Le scorie di litio sono un sottoprodotto della produzione di litio dai minerali. Provengono dall'estrazione di spodumene e altri minerali ricchi di litio. Questo materiale contiene spesso alti livelli di litio e altri metalli preziosi. Quindi, รจ una potenziale fonte di riciclaggio e recupero. Con l'aumento della domanda di litio, dobbiamo gestire anche le scorie di litio. Sono fondamentali per le batterie nei veicoli elettrici e per l'accumulo di energia rinnovabile. I ricercatori e le industrie stanno esplorando nuovi modi per elaborare questo sottoprodotto. Il loro obiettivo รจ ridurre i danni ambientali e aumentare l'efficienza delle risorse.
Il mio paese ha preziose risorse di litio. Sono principalmente minerali di litio, tra cui spodumene, lepidolite, petalite, mica ferrolitio e pirolitite. Tra questi, solo lo spodumene รจ stato applicato su scala industriale. Lo spodumene ha una composizione semplice e un alto contenuto di litio, che รจ facile da estrarre. Inoltre, il mio paese ha la seconda miniera di spodumene piรน grande al mondo. Ha una grande capacitร di stoccaggio. Inoltre, la lepidolite ha una composizione complessa ma una grande riserva.
A Yichun, nella provincia di Jiangxi, il mio paese ha il piรน grande deposito di lepidolite al mondo. ร una riserva chiave di litio con un alto valore strategico e di ricerca. Tuttavia, petalite, ferrolitio mica e pirolitite hanno un basso contenuto di litio e piccole riserve. Quindi, ci sono pochi studi su di loro e non sono molto significativi.
L'estrazione di litio su larga scala crea ora molte scorie di litio. Se i rifiuti di litio vengono smaltiti in discarica in loco, causeranno inquinamento del suolo locale e della qualitร dell'acqua. Pertanto, come utilizzare i rifiuti di litio per evitare l'inquinamento รจ diventato un argomento caldo negli ultimi anni. Le scorie di litio hanno proprietร diverse. Ciรฒ รจ dovuto ai diversi componenti di spodumene e lepidolite.
Spodumene e Lepidolite
Lo spodumene รจ un pirosseno minerale. Appare come kunzite incolore o giallo pallido, leggermente viola o lavanda. Forma anche grandi cristalli criptocristallini e prismatici giallo-verdi o verde smeraldo. Lo spodumene รจ un inosilicato di litio e alluminio, LiAl(SiO3)2. Si trova principalmente nelle vene di pegmatite di granito. Nel mio paese, lo spodumene รจ prodotto principalmente nello Xinjiang, nel Sichuan e nello Jiangxi.
La lepidolite รจ anche conosciuta come โlepidoliteโ, un sistema monoclino. chimico la composizione รจ K{Li2-xAl1+x[Al2xSi4-2xO10](OH,F )2} (x=0-0,5). ร un silicato basico di alluminio di potassio e litio, ed รจ un tipo di minerale di mica. La lepidolite รจ generalmente prodotta solo nelle pegmatiti di granito. ร di colore viola e rosa e puรฒ essere da chiara a incolore. Ha una lucentezza perlacea. Si presenta sotto forma di colonne corte, piccole scaglie o grandi cristalli simili a piastre.
La lepidolite ha una composizione piรน complessa ed รจ piรน difficile da raffinare. Lo spodumene รจ essenzialmente un alluminosilicato contenente litio. Di solito ha delle impuritร . I suoi componenti principali sono litio, silicio e alluminio. La formula della lepidolite รจ piรน complessa. I suoi componenti principali sono litio, potassio, silicio, alluminio e fluoro. Pertanto, รจ piรน difficile estrarre le materie prime e purificare i sali di litio. Prima del 2017, carbonato di litio dalla lepidolite era costoso e di scarsa qualitร . Questo รจ il motivo principale. Era per clienti di livello industriale.
Il contenuto di Li2O nella lepidolite รจ inferiore, quindi il consumo unitario รจ maggiore. In genere, il concentrato di spodumene ha 5,0-6,0% Li2O. Il concentrato di lepidolite ha 2,0-3,5% Li2O. Quindi, ci vogliono circa 7,8 tonnellate di concentrato di spodumene (grado 6,0%) per produrre 1 tonnellata di carbonato di litio. E ci vogliono circa 18-19 tonnellate di concentrato di lepidolite (grado 3,0%) per la stessa quantitร . Se il grado รจ inferiore, il consumo unitario aumenterร ulteriormente. Quindi, costa di piรน estrarre il litio dalla lepidolite che dallo spodumene.
Confronto tra scorie di spodumene e scorie di lepidolite
Di solito, le fasi principali delle scorie di spodumene litio sono spodumene, gesso e quarzo. Tra queste, lo spodumene รจ il minerale principale nel processo di estrazione del litio. Il quarzo รจ un minerale paragenetico dello spodumene. Il gesso deriva principalmente dalla reazione di polvere di calcare e acido solforico.
Di solito, le fasi principali dei rifiuti di litio mica litio sono sferula blu, gesso, quarzo, fluorite e albite. Tra questi, sferula blu, quarzo, albite e fluorite sono minerali paragenetici di spodumene. Il gesso deriva principalmente dalla reazione di polvere di calcare e acido solforico.
Quindi, le scorie di litio-mica-litio sono piรน complesse delle scorie di litio-spodumene.
La densitร della mica di litio e della scoria di spodumene e litio รจ simile. La scoria di litio e mica ha una superficie inferiore rispetto allo spodumene e litio dopo una breve macinazione. Tuttavia, all'aumentare del tempo di macinazione, la mica di litio avrร un'area maggiore rispetto allo spodumene. Piรน breve รจ il tempo di macinazione della scoria di litio e mica, maggiore รจ la sua attivitร . Lo spodumene necessita di una macinazione piรน lunga per migliorare la sua attivitร . La macinazione di breve durata รจ meno efficace della mica di litio e dello spodumene e litio.
Inoltre, le scorie di litio sono piรน complesse dei tradizionali rifiuti solidi, come le scorie e le ceneri volanti. Questi hanno una composizione fissa. Ad esempio, le scorie di litio contengono piรน ioni di metalli alcalini come K e Na e solitamente contengono elementi S 5%-30%. Inoltre, i rifiuti di litio possono contenere tracce di altri ioni metallici, come berillio, tallio, rubidio e cesio. Devono essere testati e soddisfare gli standard prima di essere riutilizzati. La fissazione o la rimozione di ioni metallici nei rifiuti di litio ne ha reso difficile la gestione. Quindi, ci sono alcuni modi per utilizzarli e possiamo consumarli solo in piccole quantitร .
Trattamento e utilizzo delle scorie di litio
Arricchimento e utilizzo di berillio, tallio, fluoro, rubidio e cesio
Le scorie di litio di un'azienda nello Jiangxi contengono 0,003% di tallio, 0,0002% di arsenico, 3,5% di fluoro, 0,067% di berillio, 0,344% di rubidio e 0,078% di cesio. Le scorie di litio sono tossiche. Contengono berillio, tallio, fluoro, rubidio e cesio. Rappresentano rischi per l'ecosistema e la salute umana.
L'estrazione industriale del berillio avviene principalmente tramite fusione ad alta temperatura. Quindi, si spegne l'acqua o si aggiungono sostanze alcaline. Ciรฒ distrugge la struttura cristallina del minerale. Quindi, viene sciolto in acido solforico e arricchito utilizzando solventi organici. Tuttavia, i solventi organici tradizionali sono molto dannosi per l'ambiente. Il tallio nel minerale di litio, dopo l'arricchimento, รจ principalmente sotto forma di TI2O, TIOH, TI2SO4, ecc. Sono altamente solubili. Il berillio lo รจ meno.
Molti studi hanno dimostrato che i metodi di estrazione con solvente possono estrarre efficacemente il tallio. I metodi con liquido ionico possono fare lo stesso nei sistemi acquosi bifase. In futuro, utilizzeremo un sistema microorganismo-acido-liquido ionico. Ciรฒ ridurrร l'uso di energia e gli sprechi della reazione. Migliorerร anche il recupero di berillio e tallio. Ciรฒ recupererร , con bassa emissione di carbonio, efficienza verde, metalli dalle scorie di scarto delle miniere di litio.
Un processo di tostatura-lisciviazione tratta le scorie di litio per recuperare rubidio e cesio. Produce una soluzione mista dei loro sali. Quindi, viene utilizzato un processo di precipitazione per ottenere una miscela di rubidio e cesio. Viene trattata una miscela di rubidio e cesio. Ciรฒ fornisce una soluzione mista ad alta concentrazione dei loro sali. Quindi, i residui di rubidio e cesio vengono ottenuti tramite precipitazione graduale. Trattare i precipitati di rubidio e i precipitati di cesio per ottenere cloruro di rubidio e cloruro di cesio. Il cloruro di rubidio e il cloruro di cesio possono essere trattati per ottenere carbonati di rubidio e cesio.
Il fluoro nella mica di litio puรฒ distruggerne la struttura. Il trattamento termico in due fasi รจ migliore del riscaldamento diretto. Rimuove il fluoro e l'acido solforico non reagito. Inoltre, imposta un sistema di recupero e circolazione del fluoro.
Utilizzo dei materiali da costruzione
Cemento
Le scorie di litio sono simili all'argilla usata nel cemento. Quindi, รจ fattibile usare scorie di scarto di miniera di litio per sostituire parte dell'argilla nella produzione di clinker di cemento. Il minerale di litio e il processo di estrazione influenzano le scorie di scarto di mica di litio e spodumene. Sono molto diverse. Le scorie di scarto di miniera di spodumene hanno 1% a 3% Fe2O3. Le scorie di scarto di miniera di mica di litio hanno circa 0,5% Fe2O3. Quindi, il cemento bianco da scorie di miniera di mica di litio ha piรน vantaggi di mercato.
Calcestruzzo
L'uso di scorie di litio come additivo per calcestruzzo puรฒ sostituire parte del cemento. Puรฒ essere utilizzato su larga scala. Ciรฒ ridurrร l'impatto ambientale della produzione di cemento e sosterrร lo sviluppo sostenibile. SiO2 e Al2O3 nelle scorie di litio possono reagire con Ca(OH)2 nel cemento. Ciรฒ forma un gel di silicato di calcio idrato (CSH). Migliora la resistenza e la durata del calcestruzzo.
Attualmente, la ricerca sull'uso delle scorie di litio come additivo per calcestruzzo si concentra su:
- Proprietร meccaniche.
- Resistenza alla carbonatazione.
- Resistenza alla penetrazione degli ioni cloruro.
- Resistenza alla corrosione da solfati.
- Durata.
Ceramica
L'utilizzo di rifiuti industriali per realizzare ceramiche espanse รจ un obiettivo chiave nell'uso delle risorse. Le scorie di litio sono una tipica materia prima solida di scarto ad alto contenuto di silicio, alluminio e alcali. I rifiuti acidi di litio hanno una composizione chimica simile alle materie prime ceramiche tradizionali. I suoi principali componenti minerali sono quarzo, calcite, spodumene e mica di litio.
Tuttavia, le scorie di litio non trattate contengono Fe2O3 e TiO2. Influiranno sulla bianchezza della ceramica. Quindi, รจ adatta per realizzare ceramiche da costruzione. Inoltre, l'ossido di litio รจ un forte flusso. Il punto eutettico della smaltatura scenderร se combinato con ossidi di sodio e potassio.
Geopolimero
La scoria di litio ha una composizione chimica simile alla cenere volante. Puรฒ essere utilizzata come precursore silicio-alluminio per geopolimeri monocomponenti. La scoria di litio ha meno CaO e piรน SO3. Ciรฒ influisce sui suoi geopolimeri sintetici. Cambia anche l'uso delle tecnologie di attivazione termica e alcalina.
Materiale della parete
Le scorie di litio sono utilizzate nei materiali per pareti, principalmente nei mattoni crudi e nella ceramsite. I mattoni crudi hanno elevata resistenza e durata. Possono consumare in modo efficiente i rifiuti di litio. Alcuni studi hanno utilizzato cemento, polvere di scorie di acciaio, cenere volante e rifiuti di litio per realizzare mattoni crudi di scorie di litio. Hanno utilizzato metodi di stagionatura naturali. I mattoni avevano elevata resistenza, resistenza all'acqua e buona resistenza al gelo. La ceramsite รจ una particella di ceramica. ร leggera, forte e porosa. Ha una buona refrattarietร . Ha un buon isolamento termico, idrico e acustico. Resiste al gelo e ha un'eccellente reattivitร alcali-aggregato. ร ampiamente utilizzata nei materiali da costruzione come aggregato leggero.
Le scorie di litio hanno un alto contenuto di SiO2 e Al2O3. Sono materie prime di alta qualitร per la produzione di ceramsite da costruzione. Il contenuto di CaO, Na2O e K2O nei rifiuti di litio mica litio puรฒ raggiungere 15%. Possono essere utilizzati come ossidi di flusso nella sinterizzazione. Ciรฒ abbassa la temperatura di sinterizzazione della ceramsite. Riduce anche la viscositร della fase liquida ad alta temperatura.
Massiccio stradale in scorie di litio
A maggio, Cina ha pubblicato le "Specifiche tecniche per l'uso di scorie di litio nell'ingegneria stradale autostradale (prova)". Contiene molti standard di protezione ambientale. "ร vietato utilizzare 'rifiuti di litio identificati come rifiuti pericolosi' per il riempimento della sede stradale". Le scorie di litio, un rifiuto industriale generico, possono essere utilizzate solo per il riempimento di argini stradali dopo la modifica. Non possono essere utilizzate per il riempimento della sede stradale autostradale". La sede stradale modificata con scorie di litio non deve trovarsi nella linea rossa di protezione ecologica, nei terreni agricoli di base permanenti o in altre aree speciali. Stabilisce inoltre standard dettagliati per testare l'acqua e il terreno nella sezione stradale.
