Domanda mondială de extracție a litiului crește în fiecare zi și este determinată în special de o utilizare sporită a litiului în noile tehnologii de baterii electronice de consum și în mașinile electrice. Deși probabil ați auzit de bateriile cu litiu, este posibil să doriți totuși să știți de unde provine tot acest litiu și cum este produs. Dacă da, s-ar putea să vă întrebați „ce este extracția litiului și cum funcționează?”
Extracția și prelucrarea litiului pot depinde foarte mult de sursa metalului, așa că, în acest articol, vom arunca o privire asupra unora dintre cele mai tipice strategii de producție a litiului și cum se compară acestea.
Ce este extracția litiului?
Litiul este un metal alcalin foarte reactiv care oferă o conductivitate termică și electrică excelentă. Aceste proprietăți îl fac deosebit de util pentru fabricarea sticlei, a lubrifianților de înaltă temperatură, a produselor chimice, a produselor farmaceutice și a bateriilor litiu-ion pentru mașini electrice și electronice de consum. Cu toate acestea, din cauza reactivității sale ridicate, litiul elementar pur nu se găsește în natură, ci este prezent ca element constitutiv al sărurilor sau al altor compuși. În mod similar, cea mai mare parte a litiului comercial este disponibilă sub formă de carbonat de litiu, care este un compus relativ stabil care poate fi ușor transformat în alte săruri sau substanțe chimice.
Sărurile de litiu se găsesc în depozitele subterane de saramură, minereuri minerale și argilă, precum și în apa de mare și în saramura/apă din puțuri geotermale. Prin definiție, extracția litiului este un set de procese chimice prin care litiul este izolat dintr-o probă și transformat într-o formă vandabilă de litiu, în general un compus stabil, dar ușor convertibil, cum ar fi carbonatul de litiu. Majoritatea proceselor de extracție a litiului presupun o anumită formă de minerit pentru a ajunge la depozite subterane de minerale sau saramuri bogate în litiu.
În timp ce litiul este destul de abundent atât pe uscat cât și în mare, doar câteva surse sunt considerate viabile din punct de vedere economic. Se așteaptă ca acest lucru să se schimbe în anii următori, pe măsură ce noile tehnologii fac ca extracția din surse alternative de litiu să fie mai competitivă din punct de vedere al costurilor.
Cum funcționează extracția litiului?
Litiul comercial provine din două surse majore: depozite subterane de saramură și depozite de minereuri minerale. Metodele de extracție și prelucrare a litiului variază în funcție de materialul sursă și includ următoarele:
Extracția convențională a saramurii de litiu
O cantitate covârșitoare de litiu din prezent este extrasă din rezervoarele de saramură lichidă care se află sub saline, cunoscute sub numele de salar, cele mai multe dintre acestea fiind situate în sud-vestul Americii de Sud și în China. Alte resurse de saramură bogate în litiu includ saramurile geotermale și cele din câmpurile petrolifere, care sunt abordate mai jos.
Recuperarea saramurii de litiu este, de obicei, un proces simplu, dar de lungă durată, care poate dura de la câteva luni până la câțiva ani. Sunt necesare foraje pentru a avea acces la depozitele subterane de saramură salină, iar saramura este apoi pompată la suprafață și distribuită în bazine de evaporare. Saramura rămâne în iazul de evaporare pentru o perioadă de luni sau ani, până când cea mai mare parte a conținutului de apă lichidă a fost eliminată prin evaporare solară. Saramurile saline sunt foarte concentrate și, pe lângă litiu, conțin de obicei și potasiu și sodiu. De obicei, instalațiile exploatează mai multe iazuri de evaporare mari, de diferite vârste, și pot extrage alte metale (de exemplu, potasiu) din iazurile mai tinere, în timp ce așteaptă ca conținutul de litiu să atingă o concentrație optimă pentru prelucrarea ulterioară. În unele cazuri, se folosește osmoza inversă (RO) pentru a concentra saramura de litiu pentru a accelera procesul de evaporare.
După ce saramura dintr-un iaz de evaporare a atins o concentrație ideală de litiu, saramura este pompată către o instalație de recuperare a litiului pentru extracție. Acest proces variază în funcție de compoziția câmpului de saramură, dar de obicei presupune următoarele etape:
- Pretratare. Această etapă utilizează de obicei filtrarea și/sau purificarea prin schimb de ioni (IX) pentru a elimina orice contaminanți sau constituenți nedoriți din saramură.
- Tratament chimic. În continuare, se poate aplica o serie de solvenți și reactivi chimici pentru a izola produsele și subprodusele dezirabile prin precipitare.
- Filtrare. Saramura este apoi filtrată pentru a separa solidele precipitate.
- Producția de litiu vandabil. Saramura este în final tratată cu un reactiv, cum ar fi carbonatul de sodiu, pentru a forma carbonat de litiu, iar produsul este apoi filtrat și uscat pentru vânzare. În funcție de produsul dorit, se pot aplica diferiți reactivi pentru a produce alte forme de litiu vândute în mod obișnuit, cum ar fi hidroxidul de litiu, clorura de litiu, bromura de litiu și butil litiu.
După ce procesul de extracție a litiului este finalizat, soluția de saramură rămasă este returnată în rezervorul subteran.
Extracția litiului din roci dure/spodumene
Chiar dacă reprezintă o parte relativ mică din producția mondială de litiu, depozitele de minereuri minerale produc aproape 20 de tone de litiu anual. Mai bine de 100 de minerale diferite conțin o anumită cantitate de litiu, cu toate acestea, doar cinci sunt exploatate în mod activ pentru producția de litiu. Printre acestea se numără spodumenul, care este de departe cel mai răspândit, precum și lepidolitul, petalitul, ambigonitul și eucriptitul.
Depozitele de minereuri minerale sunt adesea mai bogate în conținut de litiu decât saramurile saline, însă accesul la acestea este costisitor, deoarece trebuie să fie extrase din formațiuni de roci dure. Din cauza consumului suplimentar de energie, a substanțelor chimice și a materialelor implicate în extragerea litiului din minereul mineral, procesul poate fi de două ori mai costisitor decât cel de recuperare a saramurii, un factor care a contribuit la cota de piață mai mică a acestuia.
Procesul de recuperare a litiului din minereu poate varia în funcție de depozitul mineral specific în cauză. În general, procesul presupune extragerea materialului mineral din pământ, apoi încălzirea și pulverizarea acestuia. Pulberea minerală zdrobită este combinată cu reactanți chimici, cum ar fi acidul sulfuric, apoi suspensia este încălzită, filtrată și concentrată printr-un proces de evaporare pentru a forma carbonat de litiu vandabil, în timp ce apa reziduală rezultată este tratată pentru reutilizare sau eliminare.
Alte procese de extracție a litiului
În afară de saramura salină și minereul mineral, litiul poate fi produs din alte câteva surse, deși o astfel de producție nu este larg răspândită în acest moment. Aceste alte surse de litiu includ:
- Argila hectorită. S-a investit mult în cercetare și dezvoltare pentru a dezvolta tehnici eficiente de procesare a argilei, inclusiv prin lichefiere acidă, alcalină, cu cloruri și sulfați, precum și prin dezagregare în apă și tratare hidrotermală. Până în prezent, niciuna dintre aceste tehnologii nu s-a dovedit a fi viabilă din punct de vedere economic pentru extragerea litiului din argilă.
- Apă de mare. Se estimează că sute de miliarde de tone de litiu există în oceanele noastre, ceea ce le face o sursă atractivă pentru satisfacerea cererii viitoare de litiu. În timp ce procesele existente – inclusiv un proces de extracție prin co-precipitare și un proces hibrid de IX-sorbție – au reușit să extragă litiu din apa de mare, noile tehnologii cu membrană se arată mai promițătoare pentru reducerea costurilor de extracție a apei de mare.
- Saramuri reciclate de la centralele energetice. Eforturile de recuperare a litiului din saramuri geotermale câștigă popularitate pe măsură ce cererea mondială de litiu crește și apar noi tehnologii. Procesele utilizate urmează extracția convențională a saramurii, deși ar putea fi adaptate în funcție de conținutul fluxului de saramură.
- Saramura recuperată din câmpurile petroliere. Recuperarea litiului din saramura din zăcămintele de petrol este, din punct de vedere tehnic, doar o altă formă de extracție convențională a saramurii, diferența fiind dată de sursa saramurii.
- Electronice reciclate. Reciclarea bateriilor cu litiu nu corespunde cu adevărat definiției extracției, însă, pe măsură ce cererea crește, reciclarea bateriilor litiu-ion va deveni o sursă din ce în ce mai valoroasă a metalului.
În timp ce fiecare dintre acestea reprezintă o sursă potențial valoroasă de litiu, tehnologiile de extragere a saramurii din ele nu sunt încă suficient de dezvoltate pentru a le face rentabile sau pentru a le transforma în alternative viabile la extracția saramurii din salar sau la extracția minereurilor minerale.
Poate ajuta SAMCO?
SAMCO are peste 40 de ani de experiență în identificarea soluțiilor adecvate de tratare a saramurii și a apei pentru a contribui la reducerea costurilor și a volumului de deșeuri, crescând în același timp randamentul producției de litiu. Pentru mai multe informații sau pentru a intra în contact, contactați-ne aici pentru a stabili o consultare cu un inginer sau pentru a solicita o ofertă. Vă putem îndruma prin etapele de dezvoltare a soluției adecvate și a costului realist pentru nevoile dvs. de procesare și sistem de litiu.
Pentru a afla mai multe despre tehnologiile inovatoare ale SAMCO pe care le aplicăm în mod obișnuit pentru instalațiile de producție de litiu, vizitați pagina noastră despre recuperarea, dedurizarea și purificarea saramurii și a litiului.
Pentru a afla mai multe despre recuperarea litiului, citiți aceste alte articole de pe blog care v-ar putea interesa:
- Cât costă extragerea litiului din saramura geotermală sau din minereul concasat?
- Cele mai bune companii pentru extragerea litiului din saramura geotermală și din alte fluxuri de apă produsă
- Este posibil să extragem litiu din apa de mare?
- Care este cea mai bună metodă de recuperare a litiului din saramura geotermală?
- Cum se îmbunătățește concentrația și recuperarea litiului din fluxurile de saramură?
- Cum se utilizează extracția saramurii pentru recuperarea litiului?
.