Subdivisión de escoria de litio para una mejor manipulación

La escoria de litio es un subproducto de la producción de litio a partir de menas. Proviene de la extracción de espodumena y otros minerales ricos en litio. Este material suele contener un alto contenido de litio y otros metales valiosos, por lo que es una fuente potencial de reciclaje y recuperación. A medida que aumenta la demanda de litio, también debemos gestionar la escoria de litio. Es fundamental para las baterías de los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía renovable. Los investigadores y las industrias están explorando nuevas formas de procesar este subproducto. Su objetivo es reducir el daño ambiental y aumentar la eficiencia de los recursos.

escoria de litio

Mi país tiene valiosos recursos de litio. Se trata principalmente de minerales de litio, entre ellos espodumena, lepidolita, petalita, mica ferrolitítica y pirolitita. Entre ellos, solo la espodumena se ha aplicado a escala industrial. La espodumena tiene una composición sencilla y un alto contenido de litio, por lo que es fácil de extraer. Además, mi país tiene la segunda mina de espodumena más grande del mundo. Tiene una gran capacidad de almacenamiento. Además, la lepidolita tiene una composición compleja pero una gran reserva.

En Yichun, provincia de Jiangxi, mi país, se encuentra el yacimiento de lepidolita más grande del mundo. Se trata de una reserva clave de litio con un alto valor estratégico y de investigación. Sin embargo, la petalita, la mica ferrolitítica y la pirolitita tienen un bajo contenido de litio y pequeñas reservas. Por ello, hay pocos estudios sobre ellas y no son muy significativas.

La minería de litio a gran escala genera actualmente una gran cantidad de escoria de litio. Si los desechos de litio se depositan en vertederos en el lugar, contaminarán el suelo local y la calidad del agua. Por ello, en los últimos años se ha convertido en un tema candente cómo utilizar los desechos de litio para evitar la contaminación. La escoria de litio tiene diferentes propiedades. Esto se debe a los diferentes componentes de espodumena y lepidolita.

Espodumena y lepidolita

La espodumena es un piroxeno. mineral. Se presenta como kunzita incolora a amarilla pálida, ligeramente morada o lavanda. También forma cristales criptocristalinos y prismáticos grandes, de color verde amarillento o verde esmeralda. La espodumena es un inosilicato de litio y aluminio, LiAl(SiO3)2. Se encuentra principalmente en vetas de pegmatita de granito. En mi país, la espodumena se produce principalmente en Xinjiang, Sichuan y Jiangxi.

Escoria de mica y litio

La lepidolita también se conoce como “lepidolita”, un sistema monoclínico. químico Su composición es K{Li2-xAl1+x[Al2xSi4-2xO10](OH,F )2} (x=0-0,5). Es un silicato de aluminio básico de potasio y litio, y es un tipo de mineral de mica. La lepidolita generalmente solo se produce en pegmatitas de granito. Es de color púrpura y rosa y puede ser de clara a incolora. Tiene un brillo perlado. Se presenta en forma de columnas cortas, pequeñas escamas o grandes cristales en forma de placa.

La lepidolita tiene una composición más compleja y es más difícil de refinar. La espodumena es esencialmente un aluminosilicato que contiene litio. Por lo general, tiene impurezas. Sus componentes principales son litio, silicio y aluminio. La fórmula de la lepidolita es más compleja. Sus componentes principales son litio, potasio, silicio, aluminio y flúor. Por lo tanto, es más difícil extraer materias primas y purificar las sales de litio. Antes de 2017, carbonato de litio El lepidolito era caro y de mala calidad. Esta es la razón principal. Estaba destinado a clientes de uso industrial.

El contenido de Li2O en la lepidolita es menor, por lo que el consumo unitario es mayor. Por lo general, el concentrado de espodumena tiene entre 5,0 y 6,01 TP3T de Li2O. El concentrado de lepidolita tiene entre 2,0 y 3,51 TP3T de Li2O. Por lo tanto, se necesitan aproximadamente 7,8 toneladas de concentrado de espodumena (grado 6,01 TP3T) para producir 1 tonelada de carbonato de litio. Y se necesitan aproximadamente entre 18 y 19 toneladas de concentrado de lepidolita (grado 3,01 TP3T) para la misma cantidad. Si el grado es menor, el consumo unitario aumentará aún más. Por lo tanto, cuesta más extraer litio de la lepidolita que de la espodumena.

Comparación entre escoria de litio de espodumena y escoria de litio de lepidolita

Por lo general, las fases principales de la escoria de litio de espodumena son espodumena, yeso y cuarzo. De ellos, la espodumena es el mineral principal en el proceso de extracción de litio. El cuarzo es un mineral paragenético de la espodumena. El yeso proviene principalmente de la reacción del polvo de piedra caliza y el ácido sulfúrico.
Por lo general, las principales fases de los desechos de litio de mica de litio son esferulitas azules, yeso, cuarzo, fluorita y albita. De ellos, las esferulitas azules, el cuarzo, la albita y la fluorita son minerales paragenéticos de la espodumena. El yeso proviene principalmente de la reacción del polvo de caliza y el ácido sulfúrico.

Por lo tanto, la escoria de litio, mica y litio es más compleja que la escoria de litio y espodumena.

La densidad de la mica de litio y la escoria de litio de espodumena es similar. La escoria de litio de mica de litio tiene una superficie más pequeña que los desechos de litio de espodumena después de una molienda corta. Pero, a medida que aumenta el tiempo de molienda, la mica de litio tendrá un área más grande que la espodumena. Cuanto más corto sea el tiempo de molienda de la escoria de litio de mica de litio, mayor será su actividad. La espodumena necesita una molienda más prolongada para mejorar su actividad. La molienda de corto tiempo es menos efectiva que la mica de litio y los desechos de litio.

Además, la escoria de litio es más compleja que los desechos sólidos tradicionales, como la escoria y las cenizas volantes. Estos tienen una composición fija. Por ejemplo, la escoria de litio contiene más iones de metales alcalinos como K y Na y generalmente contiene elementos 5%-30% S. Además, los desechos de litio pueden contener trazas de otros iones metálicos, como berilio, talio, rubidio y cesio. Deben probarse y cumplir con los estándares antes de ser reutilizados. La fijación o eliminación de iones metálicos en los desechos de litio ha dificultado su manejo. Por lo tanto, hay algunas formas de usarlo y solo podemos consumirlo en pequeñas cantidades.

Tratamiento y aprovechamiento de escorias de litio

Enriquecimiento y utilización de berilio, talio, flúor, rubidio y cesio

Las escorias de litio de una empresa en Jiangxi contienen 0,003% de talio, 0,0002% de arsénico, 3,5% de flúor, 0,067% de berilio, 0,344% de rubidio y 0,078% de cesio. Las escorias de litio son tóxicas, ya que contienen berilio, talio, flúor, rubidio y cesio, y representan riesgos para el ecosistema y la salud humana.

La extracción industrial del berilio se realiza principalmente mediante fusión a alta temperatura. A continuación, se enfría el agua o se añaden sustancias alcalinas. Esto destruye la estructura cristalina del mineral. A continuación, se disuelve en ácido sulfúrico y se enriquece utilizando disolventes orgánicos. Pero los disolventes orgánicos tradicionales son muy perjudiciales para el medio ambiente. El talio presente en el mineral de litio, después del beneficio, se encuentra principalmente en forma de TI2O, TIOH, TI2SO4, etc. Son muy solubles. El berilio lo es menos.

Muchos estudios han demostrado que los métodos de extracción con disolventes pueden extraer talio de forma eficaz. Los métodos de líquido iónico pueden hacer lo mismo en sistemas acuosos de dos fases. En el futuro, utilizaremos un sistema de líquido iónico-ácido-microorganismo. Esto reducirá el uso de energía y los desechos de la reacción. También mejorará la recuperación de berilio y talio. Esto recuperará, con bajo contenido de carbono y eficiencia ecológica, metales de la escoria de desechos de minas de litio.

Un proceso de lixiviación por tostación trata la escoria de litio para recuperar rubidio y cesio. Produce una solución mixta de sus sales. Luego, se utiliza un proceso de precipitación para obtener una mezcla de rubidio y cesio. Se trata una mezcla de rubidio y cesio. Esto da una solución mixta de alta concentración de sus sales. Luego, se obtienen residuos de rubidio y cesio mediante precipitación paso a paso. Trate los precipitados de rubidio y los precipitados de cesio para obtener cloruro de rubidio y cloruro de cesio. El cloruro de rubidio y el cloruro de cesio pueden tratarse para obtener carbonatos de rubidio y cesio.

El flúor presente en la mica de litio puede destruir su estructura. El tratamiento térmico en dos pasos es mejor que el calentamiento directo. Elimina el flúor y el ácido sulfúrico que no ha reaccionado. También establece un sistema de recuperación y circulación de flúor.

Utilización de materiales de construcción

Cemento

La escoria de litio es similar a la arcilla que se utiliza en el cemento, por lo que es posible utilizar escoria de desechos de minas de litio para reemplazar parte de la arcilla en la fabricación de clínker de cemento. El mineral de litio y el proceso de extracción afectan a la escoria de desechos de mica de litio y espodumena. Son muy diferentes. La escoria de desechos de minas de espodumena tiene de 1% a 3% Fe2O3. La escoria de desechos de minas de mica de litio tiene aproximadamente 0,5% Fe2O3. Por lo tanto, el cemento blanco a partir de desechos de minas de mica de litio tiene más ventajas en el mercado.

Concreto

El uso de escoria de litio como aditivo para el hormigón puede sustituir parte del cemento y puede utilizarse a gran escala, lo que reducirá el impacto medioambiental de la producción de cemento y contribuirá al desarrollo sostenible. El SiO2 y el Al2O3 presentes en la escoria de litio pueden reaccionar con el Ca(OH)2 del cemento, lo que forma un gel de silicato de calcio hidratado (CSH), que mejora la resistencia y la durabilidad del hormigón.

Actualmente, la investigación sobre el uso de escoria de litio como aditivo para hormigón se centra en su:

  1. Propiedades mecánicas.
  2. Resistencia a la carbonatación.
  3. Resistencia a la penetración de iones cloruro.
  4. Resistencia a la corrosión por sulfatos.
  5. Durabilidad.

Cerámica

El uso de desechos industriales para fabricar cerámicas espumosas es un aspecto clave en el uso de los recursos. La escoria de litio es una materia prima sólida típica con alto contenido de silicio, aluminio y álcali. Los desechos ácidos de litio tienen una composición química similar a las materias primas cerámicas tradicionales. Sus principales componentes minerales son cuarzo, calcita, espodumena y mica de litio.

Sin embargo, la escoria de litio sin tratar contiene Fe2O3 y TiO2, que afectan a la blancura de la cerámica, por lo que es adecuada para la fabricación de cerámicas de construcción. Además, el óxido de litio es un fundente potente. El punto eutéctico del esmalte bajará cuando se combine con óxidos de sodio y potasio.

Geopolímero

La escoria de litio tiene una composición química similar a la de las cenizas volantes. Se puede utilizar como precursor de silicio y aluminio para geopolímeros monocomponentes. La escoria de litio tiene menos CaO y más SO3. Esto afecta a sus geopolímeros sintéticos. También cambia el uso de tecnologías de activación térmica y alcalina.

Material de la pared

La escoria de litio se utiliza en materiales de pared, principalmente en ladrillos sin cocer y ceramsita. Los ladrillos sin cocer tienen alta resistencia y durabilidad. Pueden consumir eficientemente los desechos de litio. Algunos estudios han utilizado cemento, polvo de escoria de acero, cenizas volantes y desechos de litio para fabricar ladrillos sin cocer de escoria de litio. Utilizaron métodos de curado natural. Los ladrillos tenían alta resistencia, resistencia al agua y buena resistencia a las heladas. La ceramsita es una partícula cerámica. Es liviana, fuerte y porosa. Tiene buena refractariedad. Tiene buen aislamiento térmico, de agua y acústico. Resiste las heladas y tiene una excelente reactividad con álcalis y agregados. Se usa ampliamente en materiales de construcción como agregado liviano.

La escoria de litio tiene un alto contenido de SiO2 y Al2O3. Es una materia prima de alta calidad para la fabricación de ceramsita para la construcción. El contenido de CaO, Na2O y K2O en los desechos de litio, mica y litio puede alcanzar 15%. Se puede utilizar como óxido fundente en la sinterización. Esto reduce la temperatura de sinterización de la ceramsita. También reduce la viscosidad de la fase líquida a alta temperatura.

Capa de lecho de carretera de escoria de litio

En Mayo, Jiangxi El Ministerio de Industria y Comercio de China emitió las “Especificaciones técnicas para el uso de escorias de litio en la ingeniería de la plataforma de la carretera (ensayo)”. Contiene muchas normas de protección ambiental. “Se prohíbe el uso de 'residuos de litio identificados como residuos peligrosos' para el relleno de la plataforma de la carretera”. La escoria de litio, un residuo industrial general, solo se puede utilizar para el relleno de terraplenes de carreteras después de la modificación. No se puede utilizar para el relleno de la plataforma de la carretera”. La plataforma de escoria de litio modificada no debe estar en la línea roja de protección ecológica, tierras agrícolas básicas permanentes u otras áreas especiales. También establece estándares detallados para probar el agua y el suelo en la sección de la carretera.

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