در یک مقاله بدانید که چگونه منابع لیتیوم به مواد اولیه کاتدی تبدیل می شوند

با تشدید مشکلات زیست محیطی&# 39 جهان ، کشورها و شرکتها سرعت حرکت جامعه انسانی&# 39 را به جامعه پاک و صرفه جویی در انرژی تسریع کرده اند. در این میان ، توسعه وسایل نقلیه الکتریکی به ایجاد هوای تازه و کاهش انتشار کربن کمک کرده و جایگاه مهمی در صنعت انرژی جدید به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ، شرکت های خودروساز داخلی در حال سرعت بخشیدن به استفاده از باتری های برقی هستند و تقاضای پایین دستی ، نیازهای بالاتر و بالاتر را به مواد و فرآیندهای باتری های برقی مجبور کرده است. باتری های لیتیوم عمدتا از چهار قسمت تشکیل شده اند: ماده فعال الکترود مثبت ، ماده فعال الکترود منفی ، الکترولیت و جدا کننده. در این میان ، مواد کربن اغلب به عنوان ماده فعال الکترود منفی استفاده می شود و مواد مبتنی بر لیتیوم بر ماده کاتد غلبه دارند. بنابراین مرحله توسعه مواد معدنی حاوی لیتیوم به عنوان ماده اولیه بالادست مواد کاتدی چیست و چه تحولاتی در فرآیندهای استخراج لیتیوم وجود دارد؟

1. مروری بر توسعه صنعت لیتیوم

نیازهای عرضه و تقاضا محتوای اصلی محصول است. با توجه به توسعه صنعت لیتیوم در دو سال گذشته ، برای مدتی ادامه خواهد داشت که توسعه سریع را حفظ کند. بر اساس داده های مربوطه ، میزان عرضه و تقاضای کلی صنعت در سال های 2017-2018 و حتی در نیمه اول سال 2019 هنوز در تعادل فشرده هستند. از تجربه تاریخی ، می توان دریافت که تولید منابع لیتیوم موجود به راحتی توسط آب و هوا و ترافیک مختل می شود ، و توسعه منابع جدید دشوار است ، و ثبات نیز مشکوک است. احتمال وضعیتی که عرضه بیش از تقاضا باشد هنوز هم نسبتاً زیاد است.

2. فرآیند استخراج لیتیوم از مواد معدنی لیتیوم

در زمینه مواد معدنی بیش از 100 نوع ماده معدنی حاوی لیتیوم وجود دارد ، اما فراوان ترین و با عیارترین مواد معدنی لیتیوم اسپودومن و لپیدولیت است.

(1) استخراج لیتیوم از اسپودومن

محتوای اکسید لیتیوم در کنسانتره اسپودومن حدود 5.0٪ تا 8.5٪ است. در حال حاضر ، محصول استخراج لیتیم اسپودومن عمدتا کربنات لیتیوم است و فرآیندهای آن عمدتاً شامل فرآیند تولید اسید سولفوریک ، فرآیند پخت مخلوط سولفات ، فرآیند تولید بو دادن کلرید سدیم ، فرآیند تولید شستشوی فشار کربنات سدیم و فرآیند تولید برشته سنگ آهک است. روند اصلی تولید به طور خلاصه در زیر معرفی می شود.

processفرایند اسید سولفوریک

فرآیند اسید سولفوریک معمولاً در تولیدات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. پس از اینکه سنگ معدن لیتیوم بو داده و شسته می شود ، سولفات برای حذف ناخالصی ها اضافه می شود و فیلتر می شود تا محلول سولفات لیتیوم بدست آید. کربنات لیتیوم رسوبی از محلول تهیه شده و سپس شسته و خشک می شود تا محصول بدست آید. این روش دارای عملکرد بالا و نیاز کم برای عیار سنگ معدن لیتیوم است. فرآیند اسید سولفوریک همچنین می تواند لپیدولیت را پردازش کند.

②روش پخت مخلوط سولفات

کنسانتره اسپودومن و K2SO4 (یا CaSO4 یا مخلوطی از هر دو) در دمای مشخص مخلوط و پخته می شوند. پس از یک سری واکنشهای فیزیکی و شیمیایی ، عناصر فلزی موجود در سولفات اضافه شده جایگزین لیتیوم موجود در سنگ می شوند تا محلول شود. ناخالصی اصلی نمک سولفات تشکیل ترکیبات نامحلول است و سپس کلینکر پخته شده شسته و جدا می شود ، و یونهای لیتیوم وارد محلول می شوند و محصول کربنات لیتیوم پس از تصفیه ، غلظت و رسوب حاصل می شود.

③روش شستشوی فشار کربنات سدیم

در مرحله اول ، β-spodumene حاصل از پردازش اسپودومن تا ظرافت خاصی صاف می شود و مقدار مشخصی کربنات سدیم به آن اضافه می شود تا مخلوط شود و تحت فشار در راکتور در 200 درجه سانتیگراد شسته می شود و سپس گاز CO2 معرفی شده و کربنات هیدروژن محلول را تشکیل می دهد. محلول لیتیوم برای از بین بردن باقیمانده (زئولیت) فیلتر شده ، در دمای 95 درجه سانتیگراد گرم می شود تا CO2 را دفع کند ، رسوب می کند ، فیلتر می شود و کیک فیلتر خشک می شود تا یک محصول کربنات لیتیوم بدست آید.

④روش بو دادن سنگ آهک

روش بو دادن سنگ آهک ، مواد معدنی حاوی لیتیوم را برای تهیه کربنات لیتیوم پردازش می کند. فرآیند تولید شامل تهیه وعده غذایی خام ، بو دادن ، شستشو ، شستشوی سرباره ، غلظت شیرابه ، تصفیه و تبلور است. مزیت اصلی روش آهک جهانی بودن آن است زیرا برای تجزیه تقریباً تمام مواد معدنی لیتیوم مناسب است. فرآیند واکنش نیازی به معرفهای کمیاب ندارد.

(2) استخراج لیتیوم از لپیدولیت

کشور من سرشار از منابع لپیدولیت است. محتوای اکسید لیتیوم در کنسانتره های لپیدولیت حدود 2.0٪ تا 5.0٪ است. در این میان ، منابع لپیدولیت در یچون ، جیانگشی با شرایط برتر استخراج نسبتاً غلیظ است و دارای منابع روبیدیوم و سزیم گران قیمت و منابع زیادی با ارزش است. منابع آلومینیوم ، پتاسیم و فلوئور. در حال حاضر ، فرآیند استخراج لیتیوم لپیدولیت به طور عمده شامل روش پخت سنگ آهک ، روش بو دادن سولفات ، روش اتوکلاو کلرید سدیم ، روش اتوکلاو سولفات سدیم ، روش اتوکلاو آهک و غیره است.

روش پخت سنگ آهک

فرآیند پخت سنگ آهک مشابه فرآیند استخراج لیتیم اسپودومن است. بالغ ترین روش است. مزایای این روش برجسته تر است: (1) روند شستشو کوتاه است. (2) سیستم شستشو خوب است ، سیستم قلیایی است و خوردگی تجهیزات کوچک است. (3) فرآیند جداسازی هیدروکسید لیتیوم ساده است و میزان خروجی پتاسیم ، روبیدیوم و سزیم زیاد است. در عین حال ، معایب آن عملکرد کم ، مقدار زیاد سرباره و مصرف زیاد انرژی است.

②روش تفت دادن سولفات

روش بو دادن سولفات باعث تولید سرباره کمتر و مصرف انرژی کمتری می شود. عملکرد حدود 10٪ بیشتر از روش پخت سنگ آهک است. با این حال ، استفاده از این روش منجر به زمان طولانی تری برای حذف ناخالصی و یک روند دشوار است. وقتی سولفات نمک پتاسیم باشد ، برای همه سنگهای لیتیوم مناسب است ، اما نمک پتاسیم گرانتر است و هزینه آن بیشتر است.

③روش پخت فشار کلرید سدیم

روش پخت فشار کلرید سدیم نسبتاً ساده است ، شبیه به روش سنگ آهک ، و مقدار سرباره تخلیه شده اندک است. میزان تولید لیتیوم می تواند به 80 درصد برسد. از آنجا که سیستم حاوی کلر مورد استفاده در تجهیزات بیشتر خورنده است ، نیاز به تجهیزات نسبتاً زیاد است.

علاوه بر این ، فرآیندهایی مانند روش اسید سولفوریک و روش تفت دادن کلر برای استخراج لیتیوم از لپیدولیت وجود دارد. لپیدولیت یک ماده بسیار پیچیده است. به طور کلی ، چگونگی بهبود درجه لپیدولیت ، کاهش مقدار سرباره در فرآیند شستشو و فرآیند جداسازی ، و قرار دادن عناصر با ارزش در فاز مایع تا آنجا که ممکن است در طول فرآیند شستشو و تفکیک اقتصادی آنها ، جریان فرآیند در کوتاهترین زمان ممکن ، و مشکل خوردگی تجهیزات به خوبی قابل حل است در همان زمان مسئله ای است که باید هنگام انتخاب فرآیند استخراج لیتیوم از لپیدولیت مورد توجه قرار گیرد.

3. نتیجه گیری

پس از دهه ها تحقیق در زمینه فناوری استخراج لیتیوم از سنگ معدن لیتیوم ، صنعت استخراج لیتیوم کشور من&# 39 ؛ دستاوردهای بزرگ تکنولوژیکی داشته است. برای سنگ معدن لیتیوم ، میزان تولید لیتیوم از 60٪ به بیش از 80٪ افزایش یافته و میزان تخلیه سرباره و مصرف انرژی بیشتر کاهش یافته است ، که سهم بزرگی در توسعه کشور من&# 39 داشته است. s کسب و کار مواد اولیه باتری لیتیوم. علاوه بر این ، فرآیندهای جدید مانند استخراج لیتیوم از دریاچه های نمک نقش بی بدیلی دارند. در آینده ، فناوری کشور من برای استخراج لیتیوم از مواد معدنی و دریاچه های نمک کامل تر شده و باعث بهبود کارایی استفاده جامع از مواد معدنی می شود و از یک مدل توسعه خشن به فرآوری دقیق تبدیل می شود. استفاده بهینه از منابع برای همه افراد در صنعت ، معدن و زمین است. مسئولیت ها و تعهدات بگذارید زمین را به مکانی بهتر تبدیل کنیم!