A világ lítium-kitermelés iránti kereslete napról napra nő, és különösen az új fogyasztói elektronikai akkumulátortechnológiák és az elektromos autók lítium-felhasználásának növekedése hajtja. Bár valószínűleg már hallott a lítium akkumulátorokról, talán még mindig szeretné tudni, honnan származik ez a sok lítium, és hogyan állítják elő. Ha igen, akkor talán azt kérdezi, hogy “mi az a lítium kinyerése és hogyan működik?”
A lítium kinyerése és feldolgozása nagyban függhet a fém forrásától, ezért ebben a cikkben megnézünk néhány tipikus lítiumgyártási stratégiát és azok összehasonlítását.
Mi a lítium kinyerése?
A lítium egy erősen reaktív alkálifém, amely kiváló hő- és elektromos vezetőképességgel rendelkezik. Ezek a tulajdonságai különösen hasznossá teszik az üveg, a magas hőmérsékletű kenőanyagok, a vegyi anyagok, a gyógyszerek, valamint az elektromos autókban és a szórakoztató elektronikában használt lítiumion-akkumulátorok gyártásához. Nagyfokú reakcióképessége miatt azonban tiszta elemi lítium nem fordul elő a természetben, hanem sók vagy más vegyületek alkotórészeként van jelen. Hasonlóképpen, a legtöbb kereskedelmi lítium lítium-karbonát formájában áll rendelkezésre, amely viszonylag stabil vegyület, amely könnyen átalakítható más sókká vagy vegyi anyagokká.
A lítiumsók megtalálhatók a sósav, ásványi érc és agyag földalatti lelőhelyein, valamint a tengervízben és a geotermikus kutak sósavában/vizében. Definíció szerint a lítiumkivonás olyan kémiai folyamatok összessége, amelyek során a lítiumot izolálják egy mintából, és átalakítják a lítium eladható formájává, általában egy stabil, de könnyen átalakítható vegyületté, például lítium-karbonáttá. A legtöbb lítium-kitermelési eljárás valamilyen formában bányászattal jár, hogy elérjék a lítiumban gazdag ásványok vagy sósvizek földalatti lelőhelyeit.
Míg a lítium meglehetősen bőséges mind a szárazföldön, mind a tengerben, csak néhány forrás tekinthető gazdaságilag életképesnek. Ez várhatóan változni fog az elkövetkező években, mivel az új technológiák révén az alternatív lítiumforrásokból történő kitermelés költséghatékonyabbá válik.
Hogyan működik a lítium kitermelése?
A kereskedelmi lítium két fő forrásból származik: földalatti sólétesítményekből és ásványi érctelepekről. A lítium kitermelésének és feldolgozásának módszerei a forrásanyagtól függően változnak, és a következőkre terjednek ki:
Hagyományos lítiumsóoldat-kitermelés
A mai lítium túlnyomó részét folyékony sóoldat-tározókból nyerik ki, amelyek sós lapályok, úgynevezett szalárok alatt találhatók, és amelyek többsége Dél-Amerika délnyugati részén és Kínában található. További lítiumban gazdag sósvízkészletek közé tartoznak a geotermikus és olajmezők sósvizei, amelyekkel az alábbiakban foglalkozunk.
A lítiumsósvíz kinyerése általában egyszerű, de hosszadalmas folyamat, amely néhány hónaptól néhány évig is eltarthat. Fúrásokra van szükség a földalatti sósavlelőhelyek eléréséhez, majd a sósavat a felszínre szivattyúzzák, és elpárologtató tavakba juttatják. A sóoldat hónapokig vagy évekig marad a párologtatómedencében, amíg a folyadék víztartalom nagy része el nem távozik a napenergia párolgása révén. A sóoldatok nagyon koncentráltak, és a lítium mellett jellemzően káliumot és nátriumot is tartalmaznak. A létesítmények általában több nagy, különböző korú párolgási tavat üzemeltetnek, és a fiatalabb tavakból más fémeket (pl. káliumot) is kinyerhetnek, miközben arra várnak, hogy a lítiumtartalom elérje a további feldolgozáshoz optimális koncentrációt. Egyes esetekben fordított ozmózist (RO) alkalmaznak a lítiumsóoldat koncentrálására, hogy felgyorsítsák a párologtatási folyamatot.
Amikor a párolgótóban lévő sóoldat elérte az ideális lítiumkoncentrációt, a sóoldatot a lítium kinyerésére szolgáló létesítménybe szivattyúzzák. Ez a folyamat a sómező összetételétől függően változik, de általában a következő lépésekkel jár:
- Előkezelés. Ez a lépés általában szűrést és/vagy ioncserés (IX) tisztítást alkalmaz a szennyező anyagok vagy nem kívánt összetevők eltávolítására a sóoldatból.
- Kémiai kezelés. Ezután kémiai oldószerek és reagensek sorozata alkalmazható a kívánatos termékek és melléktermékek kiválással történő izolálására.
- Szűrés. A sóoldatot ezután szűrik, hogy kiválasszák a kicsapódott szilárd anyagokat.
- Értékesíthető lítium előállítása. A sóoldatot végül egy reagenssel, például nátrium-karbonáttal kezelik, hogy lítium-karbonátot képezzenek, majd a terméket szűrik és szárítják értékesítés céljából. A kívánt terméktől függően különböző reagenseket lehet alkalmazni a lítium más, általánosan értékesített formáinak, például lítium-hidroxid, lítium-klorid, lítium-bromid és butil-lítium előállítására.
A lítium-kivonási folyamat befejezése után a maradék sós oldatot visszavezetik a földalatti tározóba.
Kemény kőzet / szpodumen lítiumkinyerés
Míg a világ lítiumtermelésének viszonylag kis hányadát teszik ki, az ásványi érclelőhelyek évente közel 20 tonna lítiumot termelnek. Jóval több mint 100 különböző ásvány tartalmaz valamilyen mennyiségű lítiumot, azonban csak ötöt bányásznak aktívan lítiumtermelés céljából. Ezek közé tartozik a spodumen, amely messze a leggyakoribb, valamint a lepidolit, a petalit, az amblygonit és az eukriptit.
Az ásványi érclelőhelyek gyakran gazdagabbak lítiumtartalomban, mint a sósvizek, azonban a hozzáférésük költséges, mivel kemény kőzetformációkból kell bányászni őket. A lítium ásványi ércből történő kinyerése során felmerülő többlet energiafogyasztás, vegyszerek és anyagok miatt az eljárás kétszer annyiba kerülhet, mint a sósavval történő kinyerés, ami hozzájárult a lítium kisebb piaci részesedéséhez.
A lítium ércből történő kinyerésének folyamata az adott ásványi lelőhelytől függően változhat. Általában az eljárás során az ásványi anyagot kiveszik a földből, majd felmelegítik és porlasztják. A zúzott ásványi port kémiai reagensekkel, például kénsavval egyesítik, majd az iszapot felmelegítik, megszűrik és egy bepárlási folyamaton keresztül koncentrálják, hogy eladható lítium-karbonátot képezzen, míg a keletkező szennyvizet újrafelhasználás vagy ártalmatlanítás céljából kezelik.
Más lítium-kitermelési eljárások
A szósósavakon és ásványérceken kívül néhány más forrásból is előállítható lítium, bár az ilyen termelés jelenleg még nem elterjedt. Ezek az egyéb lítiumforrások a következők:
- Hektorit agyag. Kiterjedt kutatás-fejlesztést fektettek a hatékony agyagfeldolgozási technikák kifejlesztésébe, beleértve a savas, lúgos, kloridos és szulfátos kioldást, valamint a vízbontást és a hidrotermikus kezelést. A mai napig e technológiák egyike sem bizonyult gazdaságilag életképesnek a lítium agyagból történő kinyerésére.
- Tengeri víz. Becslések szerint több százmilliárd tonna lítium található az óceánjainkban, ami vonzó forrássá teszi azokat a jövőbeli lítiumigény kielégítésére. Míg a meglévő eljárások – beleértve a ko-leválasztásos extrakciós eljárást és a hibrid IX-szorpciós eljárást – sikeresen extrahálták a lítiumot a tengervízből, az újabb membrántechnológiák ígéretesebbnek mutatkoznak a tengervíz kinyerési költségeinek csökkentésére.
- Energiaerőművekből származó újrahasznosított sóoldatok. A lítium geotermikus sósvizekből történő kinyerésére irányuló erőfeszítések egyre népszerűbbek, mivel világszerte nő a lítium iránti kereslet és új technológiák jelennek meg. Az alkalmazott eljárások a hagyományos sóoldat-kivonást követik, bár a sóoldatáram tartalma alapján kiigazíthatók.
- Visszanyert olajmezői sóoldat. A lítium kinyerése olajmezők sósvizéből technikailag csak egy másik formája a hagyományos sósvíz-kitermelésnek, a különbség a sósvíz forrása.
- Újrahasznosított elektronika. A lítium akkumulátorok újrahasznosítása nem igazán felel meg a kitermelés definíciójának, azonban a kereslet növekedésével a lítiumion akkumulátorok újrahasznosítása egyre értékesebb forrása lesz a fémnek.
Míg ezek mindegyike potenciálisan értékes lítiumforrást jelent, a belőlük történő sósavkitermelés technológiái még nem elég fejlettek ahhoz, hogy költséghatékony vagy életképes alternatívái legyenek a sósavbányászatnak vagy az ásványi ércbányászatnak.
A SAMCO segíthet?
A SAMCO több mint 40 éves tapasztalattal rendelkezik a megfelelő sóoldat- és vízkezelési megoldások azonosításában, amelyek segítenek csökkenteni a költségeket és a hulladék mennyiségét, miközben növelik a lítiumtermelés hozamát. További információért vagy kapcsolatfelvételért lépjen kapcsolatba velünk itt, hogy egyeztessen konzultációt egy mérnökkel, vagy kérjen árajánlatot. Végigvezetjük Önt a megfelelő megoldás és a reális költségek kidolgozásának lépésein az Ön lítiumfeldolgozási és rendszerigényeihez.
Ha többet szeretne megtudni a SAMCO innovatív technológiáiról, amelyeket általában lítiumtermelő létesítményekben alkalmazunk, látogasson el a sóoldat és lítium visszanyeréséről, lágyításáról és tisztításáról szóló oldalunkra.
Ha többet szeretne megtudni a lítium kinyeréséről, olvassa el ezeket a további blogcikkeket, amelyek érdekelhetik Önt:
- Mennyibe kerül a lítium kinyerése geotermikus sóoldatból vagy zúzott ércből?
- A legjobb cégek a lítium kinyerésére geotermikus sóoldatból és más kitermelt vízfolyásokból
- Megoldható-e a lítium kinyerése tengervízből?
- Mi a legjobb módja a lítium kinyerésének a geotermikus sós vízből?
- Hogyan lehet növelni a lítium koncentrációját és kinyerését a sós vízfolyásokból?
- Hogyan használják a sós víz bányászatát lítium kinyerésére?