Introduction de trois grandes technologies d'extraction du lithium

Technologie d'extraction du minerai de lithium

Le lithium et ses composés sont largement utilisés dans divers domaines. Ces dernières années, avec la promotion des véhicules électriques à énergie nouvelle, la demande de lithium continue d'augmenter, et l'extraction de lithium à partir de minéraux contenant du lithium dans les roches basiques a attiré de plus en plus d'attention, et les entreprises concernées comprennent les 10 premières entreprises du monde. sociétés d'extraction de lithium en Chine.

Dans la nature, les minerais contenant du lithium comprennent principalement la lépidolite, le spodumène et la pétalite. Les méthodes d'extraction du lithium, du rubidium, du césium et d'autres métaux précieux du minerai de lithium comprennent principalement la méthode du calcaire, la méthode de l'acide sulfurique, la méthode du sulfate, la méthode du chlorure et la méthode de la cuisson sous pression.

Méthode de torréfaction du calcaire

La méthode de calcination du calcaire consiste à mélanger la lépidolite et le calcaire (rapport de masse général 1:3), à les broyer complètement et à les griller à une température supérieure à 800°C. La forme cristalline du minerai contenant du lithium est transformée, et le sel de lithium insoluble dans la lépidolite est transformé en un sel de lithium facilement soluble dans l'eau.

Le principe de la réaction est le suivant : Le principal avantage de cette méthode est qu'elle est très pratique et peut être utilisée pour presque tous les minéraux de lithium. Les inconvénients sont que la teneur en lithium de la solution de lixiviation est faible, que la consommation d'énergie pour l'évaporation est importante et que le taux de récupération du lithium est faible.

Méthode de l'acide sulfurique

Le traitement du minerai de lithium par la méthode de l'acide sulfurique nécessite un préchauffage du minerai de lithium à haute température pour faire passer sa structure de dense à lâche, puis de le mélanger à un excès d'acide sulfurique après le broyage à billes. Le grillage et la dissolution dans un four rotatif à 250°C, le trempage dans l'eau pour obtenir une solution brute de sulfate de lithium, et l'obtention d'un produit de carbonate de lithium après purification, précipitation du lithium, évaporation et concentration.

Avantages : faible consommation d'énergie, faible flux de matières, rendement de production élevé, mélange particulièrement facile des phases liquide et solide, concentration élevée de lithium dans le lixiviat et taux élevés de récupération du lithium et du potassium.

Inconvénients : La teneur en impuretés de la solution de lixiviation est élevée, la charge de purification ultérieure est lourde, la technologie est difficile, et une grande quantité d'acide sulfurique est utilisée, ce qui exige des performances anticorrosion élevées de l'équipement.

Méthode des sulfates

La méthode du sulfate est souvent utilisée pour traiter les minéraux silicatés, mais lorsqu'elle est utilisée pour extraire le lithium du minerai de lithium, elle doit passer par le mélange du minerai de lithium et du sulfate de potassium (sodium), la granulation et le grillage à haute température. Le lithium contenu dans le minerai est remplacé par du sulfate de lithium soluble, lixivié avec de l'acide sulfurique dilué, et la solution de lixiviation est purifiée et précipitée pour obtenir du carbonate de lithium.

Avantages : temps de grillage et de lixiviation courts, concentration élevée de lithium dans la solution de lixiviation, faible évaporation, faible consommation d'énergie, etc.

Inconvénients : La consommation de sel de potassium est très importante et les exigences en matière de température de torréfaction sont très strictes.

Méthode de torréfaction par chloration

La méthode de grillage par chloration utilise principalement un agent de chloration (chlorure de calcium) pour convertir le lithium et d'autres métaux précieux du minerai de lithium en chlorures. Elle se divise en deux procédés : la chloration à moyenne température et la chloration à haute température.

Avantages : taux de conversion élevé du lithium, faible consommation d'énergie, temps de grillage court, taux élevé de récupération des métaux précieux tels que le lithium et le potassium, concentration élevée de lithium dans la solution de lixiviation, etc.

Inconvénients : Le processus de torréfaction nécessite des équipements anticorrosion de grande qualité, et l'utilisation de carbonate de sodium pour la précipitation du lithium à un stade ultérieur augmente considérablement le coût.

Méthode d'ébullition sous pression

Tout comme la méthode de l'acide sulfurique, la méthode de cuisson sous pression nécessite également de transformer ou de défluorer le minerai de lithium à l'avance, puis de mélanger uniformément le minerai torréfié avec une certaine quantité de Na2CO3. Traiter à 200°C et sous pression (0,2~2MPa), utiliser le Na pour remplacer le Li, puis faire passer le CO2 dans la boue d'immersion dans l'eau pour convertir le carbonate de lithium en LiHCO3 à haute solubilité. Après séparation du résidu, chauffer la solution pour précipiter le produit de carbonate de lithium.

Cette méthode présente un processus plus court et un coût plus faible, mais elle est soumise à des exigences plus strictes en ce qui concerne les conditions du processus et les types de minéraux. Grâce à l'innovation et à la transformation technologiques, la tendance du développement de la technologie d'extraction du minerai de lithium est de réduire davantage les coûts. Par rapport à la méthode de grillage au calcaire, la méthode de l'acide sulfurique, la méthode du sulfate, la méthode de grillage par chloration et la méthode de cuisson sous pression consomment peu d'énergie et ont un taux de lixiviation du lithium élevé, ce qui tend à remplacer la méthode du calcaire.

Technologie d'extraction du lithium des lacs salés

La dotation des lacs salés est différente, et la technologie d'extraction du lithium est différente. En fonction de la dotation en ressources de la saumure du lac salé, la technologie d'extraction du lithium du lac salé peut être divisée en technologie d'extraction du lithium du lac salé à haute teneur en magnésium et en technologie d'extraction du lithium du lac salé à faible teneur en magnésium.

À l'heure actuelle, la plupart des lacs salés industrialisés sont des lacs salés à faible rapport magnésium-lithium (rapport magnésium-lithium inférieur à 8), y compris les méthodes de sédimentation et les méthodes de bassin solaire, parmi lesquelles les méthodes de sédimentation sont principalement utilisées dans les lacs salés d'Amérique du Sud. La technologie d'extraction du lithium des lacs salés à fort rapport magnésium-lithium arrive à maturité et la Chine explore activement les méthodes d'extraction des lacs salés à fort rapport magnésium-lithium.

À l'heure actuelle, les méthodes d'extraction du lithium les plus efficaces sont la méthode d'adsorption, la méthode des membranes, la méthode d'extraction, la méthode de lixiviation par calcination et la méthode d'électrodialyse. Si vous souhaitez en savoir plus sur les entreprises de sel de lithium, consultez le top 10. entreprises de sel de lithium en Chine.

(1) Méthode de précipitation : La saumure est séchée au soleil pour lui permettre de s'évaporer et de se concentrer naturellement. Après avoir éliminé les impuretés telles que le bore, le calcium et le magnésium, un agent précipitant ou un agent d'extraction de sel est ajouté à la liqueur mère pour séparer le lithium sous forme de précipités. La méthode de précipitation a déjà été appliquée dans l'industrie, le processus est mature et fiable, et le coût de production est faible, mais elle ne convient pas aux lacs salés ayant un rapport magnésium-lithium élevé.

(2) Méthode du bassin solaire : utiliser le climat à basse température de la région pour obtenir une saumure de sel mixte riche en lithium (le lithium est proche du point de saturation), puis l'évaporer et la réchauffer grâce à la technologie des bassins solaires pour obtenir un sel mixte riche en lithium et une précipitation de thénardite. À l'heure actuelle, cette méthode a été utilisée par Tibet Zabuye Lithium High-tech Co., Ltd. dans le lac salé de Zabuye.

Bien que cette méthode ait atteint une production industrielle, elle est tributaire de l'existence de ressources et des conditions naturelles locales. À l'heure actuelle, cette méthode a été utilisée dans la région de Ngari, dans le nord du Tibet en Chine, et dans certaines régions d'Argentine.

(3) Méthode d'adsorption : Adsorber le lithium dans la saumure avec un adsorbant sélectif du lithium, puis le désorber avec de l'eau douce pour le séparer et l'enrichir des autres impuretés, et enfin le concentrer et le précipiter chimiquement dans de petits bacs à sel. La méthode d'adsorption est une technologie d'extraction du lithium qui présente de grands avantages du point de vue de l'environnement et de l'applicabilité, en particulier pour les saumures à faible teneur et à rapport magnésium-lithium élevé et pour l'extraction du lithium de l'eau de mer. La difficulté de cette méthode réside dans le développement d'adsorbants ayant d'excellentes performances. À l'heure actuelle, les adsorbants se répartissent principalement entre les tamis ioniques à base de manganèse et de titane et les adsorbants à base d'aluminium.

(4) Méthode membranaire : Au stade des essais industriels, différents types de membranes filtrantes sont utilisés pour séparer progressivement les impuretés présentes dans la saumure, enrichir et concentrer le lithium, puis précipiter chimiquement le lithium.

Les avantages sont une forte adaptabilité à la saumure, un processus simple, un taux élevé de récupération du lithium, une bonne sélectivité et un faible impact sur l'environnement ; la difficulté réside dans la mise au point d'une membrane filtrante présentant une sélectivité élevée, une faible consommation d'énergie et une bonne performance du cycle.

(5) Méthode d'extraction : tLa séparation et la concentration du lithium et d'autres composants impurs sont réalisées en extrayant le lithium à l'aide de solvants organiques, et le liquide de rétro-extraction à haute concentration est ensuite transformé en divers sels de lithium. L'avantage de cette technologie est qu'elle peut traiter des saumures ayant un rapport magnésium-lithium élevé et qu'elle est facile à industrialiser, mais les exigences élevées en matière d'équipement d'extraction et l'importance des investissements dans la recherche la rendent immature.

Les agents d'extraction utilisés dans la méthode d'extraction comprennent les solvants organiques et les liquides ioniques. Les solvants organiques ont une sélectivité d'extraction élevée, mais sont facilement corrodables et polluent l'environnement ; les liquides ioniques sont écologiques et respectueux de l'environnement, mais les agents d'extraction sont compliqués à préparer.

(6) Méthode de calcul : la saumure après extraction du bore est concentrée et séchée, calcinée et décomposée en oxyde de magnésium, puis le sel de lithium soluble dans l'oxyde de magnésium est dissous avec de l'eau, et le produit de carbonate de lithium est précipité.

Le procédé de production par calcination et lixiviation est un procédé de traitement des anciennes saumures des champs de sel mis au point par Qinghai CITIC Guoan Technology Development Co, Ltd. Il est principalement destiné aux lacs salés à forte teneur en lithium et à rapport magnésium-lithium élevé, et il est facile à industrialiser. Cependant, il consomme beaucoup d'énergie, présente une forte corrosion, a un impact environnemental important et est très coûteux.

(7) Électrodialyse : Sous l'action d'un champ électrique continu externe, la membrane échangeuse d'ions solide ou liquide est sélective pour les ions dans l'eau, une partie des ions dans l'eau est transférée à une autre partie de l'eau à travers la membrane échangeuse, de manière à atteindre l'objectif de séparation du magnésium et de concentration du lithium.

La difficulté réside dans le développement de matériaux de capture du lithium dotés d'une excellente sélectivité, d'une capacité élevée en lithium et d'une grande stabilité. Par rapport à l'extraction du lithium des minerais, l'extraction actuelle du lithium des lacs salés se caractérise principalement par un faible coût de production, mais un cycle de production long et une faible garantie de capacité. Avec le développement et la maturité de la technologie, l'extraction du lithium des lacs salés s'orientera à l'avenir dans les directions suivantes :

(1) Extension du champ d'application de l'exploitation minière : le développement et l'utilisation de saumures de lacs salés à faible concentration et à rapport magnésium-lithium élevé, qui n'étaient pas rentables dans le passé, ont été réalisés grâce à des technologies telles que les membranes, les adsorbants, l'extraction et l'électrodialyse.

(2) Amélioration continue de la capacité de production : À l'heure actuelle, l'extraction du lithium des lacs salés adopte principalement la méthode de concentration et de précipitation, et est donc affectée par des facteurs tels que les conditions météorologiques et l'environnement naturel. À l'avenir, avec le développement des technologies émergentes, les limites de l'environnement externe seront réduites.

(3) Le cycle de production est continuellement raccourci : l'utilisation de technologies émergentes, l'optimisation et l'amélioration continues de l'enrichissement, de la séparation et de la concentration, ainsi que la production industrielle continue pour améliorer l'efficacité.

L'extraction du lithium dans les lacs salés de Chine est continuellement optimisée et la réduction des coûts a une valeur économique. Au début du développement de l'extraction du lithium dans les lacs salés de Chine, la technologie n'était pas suffisamment mûre pour entraîner des coûts élevés et la production n'avait pas de valeur économique.

D'après les recherches, avec l'amélioration et l'optimisation continues de la technologie, le coût de la technologie d'extraction du lithium pour les lacs salés émergents à forte teneur en magnésium et en lithium n'a pas dépassé 40 000 yuans/tonne LCE.

Par rapport au coût de l'extraction du lithium du minerai, il n'y a pas d'inconvénient. On s'attend à ce qu'avec l'amélioration continue de la technologie et l'expansion de l'échelle de production, le coût de l'extraction du lithium dans le lac salé continue à baisser.

L'échelle est encore petite et le taux d'utilisation est insuffisant. Selon les données, en 2019, la production du lac salé principal de mon pays était d'environ 45 000 tonnes de LCE, et le taux d'utilisation moyen de la capacité de l'industrie n'était que de 52%.

Technologie d'extraction du lithium par l'argile

Le processus d'extraction du lithium argileux est déterminé par l'état d'occurrence. L'état d'occurrence du lithium est le facteur clé qui détermine le processus d'extraction du lithium argileux. La composition du matériau principal et la composition chimique du minerai de lithium de type argileux déterminent le processus d'extraction ultérieur et même le processus de purification et d'élimination des impuretés.

En termes de types, les minerais de lithium de type argile carbonatée sont principalement lixiviés avec de l'acide sulfurique après torréfaction ; les minerais de lithium de type argile volcanique peuvent être lixiviés directement, torréfiés avec des additifs, chlorés et vulcanisés ; le minerai de lithium de type Jadar peut être lixivié avec de l'acide sulfurique concentré après un concassage en plusieurs étapes et un lavage par séparation gravitaire en circuit fermé par voie humide.

Le procédé d'extraction du lithium par l'argile se caractérise par sa capacité à combiner les avantages de l'extraction du lithium du minerai et de l'extraction du lithium du lac salé. Le procédé d'extraction du lithium peut être réalisé en peu de temps, à la vitesse de l'extraction du lithium du minerai, et l'extraction du lithium peut également être réalisée à un coût inférieur, similaire à celui de l'extraction du lithium de la saumure. Pour plus d'articles sur les batteries au lithium, veuillez consulter les sites suivants matériaux pour batteries, matériaux de revêtement pour batteries au lithium, fabricants de matériaux d'anode.