Introducción de tres grandes tecnologías de extracción de litio
Tecnología de extracción de mineral de litio
El litio y sus compuestos se utilizan ampliamente en diversos campos. En los últimos años, con la mayor promoción de vehículos eléctricos de nueva energía, la demanda de litio sigue aumentando, y la extracción de litio de minerales que contienen litio en rocas básicas ha atraído cada vez más atención, y las empresas relacionadas incluyen top 10... empresas mineras de litio en China.
En la naturaleza, los minerales que contienen litio son principalmente la lepidolita, la espodumena y la petalita. Los métodos para extraer litio, rubidio, cesio y otros metales valiosos del mineral de litio incluyen principalmente el método de la piedra caliza, el método del ácido sulfúrico, el método del sulfato, el método del cloruro y el método de cocción a presión.
Método de calcinación
El método de calcinación de la piedra caliza consiste en mezclar lepidolita y piedra caliza (proporción general de masa 1:3), triturar completamente y tostar a una temperatura superior a 800°C. La forma cristalina del mineral que contiene litio se transforma, y la sal de litio insoluble de la lepidolita se transforma en una sal de litio fácilmente soluble en agua.
El principio de reacción es el siguiente: La principal ventaja de este método es que es muy práctico y puede utilizarse para casi todos los minerales de litio. Las desventajas son que el contenido de litio en la solución de lixiviación es bajo, el consumo de energía de evaporación es grande y la tasa de recuperación de litio es baja.
Método del ácido sulfúrico
El tratamiento del mineral de litio por el método del ácido sulfúrico requiere tostar previamente el mineral de litio a alta temperatura para que la estructura cambie de densa a suelta, y mezclarlo después con ácido sulfúrico en exceso tras la molienda por bolas. Se tuesta y disuelve en un horno rotatorio a 250°C, se sumerge en agua para obtener una solución bruta de sulfato de litio, y se obtiene un producto de carbonato de litio tras su purificación, precipitación del litio, evaporación y concentración.
Ventajas: Bajo consumo de energía, pequeño flujo de material, alta eficiencia de producción, mezcla especialmente fácil de las fases líquida y sólida, alta concentración de litio en el lixiviado y altos índices de recuperación de litio y potasio.
Desventajas: El contenido de impurezas de la solución de lixiviación es alto, la carga de purificación posterior es pesada, la tecnología es difícil y se utiliza una gran cantidad de ácido sulfúrico, lo que requiere un alto rendimiento anticorrosión del equipo.
Método del sulfato
El método del sulfato se utiliza a menudo para tratar minerales de silicato, pero cuando se utiliza para extraer litio del mineral de litio, es necesario pasar por la mezcla de mineral de litio y sulfato de potasio (sodio), la granulación y la tostación a alta temperatura. El litio de la mena se sustituye por sulfato de litio soluble, se lixivia con ácido sulfúrico diluido y la solución de lixiviación se purifica y precipita para obtener carbonato de litio.
Ventajas: corto tiempo de tostado y de lixiviación, alta concentración de litio en la solución de lixiviación, pequeña evaporación, bajo consumo de energía, etc.
Desventajas: El consumo de sal potásica es muy grande, y los requisitos de temperatura de tostado son muy estrictos.
Método de tostado por cloración
El método de calcinación por cloración utiliza principalmente un agente de cloración (cloruro de calcio) para convertir el litio y otros metales valiosos del mineral de litio en cloruros. Se divide en dos procesos: cloración a media temperatura y cloración a alta temperatura.
Ventajas: alta tasa de conversión del litio, bajo consumo de energía, corto tiempo de tostado, alta tasa de recuperación de metales valiosos como el litio y el potasio, alta concentración de litio en la solución de lixiviación, etc.
Desventajas: El proceso de calcinación requiere un elevado equipo anticorrosión, y el uso de carbonato sódico para la precipitación del litio en la fase posterior aumenta mucho el coste.
Método de ebullición a presión
Similar al método del ácido sulfúrico, el método de cocción a presión también necesita transformar o defluorinar el mineral de litio por adelantado, y luego mezclar el mineral tostado con una cierta cantidad de Na2CO3 uniformemente. Se trata a 200°C y bajo presión (0,2~2MPa), se utiliza Na para sustituir al Li y, a continuación, se pasa CO2 al lodo de inmersión en agua para convertir el carbonato de litio en LiHCO3 de alta solubilidad. Después de separar el residuo, calentar la solución para precipitar el producto de carbonato de litio.
Este método tiene un flujo de proceso más corto y un coste menor, pero tiene requisitos más estrictos en cuanto a las condiciones del proceso y los tipos de mineral. Mediante la innovación y la transformación tecnológicas, la tendencia de desarrollo de la tecnología de extracción de litio mineral es reducir aún más los costes. En comparación con el método de calcinación, el método del ácido sulfúrico, el método del sulfato, el método de calcinación por cloración y el método de cocción a presión tienen un bajo consumo de energía y un alto índice de lixiviación del litio, y tienden a sustituir al método de la caliza.
Tecnología de extracción de litio en lagos salados
La dotación del lago salado es diferente, y la tecnología de extracción de litio es diferente. Según la dotación de recursos de la salmuera del lago salado, la tecnología de extracción de litio del lago salado puede dividirse en tecnología de extracción de litio del lago salado de alta proporción de magnesio y tecnología de extracción de litio del lago salado de baja proporción de magnesio.
En la actualidad, la mayoría de los lagos salados que se han industrializado son lagos salados de baja relación magnesio-litio (la relación magnesio-litio es inferior a 8), incluidos los métodos de sedimentación y los métodos de estanque solar, entre los cuales los métodos de sedimentación se utilizan sobre todo en los lagos salados sudamericanos. La tecnología de extracción de litio en lagos salados con alta proporción de magnesio-litio está madurando, y China está explorando activamente los métodos de extracción en lagos salados con alta proporción de magnesio-litio.
En la actualidad, los métodos de extracción de litio de relativo éxito incluyen el método de adsorción, el método de membrana, el método de extracción, el método de lixiviación por calcinación y el método de electrodiálisis. Si desea conocer las empresas de sales de litio, consulte la lista de las 10 mejores. empresas de sales de litio en China.
(1) Método de precipitación: La salmuera se seca al sol para que se evapore y se concentre de forma natural. Después de eliminar impurezas como el boro, el calcio y el magnesio, se añade al licor madre un agente precipitante o un agente desalinizador para separar el litio en forma de precipitados. El método de precipitación se ha aplicado anteriormente en la industria, el proceso es maduro y fiable, y el coste de producción es bajo, pero no es adecuado para lagos salados con una elevada relación magnesio-litio.
(2) Método del estanque solar: utilizar el clima de baja temperatura de la región para obtener salmuera de sal mixta con alto contenido en litio (el litio está cerca del punto de saturación) y, a continuación, evaporar y calentar mediante tecnología de estanque solar para obtener sal mixta rica en litio y precipitación de thenardita. En la actualidad, este método ha sido utilizado por Tibet Zabuye Lithium High-tech Co., Ltd. en el lago salado de Zabuye.
Aunque este método ha logrado una producción industrial, es exigente en cuanto a la existencia de recursos y condiciones naturales locales. En la actualidad, este método se ha utilizado en la zona de Ngari, al norte del Tíbet, en China, y en algunas zonas de Argentina.
(3) Método de adsorción: Adsorber el litio de la salmuera con un adsorbente selectivo para el litio, luego desorber con agua dulce para separar y enriquecer de otras impurezas, y después concentrar y precipitar químicamente el litio en pequeñas salinas. El método de adsorción es una tecnología de extracción de litio con grandes ventajas desde el punto de vista del medio ambiente y la aplicabilidad, especialmente para la extracción de litio de salmueras de bajo grado y alta relación magnesio-litio y de agua de mar. La dificultad de este método radica en el desarrollo de adsorbentes con un rendimiento excelente. En la actualidad, los adsorbentes se dividen principalmente en adsorbentes a base de manganeso, tamices iónicos a base de titanio y adsorbentes a base de aluminio.
(4) Método de la membrana: Principalmente en la fase de pruebas industriales, se utilizan varios tipos de membranas de filtración para separar gradualmente los componentes impuros de la salmuera, enriquecer y concentrar el litio y, a continuación, precipitar químicamente el litio.
Las ventajas son la gran adaptabilidad a la salmuera, la sencillez del proceso, la elevada tasa de recuperación de litio, la buena selectividad y el escaso impacto sobre el medio ambiente; la dificultad reside en desarrollar una membrana de filtración con una alta selectividad, un bajo consumo de energía y un buen rendimiento del ciclo.
(5) Método de extracción: ta separación y concentración del litio y otros componentes impuros se consiguen extrayendo el litio con disolventes orgánicos, y el líquido de retroextracción de alta concentración se convierte en diversas sales de litio. La ventaja es que puede tratar salmueras con una elevada relación magnesio-litio, y es fácil de industrializar, pero los elevados requisitos de los equipos de extracción y la gran inversión en investigación hacen que esta tecnología esté inmadura.
Los agentes de extracción utilizados en el método de extracción incluyen disolventes orgánicos y líquidos iónicos. Los disolventes orgánicos tienen una alta selectividad de extracción, pero son fáciles de corroer y contaminan el medio ambiente; los líquidos iónicos son ecológicos y respetuosos con el medio ambiente, pero los agentes de extracción son complicados de preparar.
(6) Método de calcinación: la salmuera después de la extracción de boro se concentra y se seca, se calcina y se descompone en óxido de magnesio, y luego la sal de litio soluble en el óxido de magnesio se disuelve con agua, y luego se precipita el producto de carbonato de litio.
El proceso de producción del método de calcinación y lixiviación es un proceso de salmuera antigua de yacimiento salino desarrollado por Qinghai CITIC Guoan Technology Development Co. Se dirige principalmente a lagos salados con alto contenido de litio y alta relación magnesio-litio, y es fácil de industrializar. Sin embargo, tiene un alto consumo de energía, una fuerte corrosión, un gran impacto ambiental y un coste elevado.
(7) Electrodiálisis: Bajo la acción de un campo eléctrico externo de corriente continua, la membrana de intercambio iónico sólida o líquida es selectiva para los iones del agua, parte de los iones del agua se transfieren a otra parte del agua a través de la membrana de intercambio, con el fin de lograr el propósito de separar el magnesio y concentrar el litio.
Su ventaja es que puede tratar lagos salados con una elevada relación magnesio-litio y una alta eficiencia; la dificultad radica en el desarrollo de materiales de captura de litio con una excelente selectividad, una alta capacidad de litio y una gran estabilidad. En comparación con la extracción de litio de minerales, la extracción actual de litio de lagos salados se caracteriza principalmente por su bajo coste de producción, pero su largo ciclo de producción y su escasa garantía de capacidad. Con el desarrollo y la madurez de la tecnología, la dirección de desarrollo de la extracción de litio de lagos salados en el futuro es la siguiente:
(1) Ampliación del ámbito minero: el desarrollo y la utilización de salmueras de lagos salados de baja concentración y alta relación magnesio-litio, que en el pasado no resultaban rentables, se ha logrado gracias a tecnologías como las membranas, los adsorbentes, la extracción y la electrodiálisis.
(2) Mejora continua de la capacidad de producción: En la actualidad, la extracción de litio en lagos salados adopta principalmente el método de concentración y precipitación, por lo que se ve afectada por factores como el clima y el entorno natural. En el futuro, con el desarrollo de tecnologías emergentes, se reducirá el límite del entorno externo.
(3)El ciclo de producción se acorta continuamente: el uso de tecnologías emergentes, la optimización y mejora continuas del enriquecimiento, la separación y la concentración, y la producción industrial continua para mejorar la eficiencia.
La extracción de litio en los lagos salados de China se optimiza continuamente, y la reducción de costes tiene valor económico. En la primera fase de desarrollo de la extracción de litio en los lagos salados de China, la tecnología no estaba lo suficientemente madura como para que los costes fueran elevados, y la producción no tenía valor económico.
Según la investigación, con la mejora continua de la tecnología y la optimización de la tecnología, el coste de la tecnología de extracción de litio para los lagos salados emergentes de alta proporción de magnesio-litio básicamente no ha superado los 40.000 yuanes/tonelada de LCE.
En comparación con el coste de extracción de litio del mineral, no hay ninguna desventaja. Se espera que con la mejora continua de la tecnología y la ampliación de la escala de producción, el coste de la extracción de litio en lago salado siga disminuyendo.
La escala sigue siendo pequeña y la tasa de utilización es insuficiente. Según los datos, en 2019, la producción principal del lago salado de mi país fue de alrededor de 45,000 toneladas de LCE, y la tasa de utilización de la capacidad promedio de la industria fue de solo 52%.
Tecnología de extracción de litio de arcilla
El proceso de extracción del litio en arcilla viene determinado por el estado de ocurrencia. El estado de aparición del litio es el factor clave que determina el proceso de extracción del litio arcilloso. La composición del material principal y la composición química del mineral de litio arcilloso determinan el proceso de extracción posterior e incluso el proceso de purificación y eliminación de impurezas.
En cuanto a los tipos, los minerales de litio de tipo arcilla carbonatada se lixivian principalmente con ácido sulfúrico después del tostado; los minerales de litio de tipo arcilla de roca volcánica pueden lixiviarse directamente, tostarse con aditivos y clorarse y vulcanizarse; el mineral de litio de tipo Jadar puede lixiviarse con ácido sulfúrico concentrado después de la trituración en varias etapas y el lavado de separación por gravedad en circuito cerrado húmedo.
El proceso de extracción de litio de arcilla se caracteriza por la capacidad de combinar las ventajas de la extracción de litio de mineral y la extracción de litio de lago salado, el proceso de extracción de litio se puede completar en poco tiempo a la velocidad de la extracción de litio de mineral, y la extracción de litio también se puede completar a un menor costo a un costo similar al de la extracción de litio de salmuera. Para más artículos relacionados con las baterías de litio, consulte materiales para baterías, materiales de revestimiento de baterías de litio, fabricantes de material para ánodos.
