором. Для разделения натрия и лития предлагается использовать литиевую форму катионита, полученную с использованием части концентрата хлорида лития. Разделение происходит за счет вытеснения ионов лития ионами натрия. Элюат имеет мольное соотношение Li/Na = 10,4. Регенерацию проводят 1 н соляной кислотой, при этом коэффициент концентрирования хлорида натрия равен трем.

The extraction of chemical compounds from hydromineral raw materials is currently a promising objective. The geothermal deposits in the Kamchatka Territory should be considered as possible sources of lithium, boron and other chemical compounds. Their economic efficiency is justified by the complexity of the use of resources of geothermal fluids. The article presents data obtained as a result of experimental studies of lithium sorption by KU-2-8 cation exchanger from model solutions that simulate geothermal fluids in the dynamic mode. It was shown that in the first phase of sorption, ion exchange results in the absorption of lithium and sodium ions by the hydrogen form of cation exchanger up to the degree of cation exchanger saturation by 78 %. After that, the displacement of lithium ions by sodium ions is observed. The intermediate solutions were obtained in which the molar ratio of Li/Na is 80 times higher than in the initial solution. To separate sodium and lithium, it is proposed to use the lithium form of cation exchanger obtained using a portion of lithium chloride concentrate. The separation occurs due to the displacement of lithium ions by sodium ions. The effluent has a molar ratio of Li/Na = 10.4. The regeneration is carried out with 1 n hydrochloric acid, while the concentration coefficient of sodium chloride equals three.

 Ключевые слова комплексное использование геотермальные теплоносители извлечение ценных ком-понентов литий сорбция ионный обмен обменная емкость Keywords integrated use geothermal fluids extraction of valuable components lithium sorption ion exchange exchange capacity Belova T.P. The use of sorption methods for the treatment of waste thermal waters. Estestvennye i tekhnicheskie nauki. 2013. N 6 (68), p. 212-216 (in Russian). Gorev D.S., Potapov V.V. Obtaining the sol of SiO2 nanoparticles from hydrothermal solutions. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2018. N 6, p. 62-68 (in Russian). Pashkevich R.I., Chernev I.I., Shadrin A.V. Obtaining the sol of SiO2 nanoparticles from hydrothermal solutions. Razvedka i okhrana nedr. 2009. N 7, p. 37-43 (in Russian). Latkin A.S., Parshin B.E., Belova T.P., Basmanov O.L., Bezotechestvo M.L. Obtaining the sol of SiO2 nanoparticles from hydrothermal solutions. Elektricheskie stantsii. 2009. N 6, p. 42-48 (in Russian). Popov G.V., Pashkevich R.I. Kinetics of lithium ion exchange from solutions under static conditions. Bashkirskii khimicheskii zhurnal. 2018. Vol. 25. N 4, p. 46-49 (in Russian). Shulyupin A.N., Chernev I.I. Problems and prospects for the development of geothermal resources of Kamchatka. Georesursy. 2012. 1(43), p. 19-21 (in Russian). Shulyupin A.N. The stability of the operating mode of a production well in the steam hydrotherm field. Zapiski gornogo instituta. 2015. Vol. 215, p. 57-63 (in Russian). Belova T.P., Selivanova O.N. Adsorption of metal ions by sorbents composed of marine alga Saccharina bongardiana and poriferous aluminosilicates. Journal of Environmental Science and Engineering. 2012. Vol. 1. Iss. 4, p. 514-521. Belova T.P. Experimental studies in the sorptive extraction of boron and lithium from thermal waters. Journal of Volcanology and Seismology. 2017. Vol. 11. Iss. 2, p. 136-142. DOI: 10.1134/S07420463170.20026 Belova T.P., Ratchina T.I., Ershova L.S. Lithium recovery from separate of Pauzhetskaya geothermal station by sorbents on the basis of modified silicates and aluminosilicates of the deposits of Kamchatka krai. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science: 2nd International Geothermal Conference, 4-7 September 2018, Petropavlovsk-Kamchatsky, Russian Federation. 2019. Vol. 249. 012032. Lemaire J., Svecova L., Lagallarde F., Laucournet R., Thivel P. Lithium recovery from aqueous solution by sorption/desorption. Hydrometallurgy. 2014. Vol. 143, р. 1-11. DOI: 10.1016/j/hydromet.2013.11.006 Xiang W., Liang S., Zhou Z., Qin W., Fei W. Extraction of lithium from salt lake brine containing borate anion and high concentration of magnesium. Hydrometallurgy. 2016. Vol. 166, p. 9-15. DOI: 10.1016/j/hydromet.2016.08.005 Perez E., Andre M-L., Amador R.N., Hyvrard F., Borrini J., Carboni M., Meyer D. Recovery of metals from stimulant spent lithium-ion battery as organophosphonate coordination polymers in aqueous media. Journal of Hazardous Material. 2016. Vol. 317, p. 617-621. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2016.06.032 Park H., Singhal N., Jho E.H. Lithium sorption properties of HMnO in seawater and wastewater. Water Research. 2015. Vol. 87, p. 320-327. DOI: 10.1016/j.watres.2015.09.032