A escória de lítio é um subproduto da produção de lítio a partir de minérios. Ela vem da extração de espodumênio e outros minerais ricos em lítio. Este material geralmente contém alto teor de lítio e outros metais valiosos. Portanto, é uma fonte potencial para reciclagem e recuperação. À medida que a demanda por lítio aumenta, também precisamos gerenciar a escória de lítio. Ela é essencial para baterias em veículos elétricos e armazenamento de energia renovável. Pesquisadores e indústrias estão explorando novas maneiras de processar este subproduto. Eles visam reduzir os danos ambientais e aumentar a eficiência dos recursos.
Meu país tem recursos valiosos de lítio. Eles são principalmente minérios de lítio, incluindo espodumênio, lepidolita, petalita, mica ferrolítio e pirolitita. Entre eles, apenas o espodumênio foi aplicado em escala industrial. O espodumênio tem uma composição simples e um alto teor de lítio, que é fácil de extrair. Além disso, meu país tem a segunda maior mina de espodumênio do mundo. Ela tem uma grande capacidade de armazenamento. Além disso, a lepidolita tem uma composição complexa, mas uma grande reserva.
Em Yichun, província de Jiangxi, meu país tem o maior depósito de lepidolita do mundo. É uma reserva-chave de lítio com alto valor estratégico e de pesquisa. No entanto, petalita, mica ferrolítio e pirolitita têm baixo teor de lítio e pequenas reservas. Então, há poucos estudos sobre elas, e elas não são muito significativas.
A mineração de lítio em larga escala agora cria muita escória de lítio. Se o resíduo de lítio for depositado no local, ele causará poluição no solo local e na qualidade da água. Assim, como usar resíduos de lítio para evitar poluição se tornou um tópico quente nos últimos anos. A escória de lítio tem propriedades diferentes. Isso se deve aos diferentes componentes de espodumênio e lepidolita.
Espodumena e Lepidolita
Espodumena é uma piroxena mineral. Aparece como kunzita incolor a amarelo-claro, levemente roxa ou lilás. Também forma grandes cristais criptocristalinos e prismáticos amarelo-esverdeados ou verde-esmeralda. Espodumênio é um inossilicato de alumínio e lítio, LiAl(SiO3)2. É encontrado principalmente em veios de pegmatito de granito. No meu país, o espodumênio é produzido principalmente em Xinjiang, Sichuan e Jiangxi.
A lepidolita também é conhecida como “lepidolita”, um sistema monoclínico. químico composição é K{Li2-xAl1+x[Al2xSi4-2xO10](OH,F )2} (x=0-0,5). É um silicato básico de alumínio de potássio e lítio, e é um tipo de mineral de mica. A lepidolita é geralmente produzida apenas em pegmatitos de granito. É de cor roxa e rosa e pode ser clara a incolor. Tem um brilho perolado. Está na forma de colunas curtas, pequenos flocos ou grandes cristais em forma de placa.
A lepidolita tem uma composição mais complexa e é mais difícil de refinar. A espodumênio é essencialmente um aluminossilicato contendo lítio. Geralmente tem impurezas. Seus principais componentes são lítio, silício e alumínio. A fórmula da lepidolita é mais complexa. Seus principais componentes são lítio, potássio, silício, alumínio e flúor. Portanto, é mais difícil extrair matérias-primas e purificar sais de lítio. Antes de 2017, carbonato de lítio de lepidolita era caro e de baixa qualidade. Esta é a principal razão. Era para clientes de nível industrial.
O conteúdo de Li2O na lepidolita é menor, então o consumo unitário é maior. Normalmente, o concentrado de espodumênio tem 5,0-6,0% Li2O. O concentrado de lepidolita tem 2,0-3,5% Li2O. Então, são necessárias cerca de 7,8 toneladas de concentrado de espodumênio (grau 6,0%) para fazer 1 tonelada de carbonato de lítio. E são necessárias cerca de 18-19 toneladas de concentrado de lepidolita (grau 3,0%) para a mesma quantidade. Se o grau for menor, o consumo unitário aumentará ainda mais. Então, custa mais extrair lítio da lepidolita do que da espodumênio.
Comparação entre escória de lítio espodumênio e escória de lítio lepidolita
Geralmente, as principais fases da escória de espodumênio-lítio são espodumênio, gesso e quartzo. Destes, o espodumênio é o principal mineral no processo de extração de lítio. O quartzo é um mineral paragenético do espodumênio. O gesso vem principalmente da reação do pó de calcário e ácido sulfúrico.
Geralmente, as principais fases do resíduo de lítio mica lítio são esferula azul, gesso, quartzo, fluorita e albita. Destes, esferula azul, quartzo, albita e fluorita são minerais paragenéticos de espodumênio. O gesso vem principalmente da reação de pó de calcário e ácido sulfúrico.
Portanto, a escória de lítio-mica é mais complexa do que a escória de lítio-espodumênio.
A densidade da mica de lítio e da escória de lítio espodumênio é semelhante. A escória de lítio e mica de lítio tem uma área de superfície menor do que o resíduo de lítio espodumênio após uma curta moagem. Mas, à medida que o tempo de moagem aumenta, a mica de lítio terá uma área maior do que o espodumênio. Quanto menor o tempo de moagem da escória de lítio e mica de lítio, maior sua atividade. O espodumênio precisa de uma moagem mais longa para melhorar sua atividade. A moagem de curta duração é menos eficaz do que a mica de lítio e o resíduo de lítio.
Além disso, a escória de lítio é mais complexa do que os resíduos sólidos tradicionais, como escória e cinzas volantes. Eles têm uma composição fixa. Por exemplo, a escória de lítio contém mais íons de metais alcalinos, como K e Na, e geralmente contém elementos 5%-30% S. Além disso, os resíduos de lítio podem conter vestígios de outros íons metálicos, como berílio, tálio, rubídio e césio. Eles devem ser testados e atender aos padrões antes de serem reutilizados. A fixação ou remoção de íons metálicos em resíduos de lítio tornou-os difíceis de manusear. Portanto, existem algumas maneiras de usá-los, e só podemos consumi-los em pequenas quantidades.
Tratamento e Utilização de Escória de Lítio
Enriquecimento e Utilização de Berílio, Tálio, Flúor, Rubídio e Césio
A escória de lítio de uma empresa em Jiangxi tem 0,003% de tálio, 0,0002% de arsênio, 3,5% de flúor, 0,067% de berílio, 0,344% de rubídio e 0,078% de césio. A escória de lítio é tóxica. Ela contém berílio, tálio, flúor, rubídio e césio. Elas representam riscos ao ecossistema e à saúde humana.
A extração industrial de berílio é feita principalmente por fusão em alta temperatura. Em seguida, resfrie a água ou adicione substâncias alcalinas. Isso destrói a estrutura cristalina do mineral. Então, ele é dissolvido em ácido sulfúrico e enriquecido usando solventes orgânicos. Mas, solventes orgânicos tradicionais são muito prejudiciais ao meio ambiente. O tálio no minério de lítio, após o beneficiamento, está principalmente na forma de TI2O, TIOH, TI2SO4, etc. Eles são altamente solúveis. O berílio é menos.
Muitos estudos mostraram que métodos de extração por solvente podem efetivamente extrair tálio. Métodos de líquido iônico podem fazer o mesmo em sistemas aquosos de duas fases. No futuro, usaremos um sistema de microrganismo-ácido-líquido iônico. Ele reduzirá o uso de energia e o desperdício da reação. Ele também melhorará a recuperação de berílio e tálio. Isso recuperará, com baixo carbono, eficiência verde, metais de escória de resíduos de mina de lítio.
Um processo de torrefação-lixiviação trata escória de lítio para recuperar rubídio e césio. Ele produz uma solução mista de seus sais. Então, um processo de precipitação é usado para obter uma mistura de rubídio e césio. Uma mistura de rubídio e césio é tratada. Isso fornece uma solução mista de alta concentração de seus sais. Então, resíduos de rubídio e césio são obtidos por precipitação passo a passo. Trate precipitados de rubídio e precipitados de césio para obter cloreto de rubídio e cloreto de césio. Cloreto de rubídio e cloreto de césio podem ser tratados para obter carbonatos de rubídio e césio.
O flúor na mica de lítio pode destruir sua estrutura. O tratamento térmico de duas etapas é melhor do que o aquecimento direto. Ele remove o flúor e o ácido sulfúrico não reagido. Ele também configura um sistema de recuperação e circulação de flúor.
Utilização de materiais de construção
Cimento
A escória de lítio é semelhante à argila usada no cimento. Portanto, é viável usar escória de resíduos de mina de lítio para substituir parte da argila na fabricação de clínquer de cimento. O mineral de lítio e o processo de extração afetam a escória residual de mica de lítio e espodumênio. Eles são muito diferentes. A escória residual de mina de espodumênio tem 1% a 3% Fe2O3. A escória residual de mina de mica de lítio tem cerca de 0,5% Fe2O3. Portanto, o cimento branco de resíduos de mina de mica de lítio tem mais vantagens de mercado.
Concreto
Usar escória de lítio como aditivo de concreto pode substituir parte do cimento. Pode ser usado em larga escala. Isso reduzirá o impacto ambiental da produção de cimento e apoiará o desenvolvimento sustentável. SiO2 e Al2O3 na escória de lítio podem reagir com Ca(OH)2 no cimento. Isso forma gel de silicato de cálcio hidratado (CSH). Ele melhora a resistência e a durabilidade do concreto.
Atualmente, a pesquisa sobre o uso de escória de lítio como aditivo de concreto concentra-se em:
- Propriedades mecânicas.
- Resistência à carbonatação.
- Resistência à penetração de íons cloreto.
- Resistência à corrosão por sulfato.
- Durabilidade.
Cerâmica
Usar resíduos industriais para fazer cerâmica de espuma é um foco importante no uso de recursos. A escória de lítio é uma matéria-prima típica de resíduos sólidos ricos em silício, alumínio e álcalis. Os resíduos ácidos de lítio têm uma composição química semelhante às matérias-primas cerâmicas tradicionais. Seus principais componentes minerais são quartzo, calcita, espodumênio e mica de lítio.
No entanto, a escória de lítio não tratada contém Fe2O3 e TiO2. Eles afetarão a brancura da cerâmica. Portanto, é adequada para fazer cerâmica de construção. Além disso, o óxido de lítio é um fundente forte. O ponto eutético do esmalte cairá quando combinado com óxidos de sódio e potássio.
Geopolímero
A escória de lítio tem uma composição química semelhante à cinza volante. Ela pode ser usada como um precursor de silício-alumínio para geopolímeros de componente único. A escória de lítio tem menor CaO e maior SO3. Isso afeta seus geopolímeros sintéticos. Também muda o uso de tecnologias de ativação térmica e alcalina.
Material da parede
A escória de lítio é usada em materiais de parede, principalmente em tijolos crus e ceramsite. Tijolos crus têm alta resistência e durabilidade. Eles podem consumir resíduos de lítio de forma eficiente. Alguns estudos usaram cimento, pó de escória de aço, cinzas volantes e resíduos de lítio para fazer tijolos crus de escória de lítio. Eles usaram métodos de cura natural. Os tijolos tinham alta resistência, resistência à água e boa resistência ao gelo. Ceramsite é uma partícula cerâmica. É leve, forte e porosa. Tem boa refratariedade. Tem bom isolamento térmico, de água e acústico. Resiste ao gelo e tem excelente reatividade álcali-agregado. É amplamente utilizado em materiais de construção como um agregado leve.
A escória de lítio tem um alto teor de SiO2 e Al2O3. É uma matéria-prima de alta qualidade para fazer ceramsita de construção. O teor de CaO, Na2O e K2O em resíduos de lítio mica-lítio pode atingir 15%. Pode ser usado como óxidos de fluxo na sinterização. Isso reduz a temperatura de sinterização da ceramsita. Também reduz a viscosidade da fase líquida de alta temperatura.
Leito de escória de lítio
Em maio, Jiangxi emitiu as “Especificações Técnicas para o Uso de Escória de Lítio na Engenharia de Leitos de Rodovias (Teste)”. Ela contém muitos padrões de proteção ambiental. “É proibido usar 'resíduos de lítio identificados como resíduos perigosos' para preenchimento de leitos de rodovias.” A escória de lítio, um resíduo industrial geral, só pode ser usada para preenchimento de aterros de rodovias após modificação. Ela não pode ser usada para preenchimento de leitos de rodovias.” O leito de escória de lítio modificado não deve estar na linha vermelha de proteção ecológica, terras agrícolas básicas permanentes ou outras áreas especiais. Ela também define padrões detalhados para testar água e solo na seção da estrada.
