22 Jahre Batterieanpassung
Jan 04, 2020 Seitenansicht：413
Wissen Sie, woher Lithium kommt?
Da Lithium hochreaktiv ist, wird es niemals in seiner ursprünglichen Metallform gefunden, da der geringste Kontakt mit anderen Umgebungsmerkmalen wie Feuchtigkeit eine spontane Verbrennung auslösen kann, die Flammen verursacht. Dies kann auch der Grund sein, warum Lithium-Ionen-Batterien dazu neigen, zu explodieren oder Feuer zu fangen, wenn sie einen Prozess durchlaufen, der als thermisches Durchgehen bekannt ist und durch hohe Temperaturen verursacht wird. Lithium wird daher aus magmatischem Gestein, hauptsächlich Spodumen, und auch aus Lithiumchloridsalzen gewonnen, die in Solebecken vorkommen. Chile ist mit seinem Bergbaustandort in der Atacama Salt Flat der weltweit größte Lithiumproduzent.
Andere Länder, die erhebliche Mengen an Lithium produzieren, sind Bolivien (mit 10.582 Quadratkilometern die größte Salzwüste der Welt, die derzeit aus politischen und wirtschaftlichen Gründen ruht), Argentinien, China, USA und Australien (mit der größte Lagerstätte in Perth) Der Abbau von Lithium aus Salzlake hat sich als billiger erwiesen als der Abbau aus Spodumen und führt daher zu vielen ruhenden Spodumenlagerstätten. Meerwasser enthält auch Lithium, jedoch in mangelhaften Konzentrationen; Daher wird die Möglichkeit, das Metall aus Meerwasser abzubauen, als unwirtschaftlich angesehen.
Wie funktioniert der Lithiumabbau?
Wie bereits erwähnt, ist Lithium ein hochreaktives Metall, das eine effiziente Wärme- und elektrische Leitfähigkeit bietet und sich daher für die Herstellung von Glas, Chemikalien, Batterien, Pharmazeutika und Hochtemperaturschmierstoffen eignet. Sein hochreaktiver Zustand macht es unmöglich, in seiner Metallform abgebaut zu werden, und ist daher in verschiedenen Verbindungen zu finden. Die Lithiumextraktion kann als eine Kombination chemischer Prozesse definiert werden, bei denen das Metall aus einer Probenverbindung isoliert und in eine verwendbare Form umgewandelt wird. Solche verwendbaren Typen umfassen stabile Verbindungen wie Lithiumcarbonat. Nur weil Lithium sowohl zu Lande als auch zu Wasser verfügbar ist, bedeutet dies nicht, dass alle Quellen für den Bergbau genutzt werden können, da einige keinen wirtschaftlichen Wert haben.
Lithium aus Salzlösung extrahieren
In der heutigen Welt werden große Mengen Lithium aus flüssigen Salzlaken gewonnen, die sich weit unterhalb der als Salars bezeichneten Salt Flats befinden. Die meisten dieser Gehälter in Südamerika und China sowie in anderen salzreichen Erntegebieten umfassen sowohl geothermische als auch Ölfelder. Der Abbau von Lithium aus Salzlake ist ein einfacher, aber langsamer und langwieriger Prozess, der Monate oder Jahre dauert, um das Endprodukt zu erhalten. Um Zugang zu den unterirdischen Salarablagerungen zu erhalten, muss man in die Oberfläche bohren und die Sole abpumpen, die dann zu den verschiedenen Verdunstungsteichen transportiert wird. Die Sole wird dann monatelang oder jahrelang in diesen Teichen belassen, damit die Sonne das gesamte darin enthaltene Wasser durch Sonnenverdampfung austrocknen kann. Dies ist ein langwieriger Prozess, der mit verschiedenen Umwelthindernissen wie unerwarteten Regenfällen konfrontiert ist.
Die Sole weist zusammen mit Kalium und Natrium sehr hohe Lithiumkonzentrationen auf und bietet somit eine Plattform, aus der diese anderen Metalle extrahiert werden können. Manchmal verwenden Bergleute Umkehrosmose, um die Lithiumsole weiter zu konzentrieren und so den Verdampfungsprozess zu beschleunigen. Sobald das Lithium eine gezielte Konzentration in den Verdunstungsbecken erreicht hat, wird der Ozean in eine Lithiumrückgewinnungsanlage gepumpt, damit die primären Extraktionsprozesse beginnen können. Diese Prozesse basieren auf der Solefeldzusammensetzung und umfassen die folgenden Schritte.
1. Vorbehandlung
Der Schritt verwendet Filtrations- und Ionenaustauschreinigungsverfahren, um alle in der Salzlösung gefundenen Verunreinigungen zu entfernen. Die Solelösung ist niemals rein, da während des Abbauprozesses Infiltrationen durch andere Materialien oder Verunreinigungen auftreten können.
2. Chemische Behandlungen
Dies beinhaltet die Zugabe von chemischen Lösungsmitteln und verschiedenen Reagenzien, die darauf abzielen, die gewünschten Produkte sowie Nebenprodukte durch einen als Fällung bekannten Prozess zu isolieren. Die chemischen Lösungsmittel und Reagenzien werden nicht zufällig in die Lösung getropft. Sie werden in chronologischer und vorgegebener Reihenfolge angewendet, um die besten Ergebnisse zu erzielen.
3.Filtration
Nach den chemischen Behandlungen wird die Salzlösung filtriert, um ausgefällte Feststoffe von der anderen Lösung abzutrennen. Der Niederschlag ist nicht nur Abfallprodukte, sondern kann verschiedene Nebenprodukte sein, die von der Lösung getrennt werden.
4. Die Herstellung von Lithium
Schließlich wird die filtrierte Salzlösung mit Reagenzien wie Natriumcarbonat behandelt, um Lithiumcarbonat zu bilden, das die am meisten gewünschte signifikante Verbindung für den gesamten Prozess ist. Das Lithiumcarbonat wird dann filtriert, getrocknet und verkauft. Verschiedene Reagenzien können verwendet werden, um andere herkömmliche Lithiumverbindungen basierend auf dem gewünschten Produkt herzustellen. Nachdem der Extraktionsprozess für Lithium abgeschlossen ist, wird die verbleibende Salzlösung zurück in die unterirdischen Salare gepumpt.
Extraktion von Lithium aus Spodumen
Spodumen kann auch als Hartgestein bezeichnet werden und ist für einen geringen Anteil der Lithiumproduktion in der Welt verantwortlich. Die Mineralerzvorkommen produzieren jährlich fast 20 Tonnen mit mehr als 100 verschiedenen Mineralien, die ähnliche Lithiumkonzentrationen enthalten, aber nur wenige werden aktiv abgebaut, darunter Spodumen, Petalit, Eukryptit, Amblygonit und Lepidolit. Mineralerzvorkommen weisen im Vergleich zu Salar-Sole einen höheren Lithiumgehalt auf. Da sie jedoch aus Hartgestein gewonnen werden müssen, ist das Verfahren teuer. Die Extraktion erfordert große Mengen an Energie, Chemikalien und Maschinen, was zu einem kostspieligen Prozess führt, der bis zu doppelt so teuer sein kann wie die Extraktion von Lithium aus Salzlösung.
Abhängig von der spezifischen Mineralablagerung variiert der Extraktionsprozess und beinhaltet üblicherweise das Extrahieren des Mineralmaterials von der Erdoberfläche und das Erhitzen sowie Pulverisieren. Das zerkleinerte Mineral wird mit spezifischen chemischen Reaktanten wie Schwefelsäure gemischt und die resultierende Substanz durch ein Verdampfungsverfahren erhitzt, filtriert und konzentriert. Das Ergebnis ist Lithiumcarbonat und die Abfallprodukte werden zur Wiederverwendung oder zur Entsorgung behandelt.
Andere Extraktionsverfahren
Abgesehen von Salarsole und hartem Gestein kann Lithium aus einigen verschiedenen unten aufgeführten Quellen gewonnen werden. Da diese Quellen jedoch wertvolle Möglichkeiten für den Lithiumabbau bieten, wurden die für die Gewinnung erforderlichen Technologien noch nicht entwickelt.
Meerwasser
Zurückgewonnene Ölfeldsole
Recycelte Sole aus Energiekraftwerken
Recycelte Elektronik
Hectorit Ton
Was sind die Umweltkosten von Lithium?
Die Nachfrage nach Sole steigt ständig, da die Erfindung von Geräten, die Energie benötigen, die mit Lithium-Ionen-Batterien betrieben wird, eine tägliche Angelegenheit ist. Der Metallpreis hat sich zwischen 2016 und 2018 deutlich verdoppelt und wird voraussichtlich exponentiell steigen. Da die Welt jedoch darum kämpft, saubere und erneuerbare Energien zu verbessern, die fossile Brennstoffe ersetzen könnten, könnte der Abbau von Lithium die großen und schwerwiegenden Umweltprobleme bewältigen, die letztendlich zu kostspieligen Wartungsarbeiten führen.
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