리튬 슬래그는 광석에서 리튬을 생산하는 부산물입니다. 스포듀민과 기타 리튬이 풍부한 미네랄을 추출하여 얻습니다. 이 물질은 종종 높은 리튬과 기타 귀중한 금속을 포함합니다. 따라서 재활용 및 회수를 위한 잠재적인 공급원입니다. 리튬 수요가 증가함에 따라 리튬 슬래그도 관리해야 합니다. 전기 자동차의 배터리와 재생 에너지 저장에 필수적입니다. 연구원과 산업은 이 부산물을 처리하는 새로운 방법을 모색하고 있습니다. 그들은 환경 피해를 줄이고 자원 효율성을 높이는 것을 목표로 합니다.
우리나라는 귀중한 리튬 자원을 보유하고 있습니다. 주로 리튬 광석으로, 스포듀민, 레피돌라이트, 페탈라이트, 페롤리튬 마이카, 파이롤리타이트 등이 있습니다. 그중에서도 산업적 규모로 응용된 것은 스포듀민뿐입니다. 스포듀민은 구성이 간단하고 리튬 함량이 높아 추출하기 쉽습니다. 또한 우리나라는 세계에서 두 번째로 큰 스포듀민 광산을 보유하고 있습니다. 저장 용량이 큽니다. 또한 레피돌라이트는 구성이 복잡하지만 매장량이 많습니다.
장시성 이춘에는 세계 최대의 레피돌라이트 매장지가 있습니다. 전략적, 연구적 가치가 높은 핵심 리튬 매장지입니다. 그러나 페탈라이트, 페롤리튬 운모, 파이롤리타이트는 리튬 함량이 낮고 매장량이 적기 때문에 이에 대한 연구가 거의 없으며 그다지 중요하지 않습니다.
대규모 리튬 채굴은 현재 많은 리튬 슬래그를 생성합니다. 리튬 폐기물을 현장에 매립하면 지역 토양과 수질을 오염시킵니다. 따라서 최근 몇 년 동안 리튬 폐기물을 사용하여 오염을 피하는 방법이 화제가 되었습니다. 리튬 슬래그는 다른 특성을 가지고 있습니다. 이는 스포듀민과 레피돌라이트의 성분이 다르기 때문입니다.
스포듀민과 레피돌라이트
스포듀민은 휘석입니다 광물. 무색에서 옅은 노란색, 약간 보라색 또는 라벤더색 쿤자이트로 나타납니다. 또한 크고 황록색 또는 에메랄드색 암호 결정 및 프리즘 결정을 형성합니다. 스포듀민은 리튬 알루미늄 이노실리케이트, LiAl(SiO3)2입니다. 주로 화강암 페그마타이트 맥에서 발견됩니다. 우리나라에서 스포듀민은 주로 신장, 쓰촨, 장시에서 생산됩니다.
레피돌라이트는 단사정계인 "레피돌라이트"로도 알려져 있습니다. 화학적인 조성은 K{Li2-xAl1+x[Al2xSi4-2xO10](OH,F)2} (x=0-0.5)입니다. 칼륨과 리튬의 염기성 알루미늄 규산염이며 운모 광물의 일종입니다. 레피돌라이트는 일반적으로 화강암 페그마타이트에서만 생산됩니다. 색상은 보라색과 분홍색이며 연한 색에서 무색까지 다양합니다. 진주 광택이 있습니다. 짧은 기둥, 작은 조각 또는 큰 판 모양의 결정 형태입니다.
레피돌라이트는 구성이 더 복잡하고 정제하기가 더 어렵습니다. 스포듀민은 본질적으로 리튬을 함유한 알루미노실리케이트입니다. 일반적으로 불순물이 있습니다. 주요 성분은 리튬, 실리콘, 알루미늄입니다. 레피돌라이트의 공식은 더 복잡합니다. 주요 성분은 리튬, 칼륨, 실리콘, 알루미늄, 불소입니다. 따라서 원료를 추출하고 리튬염을 정제하기가 더 어렵습니다. 2017년 이전에는 탄산리튬 레피돌라이트에서 나온 것은 비싸고 품질이 좋지 않았습니다. 이것이 주된 이유입니다. 산업용 고객을 위한 것이었습니다.
레피돌라이트의 Li2O 함량이 낮으므로 단위 소비량이 더 큽니다. 일반적으로 스포듀민 농축물은 5.0-6.0% Li2O를 가지고 있습니다. 레피돌라이트 농축물은 2.0-3.5% Li2O를 가지고 있습니다. 따라서 1톤의 탄산리튬을 만드는 데 약 7.8톤의 스포듀민 농축물(6.0% 등급)이 필요합니다. 그리고 같은 양을 만드는 데 약 18-19톤의 레피돌라이트 농축물(3.0% 등급)이 필요합니다. 등급이 낮을수록 단위 소비량이 더 증가합니다. 따라서 스포듀민에서 리튬을 추출하는 것보다 레피돌라이트에서 리튬을 추출하는 데 더 많은 비용이 듭니다.
스포듀민 리튬 슬래그와 레피돌라이트 리튬 슬래그의 비교
일반적으로 스포듀민 리튬 슬래그의 주요 상은 스포듀민, 석고, 석영입니다. 그 중 스포듀민은 리튬 추출 공정의 주요 광물입니다. 석영은 스포듀민의 파라제네틱 광물입니다. 석고는 주로 석회석 가루와 황산의 반응에서 나옵니다.
일반적으로 리튬 운모 리튬 폐기물의 주요 상은 청구체, 석고, 석영, 형광석 및 알바이트입니다. 그 중 청구체, 석영, 알바이트 및 형광석은 스포듀민의 상생 광물입니다. 석고는 주로 석회석 분말과 황산의 반응에서 나옵니다.
따라서 리튬 마이카 리튬 슬래그는 스포듀민 리튬 슬래그보다 더 복잡합니다.
리튬 마이카와 스포듀멘 리튬 슬래그의 밀도는 유사합니다. 리튬 마이카 리튬 슬래그는 짧은 분쇄 후 스포듀멘 리튬 폐기물보다 표면적이 작습니다. 그러나 분쇄 시간이 증가함에 따라 리튬 마이카는 스포듀멘보다 더 큰 면적을 갖게 됩니다. 리튬 마이카 리튬 슬래그의 분쇄 시간이 짧을수록 활성도가 높아집니다. 스포듀멘은 활성도를 높이기 위해 더 긴 분쇄가 필요합니다. 단시간 분쇄는 리튬 마이카와 리튬 폐기물보다 효과가 떨어집니다.
또한 리튬 슬래그는 슬래그 및 플라이 애시와 같은 기존의 고형 폐기물보다 더 복잡합니다. 이들은 고정된 구성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 리튬 슬래그는 K 및 Na와 같은 알칼리 금속 이온을 더 많이 포함하고 일반적으로 5%-30% S 원소를 포함합니다. 또한 리튬 폐기물에는 베릴륨, 탈륨, 루비듐 및 세슘과 같은 다른 금속 이온이 미량 포함될 수 있습니다. 이들은 재사용되기 전에 테스트를 거쳐 표준을 충족해야 합니다. 리튬 폐기물에서 금속 이온을 고정 또는 제거하면 처리하기 어려워졌습니다. 따라서 이를 사용하는 방법이 몇 가지 있으며 소량만 소비할 수 있습니다.
리튬 슬래그의 처리 및 활용
베릴륨, 탈륨, 불소, 루비듐, 세슘의 농축 및 활용
장시성의 한 회사의 리튬 슬래그에는 0.003% 탈륨, 0.0002% 비소, 3.5% 불소, 0.067% 베릴륨, 0.344% 루비듐, 0.078% 세슘이 포함되어 있습니다. 리튬 슬래그는 독성이 있습니다. 여기에는 베릴륨, 탈륨, 불소, 루비듐, 세슘이 포함되어 있습니다. 이들은 생태계와 인간 건강에 위험을 초래합니다.
베릴륨의 산업적 추출은 대부분 고온 용융으로 이루어집니다. 그 다음, 물을 담금질하거나 알칼리성 물질을 첨가합니다. 이렇게 하면 광물의 결정 구조가 파괴됩니다. 그런 다음 황산에 용해하고 유기 용매를 사용하여 농축합니다. 그러나 전통적인 유기 용매는 환경에 매우 해롭습니다. 리튬 광석의 탈륨은 선별 후 대부분 TI2O, TIOH, TI2SO4 등의 형태입니다. 이들은 매우 용해성이 높습니다. 베릴륨은 그렇지 않습니다.
많은 연구에 따르면 용매 추출법으로 탈륨을 효과적으로 추출할 수 있습니다. 이온성 액체 방법은 2상 수용액 시스템에서도 동일한 작업을 수행할 수 있습니다. 앞으로는 미생물-산-이온성 액체 시스템을 사용할 것입니다. 이는 반응에서 발생하는 에너지 사용과 폐기물을 줄일 것입니다. 또한 베릴륨과 탈륨의 회수를 개선할 것입니다. 이를 통해 저탄소, 친환경 효율성으로 리튬 광산 폐 슬래그에서 금속을 회수할 수 있습니다.
로스팅-침출 공정은 리튬 슬래그를 처리하여 루비듐과 세슘을 회수합니다. 이는 이들의 염의 혼합 용액을 생성합니다. 그런 다음 침전 공정을 사용하여 루비듐과 세슘의 혼합물을 얻습니다. 루비듐과 세슘의 혼합물을 처리합니다. 이를 통해 이들의 염의 고농도 혼합 용액을 얻습니다. 그런 다음 단계적 침전을 통해 루비듐과 세슘 잔류물을 얻습니다. 루비듐 침전물과 세슘 침전물을 처리하여 루비듐 염화물과 세슘 염화물을 얻습니다. 루비듐 염화물과 세슘 염화물을 처리하여 루비듐과 세슘 탄산염을 얻을 수 있습니다.
리튬 마이카의 불소는 구조를 파괴할 수 있습니다. 2단계 열처리는 직접 가열하는 것보다 낫습니다. 불소와 미반응 황산을 제거합니다. 또한 불소 회수 및 순환 시스템을 설정합니다.
건축자재 활용
시멘트
리튬 슬래그는 시멘트에 사용되는 점토와 유사합니다. 따라서 시멘트 클링커를 만드는 데 점토의 일부를 대체하기 위해 리튬 광산 폐기물 슬래그를 사용하는 것이 가능합니다. 리튬 광물 및 추출 공정은 리튬 마이카와 스포듀멘의 폐기물 슬래그에 영향을 미칩니다. 이들은 매우 다릅니다. 스포듀멘 광산 폐기물 슬래그는 1%~3% Fe2O3를 가지고 있습니다. 리튬 마이카 광산 폐기물 슬래그는 약 0.5% Fe2O3를 가지고 있습니다. 따라서 리튬 마이카 광산 폐기물의 흰색 시멘트는 더 많은 시장 이점을 가지고 있습니다.
콘크리트
콘크리트 혼합물로 리튬 슬래그를 사용하면 시멘트의 일부를 대체할 수 있습니다. 대규모로 사용할 수 있습니다. 이를 통해 시멘트 생산의 환경적 영향을 줄이고 지속 가능한 개발을 지원할 수 있습니다. 리튬 슬래그의 SiO2 및 Al2O3는 시멘트의 Ca(OH)2와 반응할 수 있습니다. 이는 수화 칼슘 규산염 겔(CSH)을 형성합니다. 콘크리트의 강도와 내구성을 향상시킵니다.
현재, 콘크리트 첨가제로 리튬 슬래그를 사용하는 연구는 다음에 초점을 맞춥니다.
- 기계적 성질.
- 탄산화 저항성.
- 염화물 이온 침투에 대한 저항성.
- 황산염 부식에 대한 저항성.
- 내구성.
세라믹
산업 폐기물을 사용하여 폼 세라믹을 만드는 것은 자원 활용의 핵심 초점입니다. 리튬 슬래그는 전형적인 고규소, 알루미늄이 풍부하고 알칼리가 풍부한 고형 폐기물 원료입니다. 산성 리튬 폐기물은 전통적인 세라믹 원료와 유사한 화학적 구성을 가지고 있습니다. 주요 미네랄 성분은 석영, 방해석, 스포듀민 및 리튬 운모입니다.
그러나 처리되지 않은 리튬 슬래그에는 Fe2O3와 TiO2가 포함되어 있습니다. 이들은 세라믹의 백색도에 영향을 미칩니다. 따라서 건축용 세라믹을 만드는 데 적합합니다. 또한, 산화 리튬은 강력한 플럭스입니다. 유약의 공융점은 나트륨 및 칼륨 산화물과 결합하면 떨어집니다.
지오폴리머
리튬 슬래그는 플라이 애시와 유사한 화학 조성을 가지고 있습니다. 단일 성분 지오폴리머의 실리콘-알루미늄 전구체로 사용할 수 있습니다. 리튬 슬래그는 CaO가 낮고 SO3가 높습니다. 이는 합성 지오폴리머에 영향을 미칩니다. 또한 열 및 알칼리 활성화 기술의 사용을 변경합니다.
벽재료
리튬 슬래그는 벽재, 주로 미가열 벽돌과 세람사이트에 사용됩니다. 미가열 벽돌은 강도와 내구성이 높습니다. 리튬 폐기물을 효율적으로 소모할 수 있습니다. 일부 연구에서는 시멘트, 강철 슬래그 분말, 플라이 애시 및 리튬 폐기물을 사용하여 리튬 슬래그 미가열 벽돌을 만들었습니다. 그들은 자연 경화 방법을 사용했습니다. 벽돌은 강도, 내수성 및 내한성이 우수했습니다. 세람사이트는 세라믹 입자입니다. 가볍고 강하며 다공성입니다. 내화성이 좋습니다. 열, 방수 및 방음성이 좋습니다. 내동성이 뛰어나고 알칼리 골재 반응성이 우수합니다. 건축 자재에서 경량 골재로 널리 사용됩니다.
리튬 슬래그는 SiO2와 Al2O3의 함량이 높습니다. 건축용 세라마이트를 만드는 고품질 원료입니다. 리튬 마이카 리튬 폐기물의 CaO, Na2O 및 K2O 함량은 15%에 도달할 수 있습니다. 소결에서 플럭스 산화물로 사용할 수 있습니다. 이는 세라마이트 소결 온도를 낮춥니다. 또한 고온 액상의 점도를 낮춥니다.
리튬슬래그 도로바닥
5월에는 장시(江西) "도로 노반 엔지니어링에서 리튬 슬래그 사용에 대한 기술 사양(시범)"을 발표했습니다. 여기에는 많은 환경 보호 표준이 포함되어 있습니다. "도로 노반 채우기에 '위험 폐기물로 식별된 리튬 폐기물'을 사용하는 것은 금지됩니다." 일반 산업 폐기물인 리튬 슬래그는 개량 후 도로 제방 채우기에만 사용할 수 있습니다. 고속도로 노반 채우기에는 사용할 수 없습니다." 개량된 리튬 슬래그 도로 노반은 생태 보호 적색선, 영구 기본 농경지 또는 기타 특수 지역에 있어서는 안 됩니다. 또한 도로 구간의 수질 및 토양 테스트에 대한 자세한 표준을 설정합니다.
