Světová poptávka po těžbě lithia roste každým dnem a je poháněna zejména zvýšeným využitím lithia v nových technologiích baterií pro spotřební elektroniku a elektromobily. I když jste o lithiových bateriích pravděpodobně již slyšeli, možná vás přesto zajímá, odkud se všechno to lithium bere a jak se vyrábí. Pokud ano, možná se ptáte: „Co je to těžba lithia a jak probíhá?“
Těžba a zpracování lithia mohou do značné míry záviset na zdroji kovu, proto se v tomto článku podíváme na některé z typičtějších strategií výroby lithia a jejich srovnání.
Co je to těžba lithia?
Lithium je vysoce reaktivní alkalický kov, který nabízí vynikající tepelnou a elektrickou vodivost. Díky těmto vlastnostem je obzvláště užitečné pro výrobu skla, vysokoteplotních maziv, chemikálií, léčiv a lithium-iontových baterií pro elektromobily a spotřební elektroniku. Kvůli své vysoké reaktivitě se však čisté elementární lithium v přírodě nevyskytuje, ale je přítomno jako součást solí nebo jiných sloučenin. Stejně tak je většina komerčního lithia dostupná ve formě uhličitanu lithného, což je poměrně stabilní sloučenina, kterou lze snadno přeměnit na jiné soli nebo chemikálie.
Soli lithia se nacházejí v podzemních ložiscích solanky, minerální rudy a jílu a také v mořské vodě a solance/vodě z geotermálních vrtů. Podle definice je extrakce lithia soubor chemických procesů, při nichž je lithium izolováno ze vzorku a převedeno na prodejnou formu lithia, zpravidla stabilní, ale snadno přeměnitelnou sloučeninu, jako je uhličitan lithný. Většina procesů extrakce lithia zahrnuje určitou formu těžby, aby se dosáhlo podzemních ložisek minerálů bohatých na lithium nebo solanek.
Přestože je lithium poměrně hojně zastoupeno na souši i v moři, pouze několik zdrojů je považováno za ekonomicky životaschopné. Očekává se, že se to v příštích letech změní, protože nové technologie učiní těžbu z alternativních zdrojů lithia nákladově konkurenceschopnější.
Jak probíhá těžba lithia?
Komerční lithium vzniká ze dvou hlavních zdrojů: z podzemních ložisek solanek a z ložisek minerálních rud. Metody těžby a zpracování lithia se liší v závislosti na zdrojovém materiálu a zahrnují následující:
Konvenční těžba lithia ze solanek
Převážná část dnešního lithia se získává ze zásobníků kapalných solanek, které se nacházejí pod solnými pláněmi, tzv. salary, z nichž většina se nachází na jihozápadě Jižní Ameriky a v Číně. Mezi další zdroje solanky bohaté na lithium patří geotermální solanky a solanky z ropných polí, kterými se zabýváme níže.
Získávání lithia ze solanky je obvykle jednoduchý, ale zdlouhavý proces, který může trvat několik měsíců až několik let. Pro přístup k podzemním ložiskům solanky je třeba provést vrty a solanka se poté čerpá na povrch a rozvádí do odpařovacích rybníků. Solanka zůstává v odpařovacím jezírku po dobu několika měsíců nebo let, dokud se většina obsahu kapalné vody neodstraní slunečním odpařováním. Solanky jsou velmi koncentrované a kromě lithia obvykle obsahují také draslík a sodík. Zařízení obvykle provozují několik velkých odpařovacích rybníků různého stáří a mohou získávat další kovy (např. draslík) z mladších rybníků, zatímco čekají, až obsah lithia dosáhne koncentrace optimální pro další zpracování. V některých případech se ke koncentraci lithného solného roztoku používá reverzní osmóza (RO), aby se urychlil proces odpařování.
Jakmile solný roztok v odpařovacím rybníku dosáhne ideální koncentrace lithia, je solný roztok přečerpán do zařízení na získávání lithia k extrakci. Tento proces se liší v závislosti na složení solného pole, ale obvykle zahrnuje následující kroky:
- Předúprava. V tomto kroku se obvykle používá filtrace a/nebo čištění iontovou výměnou (IX), aby se ze solanky odstranily veškeré kontaminanty nebo nežádoucí složky.
- Chemická úprava. Dále může být použita řada chemických rozpouštědel a činidel k izolaci žádoucích produktů a vedlejších produktů srážením.
- Filtrace. Solanka se poté filtruje, aby se oddělily vysrážené pevné látky.
- Výroba prodejného lithia. Solanka se nakonec upraví činidlem, jako je uhličitan sodný, za vzniku uhličitanu lithného, a produkt se poté filtruje a suší za účelem prodeje. V závislosti na požadovaném produktu lze použít různá činidla k výrobě dalších běžně prodávaných forem lithia, jako je hydroxid lithný, chlorid lithný, bromid lithný a butylalithium.
Po dokončení procesu extrakce lithia se zbývající solankový roztok vrací do podzemní nádrže.
Přestože tvoří relativně malý podíl světové produkce lithia, z ložisek minerálních rud se ročně získá téměř 20 tun lithia. Dobře 100 různých minerálů obsahuje určité množství lithia, avšak pouze pět z nich se aktivně těží pro výrobu lithia. Patří mezi ně spodumen, který je zdaleka nejrozšířenější, dále lepidolit, petalit, amblygonit a eukryptit.
Ložiska minerálních rud jsou často bohatší na obsah lithia než solanky, jejich zpřístupnění je však nákladné, protože se musí těžit z tvrdých hornin. Vzhledem k dodatečné spotřebě energie, chemikálií a materiálů při získávání lithia z minerální rudy může být tento proces dvakrát dražší než získávání ze solanek, což je faktor, který přispívá k jeho menšímu podílu na trhu.
Postup získávání lithia z rudy se může lišit v závislosti na konkrétním ložisku daného minerálu. Obecně proces zahrnuje vyjmutí minerálního materiálu ze země a jeho následné zahřátí a rozmělnění. Rozdrcený minerální prášek se kombinuje s chemickými reakčními látkami, jako je kyselina sírová, poté se suspenze zahřívá, filtruje a odpařováním koncentruje za vzniku prodejného uhličitanu lithného, přičemž vzniklá odpadní voda se upravuje pro opětovné použití nebo likvidaci.
Další procesy získávání lithia
Kromě solanky ze salaru a minerální rudy lze lithium získávat z několika dalších zdrojů, i když tato výroba není v současné době rozšířená. Mezi tyto další zdroje lithia patří:
- Hektoritový jíl. Rozsáhlý výzkum a vývoj byl investován do vývoje účinných technik zpracování jílu, včetně kyselého, alkalického, chloridového a síranového loužení, jakož i disagregace vodou a hydrotermální úpravy. Dosud se žádná z těchto technologií neprokázala jako ekonomicky životaschopná pro získávání lithia z jílu.
- Mořská voda. Odhaduje se, že v našich oceánech se nacházejí stovky miliard tun lithia, což z nich činí atraktivní zdroj pro uspokojení budoucí poptávky po lithiu. Zatímco stávající procesy – včetně procesu extrakce koprecipitací a hybridního procesu IX-sorpce – úspěšně extrahují lithium z mořské vody, novější membránové technologie jsou větším příslibem pro snížení nákladů na extrakci z mořské vody.
- Recyklované solanky z energetických zařízení. Snahy o získávání lithia z geotermálních solanek získávají na popularitě s tím, jak roste celosvětová poptávka po lithiu a jak se objevují nové technologie. Používané postupy navazují na konvenční extrakci solanky, i když mohou být upraveny podle obsahu solankového proudu.
- Recyklovaná solanka z ropných polí. Získávání lithia ze solanek z ropných polí je technicky jen jinou formou konvenční extrakce solanky, s rozdílem zdroje solanky.
- Recyklovaná elektronika. Recyklace lithiových baterií skutečně nesplňuje definici těžby, nicméně s rostoucí poptávkou se recyklace lithium-iontových baterií stane stále cennějším zdrojem tohoto kovu.
Když každý z těchto zdrojů představuje potenciálně cenný zdroj lithia, technologie pro získávání solanky z nich zatím nejsou natolik vyvinuté, aby byly nákladově efektivní nebo životaschopnou alternativou těžby solanky nebo těžby minerální rudy.
Může společnost SAMCO pomoci?
SAMCO má více než 40 let zkušeností s hledáním vhodných řešení úpravy solanky a vody, která pomáhají snižovat náklady a objem odpadu a zároveň zvyšovat výnosy z produkce lithia. Chcete-li získat další informace nebo nás kontaktovat, kontaktujte nás zde a domluvte si konzultaci s inženýrem nebo si vyžádejte cenovou nabídku. Provedeme vás kroky k vypracování vhodného řešení a reálných nákladů pro vaše potřeby v oblasti zpracování lithia a systému.
Chcete-li se dozvědět více o inovativních technologiích společnosti SAMCO, které běžně používáme pro zařízení na výrobu lithia, navštivte naši stránku o získávání, změkčování a čištění solanky a lithia.
Chcete-li se dozvědět více o získávání lithia, přečtěte si tyto další články na blogu, které by vás mohly zajímat:
- Kolik stojí získání lithia z geotermální solanky nebo drcené rudy?
- Nejlepší společnosti pro získávání lithia z geotermálního solného roztoku a dalších proudů produkované vody
- Je možné získat lithium z mořské vody?
- Jaký je nejlepší způsob získávání lithia z geotermálního solného roztoku?
- Jak zvýšit koncentraci lithia a jeho získávání z proudů solného roztoku?
- Jak se těžba solného roztoku používá pro získávání lithia?