Быстрое извлечение лития исключает использование кислоты и высоких температур

Быстрое извлечение лития исключает использование кислоты и высоких температур
22:00, 01 Май.

Легкий металлический литий — это мощный критический минерал, который служит ключевым ингредиентом в аккумуляторных батареях, питающих телефоны, ноутбуки, электромобили и многое другое. Насколько вездесущ литий в современных технологиях, настолько же сложным и дорогим является его извлечение.

Новый метод, разработанный исследователями из Университета штата Пенсильвания и недавно получивший патентные права, позволяет извлекать литий с высокой эффективностью — за считанные минуты, а не часы — с использованием низких температур и простого выщелачивания на водной основе.

«Литий является источником энергии для технологий, которые определяют нашу современную жизнь — от смартфонов до электромобилей — и применяется в сетевых накопителях энергии, керамике, стекле, смазочных материалах и даже в медицинских и ядерных технологиях», — сказал Мохаммад Резаи, профессор кафедры горного дела в Университете штата Пенсильвания, получивший награду Centennial Career Development Professor в области горного дела, который возглавлял группу, опубликовавшую свой подход в журнале Chemical Engineering Journal.

«Но его добыча также должна быть экологически ответственной.

Наши исследования показывают, что мы можем извлекать литий и другие важные минералы более эффективно, при этом значительно сокращая потребление энергии, выбросы парниковых газов и отходы, которые трудно обрабатывать или утилизировать».

Австралия, Чили и Китай лидируют в мире по поставкам лития, экспортируя его в страны, конкурирующие в области все более передовых технологий, которые зависят от этого минерала.

Чили и Аргентина отвечают за 97% экспорта лития в Соединенные Штаты, которые импортируют более чем в два раза больше, чем могут извлечь из внутренних ресурсов, несмотря на наличие миллионов метрических тонн литиевых месторождений .

По словам Резаи, проблема заключается во времени, финансовых затратах и ​​воздействии на окружающую среду при извлечении лития из пород, где он встречается естественным образом.

Однако Резаи и члены его исследовательской группы Чандима Хевапатиранаге и Шихуа Хан, которые получают докторские степени в области энергетики и горного дела, с опцией горного дела и горнодобывающей промышленности в Университете штата Пенсильвания, нашли решение.

При гораздо меньшем потреблении энергии и меньшем количестве едких химикатов, чем при традиционных методах, их бескислотный подход может извлечь более 99% доступного лития из породы за считанные минуты, по сравнению с часами традиционной добычи, которая производит примерно 96% доступного лития.

«Особенно перспективным этот подход делает его совместимость с существующей промышленной инфраструктурой», — сказал Резаи, объяснив, что новый процесс разработан с учетом масштабируемости и практичности и не требует воздействия экстремальных температур или использования кислот.

«В нем используются обычные материалы, такие как гидроксид натрия — распространенное соединение, используемое при изготовлении мыла и входящее в состав многих бытовых чистящих средств, — и вода, и он работает при гораздо более низких температурах, чем традиционные методы.

Это делает его не только чище и быстрее, но и проще для внедрения в больших масштабах».

Традиционная добыча лития подразумевает либо уговаривание рудных пород отдать металл, либо испарение прудов с богатым литием рассолом.

Выпаривание требует значительного количества воды и занимает слишком много времени, чтобы соответствовать требованиям промышленности.

Прямое извлечение лития из добытых пород происходит быстрее, чем испарение рассола, но включает нагревание минералов до невероятно высоких температур в 1110 градусов по Цельсию — 2300 градусов по Фаренгейту — и поддержание температуры в течение двух часов.

Это делает литиевый минерал пористым и подготавливает литий к отделению от породы.

На следующем этапе пористый минерал обрабатывается серной кислотой и нагревается до 482 градусов по Фаренгейту в течение двух часов.

Этот этап, известный как сернокислотная обжиг, в конечном итоге растворяет большую часть лития. Полученный кислотный раствор лития затем обрабатывается для нейтрализации кислоты и очистки металла.

«На каждом этапе традиционного метода, особенно при высокотемпературной обработке, выделяется значительное количество углекислого газа», — сказал Резаи, объяснив, что серная кислота также создает проблемы для окружающей среды и оставляет опасные побочные продукты.

«Процесс требует значительных инвестиций в оборудование и имеет проблемы с контролем температуры и рекуперацией энергии. Примеси приводят к потере лития, а кислотный раствор лития требует значительного расхода химикатов, чтобы стать основным для окончательной экстракции».

Когда Резаи и его команда впервые задумались об улучшении этого процесса, они поняли, что могут устранить необходимость в фазовом превращении — сильном нагреве и обжиге в серной кислоте , которые высвобождают ионы лития из минерала.

«Мы использовали термодинамическое моделирование, чтобы понять, как литийсодержащие минералы могут взаимодействовать с различными химическими агентами, а затем подтвердили эти прогнозы с помощью лабораторных экспериментов», — сказал Резаи.

«Мы обнаружили, что смешивание литийсодержащего минерала, называемого сподуменом, с гидроксидом натрия при относительно низких температурах преобразует минерал в литийсодержащие водорастворимые фазы».

Они также исследовали возможность использования микроволнового нагрева для этой низкотемпературной реакции (аналогично разогреву пищи в микроволновой печи, а не в духовке), чтобы сократить время обработки до нескольких минут.

В результате этой реакции получается силикат лития-натрия, соединение, которое легко растворяется в воде комнатной температуры.

При добавлении воды литий выщелачивается примерно за минуту. Поскольку полученный раствор уже является основным, то есть некислотным, он также устраняет необходимость в химических добавках, которые требуются для обычного извлечения лития, чтобы перейти от кислого к основному.

Исследователи могут немедленно добавить соединение, которое затвердевает литий, так что его можно легко собрать.

По словам Резаи, этот процесс может также работать для извлечения лития и двух других важных минералов — рубидия и цезия, которые используются в электронике, квантовых вычислениях, солнечных панелях, атомных часах, спутниковых навигационных системах, батареях и даже в качестве ракетного топлива — из лепидолита, другой горной породы.

Он также может извлекать литий из глинистых источников.

В настоящее время команда работает над расширением своего подхода и усовершенствованием процесса для промышленного применения.

Рубрика: Гаджеты и Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.

 

В Тверской области с 11 по 26 апреля большинство электричек отменены С 11 по 26 апреля жители Тверской области столкнутся с большими транспортными проблемами на железнодорожном транспорте. Большинство электричек в этот...

Сумка-холодильник для авто Незаменимый аксессуар для тех, кто любит путешествовать или часто отправляется на дачу. Такое устройство позволяет держать овощи, фрукты свежими, а н...

Электрический квадроцикл Электрические квадроциклы - это техника нового времени, которую выбирают из-за экологической безопасности, отсутствия выхлопных газов, относительной ...

Министерство финансов инициировало повышение минимальной цены на крепкий алкоголь На портале нормативных правовых актов опубликован проект приказа Минфина, повышающий минимальные цены на крепкий алкоголь. И вроде все правильно, есл...

«Кинжалы» «отключили» Европу. На Украине «испарился» весь запас газа Ночная российская ракетная атака на объекты энергетического комплекса и военной инфраструктуры Украины заставила выть сирены по всей стране. Среди по...

Инвалидные войска. Украинца без руки признали ограниченно годным Жителя Украины, у которого отсутствует рука, врачебная комиссия признала ограниченно годным к военной службе. Свое возмущение мужчина записал на виде...

Топ 8 электрических цепных пил — от проводных до миниатюрных Пилить деревья можно не только ручной или бензиновой пилой, но и электрической. Последние работают тише, меньше вибрируют и не выделяют вредных газов...

Яндекс представил Алису нового поколения с нейросетевыми функциями Сегодня, 10 апреля, компания Яндекс представила масштабное обновление голосового ассистента Алиса. Новое поколение виртуального помощника работает на...

Металлические таблички с номером дома: Почему они являются идеальным выбором для вашего адреса Вопрос внешнего оформления и удобства навигации по жилым и коммерческим объектам всегда актуален, и металлическая табличка с номером дома — один из с...

Металлические таблички с номером дома: Почему они являются идеальным выбором для вашего адреса Вопрос внешнего оформления и удобства навигации по жилым и коммерческим объектам всегда актуален, и металлическая табличка с номером дома — один из с...

«ФосАгро» импортозаместила Tour de Ski Финальный этап Кубка России по лыжным гонкам в Кировске Мурманской области завершился зрелищным туром «Большой Вудъявр» — гонкой вверх по горнолыжном...

Детский мануальный терапевт О мануальной терапии нередко рассказывают чудеса, и это недалеко от истины. Но отличный результат реализуется, если работает хорошо подготовленный сп...

Спастический запор: Что нужно знать об этом? Спастический запор – это нарушение кишечной активности, характеризующееся чрезмерным напряжением мышц кишечника, что приводит к затруднению прохожден...

Samsung показала Galaxy S23 и S23+ с обновленным дизайном Вслед за Galaxy S23 Ultra сегодня показали и обновление базовых моделей Galaxy S. И хотя Samsung улучшила основные аппаратные и программные функции, ...

Intel демонстрирует сверхбыструю версию Thunderbolt Интерфейс обеспечивает обмен данными с периферийными устройствами на скорости 80 Гбит/с — как только что анонсированная спецификация USB4. Компания I...

Насосное оборудование DAB: надежность и качество

История компании DAB

DAB - итальянская компания, специализирующаяся на производстве насосного оборудования. Она была основана в 1975 году...

IM L6: Электро-революция на колесах с запасом хода на тысячу километров! IM Motors представила IM L6 — первый серийный автомобиль с полутвердотельным аккумулятором, который может пройти лосиный тест на скорости 71 км/ч и и...

«Это не дамба, а земляной вал. Она миллиард рублей не стоит». Глава Минстроя — о дамбе, после прорыва которой затопило Орск Министр строительства России Ирек Файзуллин в беседе с журналистами раскритиковал дамбу, с прорыва которой началось затопление города Орск Оренбургск...

Ученый Александр Гольдфарб выиграл в американском суде иск о клевете против Первого канала, обвинившего его в убийстве Литвиненко Правозащитник и биолог Александр Гольдфарб сообщил, что выиграл в США иск о клевете против Первого канала. По его словам, суд в Нью-Йорке присудил ем...

Кем были погибшие от удара ВСУ жители Брянщины Приграничный Климовский район Брянской области со стороны Украины атакуют чуть ли не каждый день. А вот в райцентре – рабочем посёлке Климове – было ...

Металлические таблички с номером дома: Почему они являются идеальным выбором для вашего адреса Вопрос внешнего оформления и удобства навигации по жилым и коммерческим объектам всегда актуален, и металлическая табличка с номером дома — один из с...

Дерматолог Халбаева: загорать на солнце нужно как звёзды Голливуда По всей России весна уже вступила в свои права и уже начинает припекать неслабое солнце. Люди направились в парки и на дачи, рискуя заработать не заг...

Как наконец избавиться от мышления должника и перестать жить в кредит. Советы психолога Многие россияне привыкли к кредитам и покупкам на заёмные средства. Но у кого на самом деле мы берём в долг? Банк или тот, кто предоставляет заём, — ...

Пожарная безопасность: подлежащая сертификации продукция, важные услуги В настоящее время вопросы пожарной безопасности занимают особое место в разных отраслях, включая бизнес. Обеспечение пожарной безопасности имеет перв...

Как выбрать сапоги для рыбалки: основные критерии, продукция из магазина Pike Людям, приобщившимся к активным видам отдыха, необходима удобная и ультрапрактичная обувь. При подборе качественной пары сапог для рыбалки важно прин...

Насосное оборудование DAB: надежность и качество

История компании DAB

DAB - итальянская компания, специализирующаяся на производстве насосного оборудования. Она была основана в 1975 году...

Виза в Саудовскую Аравию: основные моменты и требования

Путешествие в Саудовскую Аравию может стать захватывающим и увлекательным опытом для тех, кто интересуется историей, культурой и природой этой уди...

Согласование перепланировки: порядок действий

Перепланировка помещения – это серьезное мероприятие, которое требует соответствия строительных норм и правил. Для осуществления перепланировки не...

ЭЛЕКТРОМОБИЛИ ZEEKR В РОССИИ Электромобили Zeekr — это новое направление в развитии автомобильной индустрии, которое сочетает инновационные технологии, стильный дизайн и высокую ...

Поясная сумка мужская: стиль и функциональность

Зачем нужна поясная сумка мужская?

Поясная сумка - это удобный аксессуар, который позволяет мужчине носить при себе необходимые вещи, осв...

Двигатели ЯМЗ и запчасти для двигателя ЯМЗ: надежность и качество

О двигателях ЯМЗ

Двигатели ЯМЗ (Ярославский моторный завод) являются одними из наиболее популярных и надежных в России и за ее пределами....

Трудовая биография владельца «Южуралзолота» Струкова От горного мастера до миллиардера. Трудовая биография владельца «Южуралзолота» Во времена СССР романтика трудовых профессий была стимулом для целых п...

Freedom Holding Corp и Тимур Турлов Freedom Holding Corp - публичная международная компания, зарегистрированная в США и торгующаяся с тикером FRHC на американской технологической площад...

Российский производитель термоподносов EQ-VIP

О компании EQ-VIP

EQ-VIP - российская компания, специализирующаяся на производстве и поставках термоподносов высокого качества. Основанна...

Торты на свадьбу: великолепие в каждой детали

Выбор идеального торта