Litium terak merupakan produk sampingan produksi litium dari bijih. Litium terak berasal dari ekstraksi spodumene dan mineral kaya litium lainnya. Material ini sering kali mengandung litium tinggi dan logam berharga lainnya. Jadi, litium terak merupakan sumber potensial untuk daur ulang dan pemulihan. Seiring meningkatnya permintaan litium, kita juga harus mengelola litium terak. Litium terak sangat penting untuk baterai pada kendaraan listrik dan penyimpanan energi terbarukan. Para peneliti dan industri tengah menjajaki cara-cara baru untuk memproses produk sampingan ini. Mereka bertujuan untuk mengurangi kerusakan lingkungan dan meningkatkan efisiensi sumber daya.
Negara saya memiliki sumber daya litium yang berharga. Sumber daya tersebut sebagian besar berupa bijih litium, termasuk spodumene, lepidolite, petalite, ferrolithium mica, dan pyrolithite. Di antara sumber daya tersebut, hanya spodumene yang telah diaplikasikan dalam skala industri. Spodumene memiliki komposisi yang sederhana dan kandungan litium yang tinggi, yang mudah diekstraksi. Selain itu, negara saya memiliki tambang spodumene terbesar kedua di dunia. Tambang tersebut memiliki kapasitas penyimpanan yang besar. Selain itu, lepidolite memiliki komposisi yang kompleks tetapi memiliki cadangan yang besar.
Di Yichun, Provinsi Jiangxi, negara saya memiliki endapan lepidolite terbesar di dunia. Ini adalah cadangan litium utama dengan nilai strategis dan penelitian yang tinggi. Namun, petalite, ferrolithium mica, dan pyrolithite memiliki kandungan litium yang rendah dan cadangan yang kecil. Jadi, hanya ada sedikit penelitian tentang mereka, dan mereka tidak terlalu signifikan.
Penambangan litium skala besar kini menghasilkan banyak slag litium. Jika limbah litium dibuang di tempat pembuangan akhir, hal itu akan menyebabkan pencemaran pada kualitas tanah dan air setempat. Oleh karena itu, cara memanfaatkan limbah litium untuk menghindari pencemaran telah menjadi topik hangat dalam beberapa tahun terakhir. Slag litium memiliki sifat yang berbeda. Hal ini disebabkan oleh perbedaan komponen spodumene dan lepidolite.
Spodumene dan Lepidolite
Spodumene adalah piroksen mineral. Batu ini tampak tidak berwarna hingga kuning pucat, sedikit ungu, atau kunzite lavender. Batu ini juga membentuk kristal kriptokristalin dan prismatik besar berwarna hijau-kuning atau hijau zamrud. Spodumene adalah litium aluminium inosilikat, LiAl(SiO3)2. Batu ini terutama ditemukan di urat pegmatit granit. Di negara saya, spodumene sebagian besar diproduksi di Xinjiang, Sichuan, dan Jiangxi.
Lepidolite juga dikenal sebagai “lepidolite”, sebuah sistem monoklinik. bahan kimia komposisinya adalah K{Li2-xAl1+x[Al2xSi4-2xO10](OH,F )2} (x=0-0,5). Ini adalah aluminium silikat dasar dari kalium dan litium, dan merupakan jenis mineral mika. Lepidolite umumnya hanya diproduksi di pegmatit granit. Warnanya ungu dan merah muda dan bisa berwarna terang hingga tidak berwarna. Memiliki kilau seperti mutiara. Bentuknya berupa kolom pendek, serpihan kecil, atau kristal besar seperti pelat.
Lepidolite memiliki komposisi yang lebih kompleks dan lebih sulit untuk dimurnikan. Spodumene pada dasarnya adalah aluminosilikat yang mengandung litium. Biasanya mengandung pengotor. Komponen utamanya adalah litium, silikon, dan aluminium. Formula lepidolite lebih kompleks. Komponen utamanya adalah litium, kalium, silikon, aluminium, dan fluorin. Oleh karena itu, lebih sulit untuk mengekstraksi bahan baku dan memurnikan garam litium. Sebelum tahun 2017, litium karbonat dari lepidolite harganya mahal dan kualitasnya buruk. Inilah alasan utamanya. Produk ini ditujukan untuk pelanggan kelas industri.
Kandungan Li2O dalam lepidolite lebih rendah, sehingga konsumsi unitnya lebih besar. Biasanya, konsentrat spodumene memiliki 5,0-6,0% Li2O. Konsentrat lepidolite memiliki 2,0-3,5% Li2O. Jadi, dibutuhkan sekitar 7,8 ton konsentrat spodumene (kadar 6,0%) untuk membuat 1 ton litium karbonat. Dan, dibutuhkan sekitar 18-19 ton konsentrat lepidolite (kadar 3,0%) untuk jumlah yang sama. Jika kadarnya lebih rendah, konsumsi unitnya akan semakin meningkat. Jadi, biaya untuk mengekstrak litium dari lepidolite lebih mahal daripada dari spodumene.
Perbandingan antara terak litium spodumene dan terak litium lepidolite
Biasanya, fase utama dari terak litium spodumene adalah spodumene, gipsum, dan kuarsa. Di antara fase-fase tersebut, spodumene merupakan mineral utama dalam proses ekstraksi litium. Kuarsa merupakan mineral paragenetik dari spodumene. Gipsum terutama berasal dari reaksi bubuk batu kapur dan asam sulfat.
Biasanya, fase utama limbah litium mika adalah spherule biru, gipsum, kuarsa, fluorit, dan albit. Di antaranya, spherule biru, kuarsa, albit, dan fluorit merupakan mineral paragenetik spodumene. Gipsum terutama berasal dari reaksi bubuk batu kapur dan asam sulfat.
Jadi, terak litium mika litium lebih kompleks daripada terak litium spodumena.
Kepadatan litium mika dan terak litium spodumene serupa. Terak litium mika litium memiliki luas permukaan yang lebih kecil daripada limbah litium spodumene setelah penggilingan singkat. Namun, seiring bertambahnya waktu penggilingan, litium mika akan memiliki luas permukaan yang lebih besar daripada spodumene. Semakin pendek waktu penggilingan terak litium mika litium, semakin tinggi aktivitasnya. Spodumene membutuhkan penggilingan yang lebih lama untuk meningkatkan aktivitasnya. Penggilingan dalam waktu singkat kurang efektif daripada litium mika dan limbah litium.
Selain itu, terak litium lebih kompleks daripada limbah padat tradisional, seperti terak dan abu terbang. Keduanya memiliki komposisi yang tetap. Misalnya, terak litium mengandung lebih banyak ion logam alkali seperti K dan Na dan biasanya mengandung unsur 5%-30% S. Selain itu, limbah litium mungkin mengandung sejumlah kecil ion logam lainnya, seperti berilium, talium, rubidium, dan cesium. Semua itu harus diuji dan memenuhi standar sebelum digunakan kembali. Fiksasi atau penghilangan ion logam dalam limbah litium membuatnya sulit untuk ditangani. Jadi, ada beberapa cara untuk menggunakannya, dan kita hanya dapat mengonsumsinya dalam jumlah kecil.
Pengolahan dan Pemanfaatan Limbah Litium
Pengayaan dan Pemanfaatan Berilium, Talium, Fluorin, Rubidium dan Cesium
Litium terak milik perusahaan di Jiangxi mengandung 0,003% thallium, 0,0002% arsenik, 3,5% fluorin, 0,067% berilium, 0,344% rubidium, dan 0,078% cesium. Litium terak tersebut beracun. Litium tersebut mengandung berilium, thallium, fluorin, rubidium, dan cesium. Unsur-unsur tersebut menimbulkan risiko bagi ekosistem dan kesehatan manusia.
Ekstraksi berilium secara industri sebagian besar dilakukan dengan peleburan suhu tinggi. Selanjutnya, air didinginkan atau zat alkali ditambahkan. Hal ini menghancurkan struktur kristal mineral. Kemudian, berilium dilarutkan dalam asam sulfat dan diperkaya menggunakan pelarut organik. Namun, pelarut organik tradisional sangat berbahaya bagi lingkungan. Talium dalam bijih litium, setelah pemurnian, sebagian besar dalam bentuk TI2O, TIOH, TI2SO4, dll. Zat-zat tersebut sangat mudah larut. Berilium tidak begitu mudah larut.
Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa metode ekstraksi pelarut dapat mengekstrak talium secara efektif. Metode cairan ionik dapat melakukan hal yang sama dalam sistem berair dua fase. Di masa mendatang, kami akan menggunakan sistem mikroorganisme-asam-cairan ionik. Ini akan mengurangi penggunaan energi dan limbah dari reaksi. Ini juga akan meningkatkan pemulihan berilium dan talium. Ini akan memulihkan, dengan karbon rendah, efisiensi hijau, logam dari terak limbah tambang litium.
Proses pemanggangan-pelindihan mengolah terak litium untuk memperoleh kembali rubidium dan cesium. Proses ini menghasilkan larutan campuran garam-garamnya. Kemudian, proses presipitasi digunakan untuk memperoleh campuran rubidium dan cesium. Campuran rubidium dan cesium diolah. Proses ini menghasilkan larutan campuran garam-garamnya dengan konsentrasi tinggi. Kemudian, residu rubidium dan cesium diperoleh melalui presipitasi bertahap. Perlakukan endapan rubidium dan endapan cesium untuk memperoleh rubidium klorida dan cesium klorida. Rubidium klorida dan cesium klorida dapat diolah untuk memperoleh rubidium dan cesium karbonat.
Fluor dalam litium mika dapat merusak strukturnya. Perlakuan panas dua tahap lebih baik daripada pemanasan langsung. Perlakuan ini menghilangkan fluor dan asam sulfat yang tidak bereaksi. Perlakuan ini juga membentuk sistem pemulihan dan sirkulasi fluor.
Pemanfaatan bahan bangunan
Semen
Limbah terak litium mirip dengan tanah liat yang digunakan dalam semen. Jadi, limbah terak tambang litium dapat digunakan untuk menggantikan sebagian tanah liat dalam pembuatan klinker semen. Mineral litium dan proses ekstraksi memengaruhi limbah terak dari litium mika dan spodumena. Keduanya sangat berbeda. Limbah terak tambang spodumena memiliki 1% hingga 3% Fe2O3. Limbah terak tambang litium mika memiliki sekitar 0,5% Fe2O3. Jadi, semen putih dari limbah tambang litium mika memiliki lebih banyak keunggulan pasar.
Konkret
Penggunaan terak litium sebagai campuran beton dapat menggantikan sebagian semen. Terak litium dapat digunakan dalam skala besar. Hal ini akan mengurangi dampak lingkungan dari produksi semen dan mendukung pembangunan berkelanjutan. SiO2 dan Al2O3 dalam terak litium dapat bereaksi dengan Ca(OH)2 dalam semen. Hal ini membentuk gel kalsium silikat terhidrasi (CSH). Hal ini meningkatkan kekuatan dan ketahanan beton.
Saat ini, penelitian tentang penggunaan terak litium sebagai aditif beton berfokus pada:
- Sifat mekanik.
- Tahan terhadap karbonasi.
- Tahan terhadap penetrasi ion klorida.
- Tahan terhadap korosi sulfat.
- Daya tahan.
Keramik
Menggunakan limbah industri untuk membuat keramik busa merupakan fokus utama dalam penggunaan sumber daya. Terak litium merupakan bahan baku limbah padat yang umumnya mengandung banyak silikon, aluminium, dan alkali. Limbah litium asam memiliki komposisi kimia yang mirip dengan bahan baku keramik tradisional. Komponen mineral utamanya adalah kuarsa, kalsit, spodumena, dan litium mika.
Namun, terak litium yang belum diolah mengandung Fe2O3 dan TiO2. Keduanya akan memengaruhi warna putih keramik. Jadi, terak litium cocok untuk membuat keramik bangunan. Selain itu, litium oksida merupakan fluks yang kuat. Titik eutektik glasir akan turun jika dikombinasikan dengan natrium dan kalium oksida.
Geopolimer
Terak litium memiliki komposisi kimia yang mirip dengan abu terbang. Terak ini dapat digunakan sebagai prekursor silikon-aluminium untuk geopolimer berkomponen tunggal. Terak litium memiliki CaO yang lebih rendah dan SO3 yang lebih tinggi. Hal ini memengaruhi geopolimer sintetisnya. Terak ini juga mengubah penggunaan teknologi aktivasi termal dan alkali.
Bahan dinding
Litium terak digunakan dalam bahan dinding, terutama pada batu bata yang belum dibakar dan ceramsite. Batu bata yang belum dibakar memiliki kekuatan dan daya tahan yang tinggi. Batu bata tersebut dapat menggunakan limbah litium secara efisien. Beberapa penelitian telah menggunakan semen, bubuk terak baja, abu terbang, dan limbah litium untuk membuat batu bata terak litium yang belum dibakar. Mereka menggunakan metode pengawetan alami. Batu bata tersebut memiliki kekuatan tinggi, tahan air, dan tahan beku yang baik. Ceramsite adalah partikel keramik. Batu bata tersebut ringan, kuat, dan berpori. Batu bata tersebut memiliki sifat tahan api yang baik. Batu bata tersebut memiliki insulasi termal, air, dan suara yang baik. Batu bata tersebut tahan beku dan memiliki reaktivitas alkali-agregat yang sangat baik. Batu bata tersebut banyak digunakan dalam bahan bangunan sebagai agregat ringan.
Limbah litium mika mengandung SiO2 dan Al2O3 yang tinggi. Limbah ini merupakan bahan baku berkualitas tinggi untuk pembuatan ceramsite bangunan. Kandungan CaO, Na2O, dan K2O dalam limbah litium mika dapat mencapai 15%. Limbah ini dapat digunakan sebagai oksida fluks dalam sintering. Hal ini menurunkan suhu sintering ceramsite. Limbah ini juga mengurangi viskositas fase cair bersuhu tinggi.
Tempat tidur terak litium
Pada bulan Mei, Jiangxi menerbitkan “Spesifikasi Teknis untuk Penggunaan Limbah Litium dalam Rekayasa Dasar Jalan Raya (Uji Coba)”. Spesifikasi tersebut memuat banyak standar perlindungan lingkungan. “Dilarang menggunakan 'limbah litium yang diidentifikasi sebagai limbah berbahaya' untuk pengisian dasar jalan.” Limbah litium, limbah industri umum, hanya dapat digunakan untuk pengisian tanggul jalan raya setelah dimodifikasi. Limbah tersebut tidak dapat digunakan untuk pengisian dasar jalan raya.” Dasar jalan dari limbah litium yang dimodifikasi tidak boleh berada di garis merah perlindungan ekologis, lahan pertanian dasar permanen, atau area khusus lainnya. Standar tersebut juga menetapkan standar terperinci untuk pengujian air dan tanah di ruas jalan.
