Światowe zapotrzebowanie na wydobycie litu rośnie każdego dnia i jest szczególnie napędzane przez zwiększone wykorzystanie litu w nowych technologiach baterii elektroniki użytkowej i samochodach elektrycznych. Chociaż prawdopodobnie słyszałeś o bateriach litowych, możesz nadal chcieć wiedzieć, skąd pochodzi lit i jak jest produkowany. Jeśli tak, możesz zadać sobie pytanie „czym jest ekstrakcja litu i jak to działa?”
Eksploatacja i przetwarzanie litu może w dużym stopniu zależeć od źródła tego metalu, więc w tym artykule przyjrzymy się niektórym z bardziej typowych strategii produkcji litu i ich porównaniu.
Czym jest ekstrakcja litu?
Lit jest wysoce reaktywnym metalem alkalicznym, który oferuje doskonałe przewodnictwo cieplne i elektryczne. Te właściwości czynią go szczególnie przydatnym do produkcji szkła, smarów wysokotemperaturowych, chemikaliów, farmaceutyków i baterii litowo-jonowych do samochodów elektrycznych i elektroniki użytkowej. Jednakże, ze względu na wysoką reaktywność, czysty pierwiastek litu nie występuje w przyrodzie, ale jest obecny jako składnik soli lub innych związków. Podobnie, większość komercyjnego litu jest dostępna w postaci węglanu litu, który jest stosunkowo stabilnym związkiem, który może być łatwo przekształcony w inne sole lub związki chemiczne.
Sole litu znajdują się w podziemnych złożach solanki, rud mineralnych i gliny, a także w wodzie morskiej i solankach/wodach z odwiertów geotermalnych. Z definicji, wydobycie litu jest zestawem procesów chemicznych, w których lit jest izolowany z próbki i przekształcany w nadającą się do sprzedaży formę litu, zazwyczaj stabilny, ale łatwo wymienialny związek, taki jak węglan litu. Większość procesów wydobycia litu wiąże się z pewną formą górnictwa w celu dotarcia do podziemnych złóż bogatych w lit minerałów lub solanek.
Choć lit jest dość obfity zarówno na lądzie, jak i w morzu, tylko kilka źródeł jest uważanych za ekonomicznie opłacalne. Oczekuje się, że w najbliższych latach to się zmieni, ponieważ nowe technologie sprawią, że wydobycie z alternatywnych źródeł litu będzie bardziej konkurencyjne cenowo.
Jak przebiega wydobycie litu?
Komercyjny lit pochodzi z dwóch głównych źródeł: podziemnych złóż solanek i złóż rud mineralnych. Metody wydobywania i przetwarzania litu różnią się w zależności od materiału źródłowego i obejmują następujące elementy:
Konwencjonalne wydobywanie solanki litowej
Niezwykle duża ilość dzisiejszego litu jest wydobywana z płynnych zbiorników solankowych, które znajdują się pod płaskowyżami solnymi, znanymi jako salary, z których większość znajduje się w południowo-zachodniej Ameryce Południowej i Chinach. Inne bogate w lit zasoby solanki obejmują solanki geotermalne i solanki z pól naftowych, które omówiono poniżej.
Odzyskiwanie solanki litowej jest zazwyczaj prostym, lecz długotrwałym procesem, który może trwać od kilku miesięcy do kilku lat. Aby uzyskać dostęp do podziemnych złóż solanki salinarnej, konieczne jest wykonanie odwiertów, a solanka jest następnie pompowana na powierzchnię i rozprowadzana do stawów odparowujących. Solanka pozostaje w stawach odparowujących przez okres miesięcy lub lat, aż do momentu, gdy większość zawartej w niej wody ciekłej zostanie usunięta w wyniku odparowania słonecznego. Solanki salinarne są bardzo skoncentrowane i oprócz litu zawierają zwykle także potas i sód. Zakłady zwykle eksploatują kilka dużych stawów odparowujących o różnym wieku i mogą wydobywać inne metale (np. potas) z młodszych stawów, czekając aż zawartość litu osiągnie stężenie optymalne do dalszego przetwarzania. W niektórych przypadkach stosuje się odwróconą osmozę (RO), aby skoncentrować solankę litową w celu przyspieszenia procesu odparowania.
Po osiągnięciu przez solankę w stawie odparowującym idealnego stężenia litu, solanka jest pompowana do zakładu odzysku litu w celu ekstrakcji. Proces ten różni się w zależności od składu pola solanki, ale zwykle obejmuje następujące etapy:
- Obróbka wstępna. Na tym etapie zwykle stosuje się filtrację i/lub oczyszczanie metodą wymiany jonowej (IX) w celu usunięcia z solanki wszelkich zanieczyszczeń lub niepożądanych składników.
- Obróbka chemiczna. Następnie można zastosować szereg rozpuszczalników chemicznych i odczynników w celu wyizolowania pożądanych produktów i produktów ubocznych poprzez wytrącanie.
- Filtracja. Solanka jest następnie filtrowana w celu oddzielenia wytrącanych substancji stałych.
- Produkcja litu nadającego się do sprzedaży. Solanka jest ostatecznie poddawana działaniu odczynnika, takiego jak węglan sodu, w celu utworzenia węglanu litu, a produkt jest następnie filtrowany i suszony w celu sprzedaży. W zależności od pożądanego produktu, różne odczynniki mogą być stosowane do produkcji innych powszechnie sprzedawanych form litu, takich jak wodorotlenek litu, chlorek litu, bromek litu i lit butylowy.
Po zakończeniu procesu ekstrakcji litu, pozostały roztwór solanki jest zawracany do podziemnego zbiornika.
Chociaż stanowią one stosunkowo niewielką część światowej produkcji litu, ze złóż rud mineralnych uzyskuje się prawie 20 ton litu rocznie. Ponad 100 różnych minerałów zawiera pewne ilości litu, jednak tylko pięć z nich jest aktywnie wydobywanych do produkcji litu. Należą do nich spodumene, który jest najbardziej rozpowszechniony, a także lepidolit, petalit, amblygonit i eukryptit.
Złoża rud mineralnych są często bogatsze w lit niż solanki salinarne, jednak dostęp do nich jest kosztowny, ponieważ muszą być wydobywane z twardych formacji skalnych. Ze względu na dodatkowe zużycie energii, środków chemicznych i materiałów związanych z wydobywaniem litu z rudy mineralnej, proces ten może być dwukrotnie droższy od odzyskiwania solanki, co przyczyniło się do mniejszego udziału w rynku.
Proces odzyskiwania litu z rudy może się różnić w zależności od konkretnego złoża mineralnego. Ogólnie rzecz biorąc, proces ten obejmuje usunięcie materiału mineralnego z ziemi, a następnie jego podgrzanie i sproszkowanie. Rozdrobniony proszek mineralny jest łączony z reagentami chemicznymi, takimi jak kwas siarkowy, a następnie zawiesina jest podgrzewana, filtrowana i zagęszczana w procesie odparowywania w celu utworzenia węglanu litu nadającego się do sprzedaży, podczas gdy powstałe ścieki są oczyszczane w celu ponownego wykorzystania lub usunięcia.
Inne procesy ekstrakcji litu
Poza solanką salarską i rudą mineralną, lit może być produkowany z kilku innych źródeł, choć taka produkcja nie jest obecnie szeroko rozpowszechniona. Te inne źródła litu obejmują:
- Glinka hektorytowa. Szeroko zakrojone badania i rozwój zostały zainwestowane w opracowanie skutecznych technik przetwarzania gliny, w tym ługowania kwasowego, alkalicznego, chlorkowego i siarczanowego, a także dezagregacji wodnej i obróbki hydrotermalnej. Do tej pory żadna z tych technologii nie okazała się ekonomicznie opłacalna do wydobywania litu z gliny.
- Woda morska. Szacuje się, że w naszych oceanach znajdują się setki miliardów ton litu, co czyni je atrakcyjnym źródłem dla zaspokojenia przyszłego zapotrzebowania na lit. Podczas gdy istniejące procesy – w tym proces ekstrakcji współstrącania i hybrydowy proces IX-sorpcji – odniosły sukces w ekstrakcji litu z wody morskiej, nowsze technologie membranowe są bardziej obiecujące w zakresie obniżania kosztów ekstrakcji wody morskiej.
- Solanki z odzysku z elektrowni. Wysiłki w celu odzyskania litu z solanek geotermalnych zyskują na popularności w miarę wzrostu światowego zapotrzebowania na lit i pojawiania się nowych technologii. Stosowane procesy są zgodne z konwencjonalną ekstrakcją solanki, chociaż mogą być dostosowane w zależności od zawartości strumienia solanki.
- Odzyskana solanka z pól naftowych. Odzyskiwanie litu z solanek z pól naftowych jest technicznie inną formą konwencjonalnej ekstrakcji solanki, z tą różnicą, że źródło solanki jest inne.
- Elektronika z odzysku. Recykling baterii litowych nie spełnia definicji wydobycia, jednak wraz ze wzrostem popytu, recykling baterii litowo-jonowych będzie coraz bardziej wartościowym źródłem tego metalu.
Choć każdy z nich stanowi potencjalnie cenne źródło litu, technologie pozyskiwania solanki z nich nie są jeszcze na tyle rozwinięte, aby stały się opłacalne lub stanowiły realną alternatywę dla wydobycia solanki salinarnej lub rud mineralnych.
Czy SAMCO może pomóc?
SAMCO ma ponad 40 lat doświadczenia w identyfikowaniu odpowiednich rozwiązań w zakresie uzdatniania solanki i wody, które pomagają obniżyć koszty i ilość odpadów przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności produkcji litu. Aby uzyskać więcej informacji lub skontaktować się z nami, skontaktuj się z nami tutaj, aby umówić się na konsultację z inżynierem lub poprosić o wycenę. Aby dowiedzieć się więcej o innowacyjnych technologiach SAMCO, które często stosujemy w zakładach produkcji litu, odwiedź naszą stronę poświęconą odzyskiwaniu, zmiękczaniu i oczyszczaniu solanki i litu.
Aby dowiedzieć się więcej o odzyskiwaniu litu, przeczytaj inne artykuły na blogu, które mogą Cię zainteresować:
- Ile kosztuje wydobycie litu z solanki geotermalnej lub pokruszonej rudy?
- Najlepsze firmy do wydobywania litu z solanki geotermalnej i innych wydobywanych strumieni wody
- Czy jest możliwe wydobycie litu z wody morskiej?
- What Is the Best Way for Recovering Lithium from Geothermal Brine?
- How Do You Enhance Lithium Concentration and Recovery from Brine Streams?
- How is Brine Mining Used for Lithium Recovery?
.