Existují způsoby, jak získat lithium bez poškození životního prostředí. Jen to musíme začít dělat.
Electric vehicle (EV) sales are growing rapidly. Morgan Stanley analysts suggest that EVs will represent at least 25 percent of the global fleet by 2030, up from a small percentage of all cars on the road today.
Srdcem každého EV je vysoce výkonná dobíjecí baterie. I když existují různé typy, lithium-iontová baterie se ukázala jako jasný favorit pro výkon a odolnost. Takže s raketově rostoucí poptávkou po EV přichází stejná poptávka po bateriích – a tedy po lithiu potřebném k jejich výrobě.
Currently, lithium supply easily satisfies demand, but over the coming decade, that is likely to flip as demand increases tenfold. The result is that both the United States and the world will need to ramp up lithium production in order to satisfy the growing demand for EVs.
The good news is that there is plenty of lithium to be mined — here and abroad. Currently the U.S. has substantial reserves — reliable estimates say as much as 10 percent of the world’s total reserves, although the exact amount is still unproven — but has only one large-scale mine producing less than 2 percent of the world’s lithium. Australia, South America and China actually produce most of the world’s lithium.
Companies in the U.S. and around the world have mastered lithium extraction techniques and are constantly making improvements in efficiencies and worker safety. Getting the lithium is not the problem.
Problém je v tom, že k dnešnímu dni výroba lithia vyžadovala přesun velkého množství nečistot a kamení a spotřebu milionů galonů vody k těžbě tohoto vzácného zdroje. Tento proces často zneklidnil místní ekosystémy, ohrozil ohrožené druhy a narušil okolní komunity.
Vývoj nového lithia vyžaduje jemné vyvažování. Potřebujeme lithium k výrobě elektromobilů a tím k řešení klimatických změn. Aktivisté, kupující automobilů, výrobci automobilů a investoři zároveň chtějí, aby těžba probíhala bez toho, aby způsobovala problémy životního prostředí nebo komunity.
Tradiční a moderní přístupy
Lehký kov se obecně nachází buď v podzemních ložiscích jílu, v minerálních rudách nebo v podzemních kapsách vody. Obyčejně extrakce lithia z těchto ložisek zahrnuje dvě metody. Jedním z nich je stavba dolu, těžba hlíny nebo rudy a separace kovu složitým procesem. Druhým je čerpání podzemních vodních ložisek na povrch. Výsledné zásoby slané kapaliny se nechají odpařit a ze vysušených solí, které zůstanou, se odstraní lithium.
The first process has often involved displacing thousands of acres of dirt and rock (known as overburden material), disrupting nearby land and eradicating plant life. The second process may consume huge quantities of fresh water — often sourced from wells, streams or aquifers that are also used for farming or drinking water, itself a precious resource in the arid regions where lithium deposits are found.
Kromě obav o životní prostředí je to také dopad na místní komunity. Velká zařízení pro zemní práce vtrhla do tichých, zapadlých měst a na rozlehlých dobytčích farmách se objevily nové hory hlíny a hlíny, které jim brání v oblasti pastvy dobytka a zásobování vodou.
Těžba lithia již nemusí mít tak velkou stopu ani spotřebovávat tolik vody jako v minulosti.
But there are major advances that could help mitigate land disruption, environmental impact and water use, and there are also risk management technologies that mining companies can use to manage community relations and related risks better. Direct lithium extraction, a new method, uses almost no water. Another method employs naturally occurring underground steam instead of outside supplies of water. And a third immerses reusable ion-exchange beads to extract the dissolved metal from the salty brines below the surface.
Improving information and education
Still, improving extraction techniques is just one step to ramping up lithium production, and attracting investors and customers. Managing, educating and getting buy-in from all the stakeholders is a critical path to success.
Zde je několik způsobů, jak mohou klíčové zainteresované strany udržet přehled o projektu výroby lithia, a snížit tak sociální a komunitní rizika projektu.
Problémy životního prostředí. Extracting lithium no longer has to have as big a footprint nor consume as much water as in the past. There are also strict regulations and compliance issues to consider. Lithium producers need to communicate these facts, and the processes need to be abundantly transparent. Unless convinced otherwise, opponents will assume producers are employing the old, polluting ways. Producers should clearly and publicly spell out their initiatives and goals — including clear plans for reporting and accountability. If you can’t demonstrate good environmental practices before you begin, while you are operating and after you have closed down a site, opposition will be fierce.
Community relations. It’s critical to consider the setting of a mine. For example, what communities are in close proximity and how might they be disrupted? Identify the local stakeholders and engage them. Listen to the community and address their concerns. Opinions of stakeholders are more important than ever. Quite often the biggest opponent to a project is a person who felt they weren’t consulted well enough.
Řízení stakeholderů. Nejdůležitější je pečlivě spravovat všechny tyto informace a vybudovat proces pro zajištění transparentnosti a odpovědnosti. Nahrávejte setkání komunity, pochopte oponenty projektu, vyslechněte si stížnosti a řešte je. Vytvořte systém centrální správy, kde lze bezpečně ukládat data a snadno k nim přistupovat. Pochopte, jaká jsou vaše podstatná rizika – může vám to pomoci při řešení požadavků na informace o životním prostředí, bezpečnosti a správě (ESG). Pokud někdo požaduje environmentální studii, poskytněte ji. Pokud má opoziční skupina dotazy k plánu, pozvěte ji a sdílejte plán – do všech podrobností, s plnou transparentností.
Klíčovou složkou je také bezpečnost a zacházení se zaměstnanci. Nepřilévejte zbytečné palivo do ohně opozice tím, že se svými pracovníky nezacházíte správně. Navíc investoři a koncoví kupující nebudou chtít být zapojeni, pokud pravděpodobně dojde ke kontroverzi a pokud proces není transparentní.
Ultimately, your goal of stakeholder engagement is this: Do the right thing and let everyone know that you are doing the right thing. Because doing what is right can also be right for business.
The views expressed in this article are solely the opinion of the author.
Očekává se, že poptávka po lithiu pro baterie v nadcházejících letech dramaticky poroste, protože stále zaznamenáváme nárůst v sektorech elektrických vozidel a skladování energie. Lithium-iontové baterie jsou zásadní součástí přechodu na nízkouhlíkové hospodářství.
Lithium Resources
Commercial lithium extraction technology/methods currently rely on two main sources of the metal:
- Slané solné roztoky
- Mineral ores, such as spodumene
Vzhledem k tomu, že předpokládaná potřeba domácích zdrojů lithia roste, vzbuzuje zájem také řada alternativních technologií těžby lithia. Patří mezi ně přímá extrakce lithia rozpouštědlem z mořské vody a geotermálních solanek a solanek z ropných vrtů, stejně jako těžba jílů obsahujících lithium.
Jak extrahovat lithium
Conventional Lithium Brine Extraction
The majority of today’s commercial lithium production is from those that extract lithium from underground brine reservoirs (salars). Most takes place in the so-called Lithium Triangle, high-up in the Andes, where the borders of Bolivia, Argentina and Chile meet, and in China.
Lithium brine recovery is a straightforward but time consuming process. Salt-rich water is pumped to the surface and into a series of evaporation ponds. Over a period of months, the water slowly evaporates and a variety of salts precipitate out, leaving a brine with an ever-increasing concentration of lithium.
Během procesu odpařování se vytvoří suspenze hydratovaného vápna (Ca(OH)2) se přidává do solanky za účelem vysrážení nežádoucích prvků, zejména hořčíku a boru (jako hydroxid hořečnatý a borovápenaté soli). Když koncentrace lithia dosáhne určitého bodu, solanka se čerpá do regeneračního zařízení k extrakci kovu, což je proces, který obvykle zahrnuje následující kroky.
- Čištění solanky k odstranění kontaminantů nebo nežádoucích prvků.
- Chemické ošetření za účelem vysrážení požadovaných produktů a vedlejších produktů.
- Filtrace k odstranění vysrážených pevných látek.
- Léčba sodou (Na2CO3), aby se vysrážel uhličitan lithný (Li2CO3).
- Washing and drying of the lithium carbonate into the final product.
Těžba hard rocku
Hard rock mining is a considerably more complex and energy-intensive process than conventional brine extraction. Although there are over 145 minerals that contain lithium, only five are used for commercial lithium extraction: spodumene, lepidolite, petalite, amblygonite, and eucryptite.
Z nich je nejhojnější spodumen, který poskytuje drtivou většinu lithia získaného z minerálů. Austrálie představuje velkou část světové produkce spodumenu, některé menší provozy jsou v Brazílii a další provozy na výrobu lithia na minerální bázi v Portugalsku, jižní Africe a Číně. Očekává se, že do roku 2025 budou online další doly v Severní Americe a Finsku.
Po vytěžení rudy se drtí a praží při 2012°F (1100°C). Poté se ochladí na 140 °F (65 °C), mele a znovu praží, tentokrát s kyselinou sírovou, při 482 °F (250 °C), což je proces známý jako kyselé loužení. Během tohoto posledního kroku je vodík v kyselině sírové nahrazen ionty lithia za vzniku síranu lithného a nerozpustného zbytku.
Stejně jako při extrakci lithia na bázi solanky se přidává vápno pro odstranění hořčíku (složkového prvku spodumenu) a soda se používá k vysrážení uhličitanu lithného z konečného přečištěného přefiltrovaného roztoku. Vápenná kaše může být také použita jako prostředek pro úpravu pH k neutralizaci přebytečné kyseliny z procesu loužení kyseliny.
Nové metody výroby lithia
Podle USGS jediná komerční výroba lithia v USA pochází z provozu solanky v Nevadě (tam je také zařízení na recyklaci lithiových baterií v Lancasteru, OH, stejně jako továrny na zpracování lithia). Roste však tlak na zvýšení domácí produkce lithia, aby se zajistily dodávky tohoto kritického kovu.
Opportunities exist for direct lithium extraction, notably from geothermal brines from the Salton Sea, CA, and so-called ‘produced water’ from shale gas fracking in Texas. A number of companies are also actively looking into extracting lithium from lithium-bearing clays, notably in Nevada. Several different production methods are being tested, including acid leaching in both sulfuric acid and hydrochloric acid.
Jakékoli použití kyselého loužení bude pravděpodobně vyžadovat základní materiál, jako je hydratované vápno, pro odstranění nečistot a neutralizaci odpadu před jeho návratem do přirozeného prostředí.
Lithium Carbonate vs Lithium Hydroxide
Konečným produktem technologie extrakce lithia na bázi solanky i minerálních látek je nejčastěji uhličitan lithný. Mezi další běžné komerční lithiové produkty patří:
- Hydroxid lithný (LiOH) — Hydroxid lithný se používá nejčastěji k výrobě solí lithia
- Chlorid lithný (LiCl) — Lithium chloride is mainly used for the production of lithium metal
- bromid lithný (LiBr) — Lithium Bromide is most often used in air-conditioning systems as desiccant
- Butyllithium (C4H9Li) — Butylithium se používá hlavně jako silná látka v organické chemii
- Pure Lithium Metal — Pure Lithium Metal is often used for rechargeable batteries in things like phones or laptops
Uhličitan lithný má řadu průmyslových použití: od výroby baterií až po výrobu podlahových přípravků, zhušťovačů cementu, lepidel a glazur. Je široce používán jako mazivo a lubrikant a je základním lékem (jak je uvedeno na seznamu Světové zdravotnické organizace). Může být také snadno přeměněn na hydroxid lithný, který se rychle stává preferovaným
lithiová směs pro výrobce elektrických vozidel, protože umožňuje výrobu výkonnějších baterií s delší životností.
Proces konverze zahrnuje přidání hydratovaného vápna do uhličitanu lithného. Lithné ionty pak účinně „vymění místa“ s vápníkem ve vápně za vzniku hydroxidu lithného a pevného uhličitanu vápenatého (CaCO3) zbytek, který lze snadno odstranit filtrací nebo usazením.
Jak může STT pomoci?
As a specialist in the design, procurement and installation of dry bulk chemical systems, we are well-placed to support lithium producers with their dry chemical handling needs. We have particular expertise when it comes to storing and handling dry chemical products, such as quicklime (CaO) and soda ash.
Jsme také předním odborníkem na dodávky hasičů vápna, které berou nehašené vápno a přeměňují ho na hydratovanou vápennou kaši, takže je lze přidat do procesu extrakce lithia.
Optimalizace kvality suspenze hydratovaného vápna – její čistoty a reaktivity – nabízí výrobcům lithia příležitost zlepšit celkovou efektivitu a efektivitu jejich výrobního procesu lithia. V tomto ohledu lze mnohé udělat pouhým výběrem správného hasiče vápna. Díky našim zkušenostem v této oblasti jsme schopni podpořit výrobce lithia, pokud jde o to, aby pro jejich provozní potřeby zvolili nejlepší hasič vápna.
Kvalita vápenné kaše je také v centru pozornosti, protože výrobci automobilů hledají zdroje lithia s vyšší čistotou při hledání baterií, které pojedou dál. Vápno je jednou z cest, kterou se nečistoty mohou dostat do produktů lithia, zejména hliníku, který se běžně vyskytuje ve vápenci, ale je jedním z prvků, na jehož odstranění se výrobci lithia usilovně snaží. Moderní hasič vápna pomůže odstranit takové nečistoty a poskytne vysoce čistou kaši hydratovaného vápna. Ve společnosti Carmeuse, mateřské společnosti STT, rovněž v současné době probíhá výzkum a vývoj s cílem dále zlepšit vyřazení neprocesních prvků v hasicím zařízení pro výrobu suspenzí hydratovaného vápna s ještě vyšší čistotou.
Často kladené otázky o lithiu
Jak se získává lithium?
Většina komerční extrakce lithia je ze slaných solanek prostřednictvím procesu odpařování a chemického získávání. Lithium se také získává z rud obsahujících lithium, jako je spodumen, prostřednictvím procesu, který zahrnuje drcení, pražení a kyselé loužení. V současné době se zkoumají další metody extrakce lithia, jako je přímá extrakce lithia z geotermálních solanek a solanek z ropných vrtů, aby pomohly zvýšit globální produkci.
Is lithium easy to extract?
Extracting lithium from salt-flat brines is relatively straightforward, but is a time-intensive process, since it takes several months of progressive evaporation to reach a high enough lithium concentration in the brine for economic recovery. Lithium extraction from hard rock ores is a relatively complex and energy-intensive process, involving multiple process stages to release the lithium from the ore.
How is lithium extracted from minerals?
Lithium se přirozeně vyskytuje ve více než 145 minerálech, ale komerčně se získává pouze z pěti. Nejdůležitějším minerálním zdrojem je spodumen. Extrakce lithia ze spodumenu zahrnuje počáteční drcení, pražení při 2012°F (1100°C), další mletí a poté kyselé loužení s kyselinou sírovou při 482°F (250°C).
Získávání lithia z jílů obsahujících lithium podléhá neustálým vývojovým pracím. Testuje se řada procesů, včetně kyselého loužení jak v kyselině sírové, tak v kyselině chlorovodíkové.
Technologie extrakce lithia
KONTAKTUJTE NÁS
Kontaktujte naše zkušené odborníky a získejte více informací o správném vybavení nebo službě, abyste co nejlépe dosáhli svých cílů.
