Lityum cürufu, cevherlerden lityum üretiminin bir yan ürünüdür. Spodümen ve diğer lityum açısından zengin minerallerin çıkarılmasından gelir. Bu malzeme genellikle yüksek lityum ve diğer değerli metaller içerir. Bu nedenle, geri dönüşüm ve geri kazanım için potansiyel bir kaynaktır. Lityum talebi arttıkça, lityum cürufunu da yönetmeliyiz. Elektrikli araçlardaki piller ve yenilenebilir enerji depolaması için kritik öneme sahiptir. Araştırmacılar ve endüstriler bu yan ürünü işlemenin yeni yollarını araştırıyor. Çevresel zararı azaltmayı ve kaynak verimliliğini artırmayı amaçlıyorlar.
Ülkem değerli lityum kaynaklarına sahiptir. Bunlar çoğunlukla spodümen, lepidolit, petalit, ferrolityum mika ve pirolit gibi lityum cevherleridir. Bunların arasında yalnızca spodümen endüstriyel ölçekte uygulanmıştır. Spodümen basit bir bileşime ve yüksek lityum içeriğine sahiptir, bu da çıkarılması kolaydır. Ayrıca ülkem dünyanın en büyük ikinci spodümen madenine sahiptir. Büyük bir depolama kapasitesine sahiptir. Ayrıca lepidolit karmaşık bir bileşime sahiptir ancak büyük bir rezervi vardır.
Ülkem Jiangxi Eyaletindeki Yichun'da dünyanın en büyük lepidolit yatağı bulunmaktadır. Yüksek stratejik ve araştırma değerine sahip önemli bir lityum rezervidir. Ancak, petalit, ferrolityum mika ve pirolit düşük lityum içeriğine ve küçük rezervlere sahiptir. Bu nedenle, bunlar hakkında çok az çalışma vardır ve çok önemli değillerdir.
Büyük ölçekli lityum madenciliği artık çok fazla lityum cürufu yaratıyor. Lityum atığı yerinde depolanırsa, yerel toprak ve su kalitesinde kirliliğe neden olur. Bu nedenle, lityum atığının kirlilikten kaçınmak için nasıl kullanılacağı son yıllarda sıcak bir konu haline geldi. Lityum cürufu farklı özelliklere sahiptir. Bunun nedeni spodümen ve lepidolitin farklı bileşenleridir.
Spodümen ve Lepidolit
Spodümen bir piroksendir mineral. Renksiz ila soluk sarı, hafif mor veya lavanta kunzit olarak görünür. Ayrıca büyük, sarı-yeşil veya zümrüt yeşili kriptokristalin ve prizmatik kristaller oluşturur. Spodümen bir lityum alüminyum inosilikattır, LiAl(SiO3)2. Esas olarak granit pegmatit damarlarında bulunur. Ülkemde spodümen esas olarak Sincan, Siçuan ve Jiangxi'de üretilir.
Lepidolit, aynı zamanda monoklinik bir sistem olan “lepidolit” olarak da bilinir. kimyasal Bileşimi K{Li2-xAl1+x[Al2xSi4-2xO10](OH,F )2} (x=0-0.5)'tir. Potasyum ve lityumun temel bir alüminyum silikatıdır ve bir tür mika mineralidir. Lepidolit genellikle sadece granit pegmatitlerde üretilir. Mor ve pembe renktedir ve açık ila renksiz olabilir. İnci parlaklığına sahiptir. Kısa sütunlar, küçük pullar veya büyük levha benzeri kristaller şeklindedir.
Lepidolit daha karmaşık bir yapıya sahiptir ve rafine edilmesi daha zordur. Spodümen esasen lityum içeren bir alüminosilikattır. Genellikle safsızlıklar içerir. Ana bileşenleri lityum, silikon ve alüminyumdur. Lepidolitin formülü daha karmaşıktır. Ana bileşenleri lityum, potasyum, silikon, alüminyum ve florürdür. Bu nedenle, ham maddeleri çıkarmak ve lityum tuzlarını arıtmak daha zordur. 2017'den önce, lityum karbonat lepidolitten pahalı ve kalitesizdi. Bunun başlıca nedeni budur. Endüstriyel sınıf müşteriler içindi.
Lepidolitteki Li2O içeriği daha düşüktür, bu nedenle birim tüketim daha fazladır. Tipik olarak, spodümen konsantresi 5.0-6.0% Li2O'ya sahiptir. Lepidolit konsantresi 2.0-3.5% Li2O'ya sahiptir. Yani, 1 ton lityum karbonat yapmak için yaklaşık 7.8 ton spodümen konsantresi (6.0% sınıfı) gerekir. Ve aynı miktar için yaklaşık 18-19 ton lepidolit konsantresi (3.0% sınıfı) gerekir. Sınıf daha düşükse, birim tüketim daha da artacaktır. Yani, lepidolitten lityum çıkarmak, spodümenden çıkarmaktan daha maliyetlidir.
Spodümen lityum cürufu ile lepidolit lityum cürufu arasındaki karşılaştırma
Genellikle, spodümen lityum cürufunun ana fazları spodümen, alçıtaşı ve kuvarstır. Bunlardan spodümen, lityum çıkarma sürecindeki ana mineraldir. Kuvars, spodümenin parajenetik bir mineralidir. Alçıtaşı, esas olarak kireçtaşı tozu ve sülfürik asidin reaksiyonundan gelir.
Genellikle lityum mika lityum atığının ana fazları mavi kürecik, alçıtaşı, kuvars, florit ve albittir. Bunlardan mavi kürecik, kuvars, albit ve florit spodümenin parajenetik mineralleridir. Alçıtaşı esas olarak kireçtaşı tozu ve sülfürik asidin reaksiyonundan gelir.
Yani lityum mika lityum cürufu, spodümen lityum cürufundan daha karmaşıktır.
Lityum mika ve spodumen lityum cürufunun yoğunluğu benzerdir. Lityum mika lityum cürufu, kısa bir öğütme işleminden sonra spodumen lityum atığından daha küçük bir yüzey alanına sahiptir. Ancak, öğütme süresi arttıkça, lityum mika spodumenden daha büyük bir alana sahip olacaktır. Lityum mika lityum cürufunun öğütme süresi ne kadar kısa olursa, aktivitesi o kadar yüksek olur. Spodumen aktivitesini artırmak için daha uzun öğütmeye ihtiyaç duyar. Kısa süreli öğütme, lityum mika ve lityum atığından daha az etkilidir.
Ayrıca, lityum cürufu cüruf ve uçucu kül gibi geleneksel katı atıklardan daha karmaşıktır. Bunların sabit bir bileşimi vardır. Örneğin, lityum cürufu K ve Na gibi daha fazla alkali metal iyonu içerir ve genellikle 5%-30% S elementleri içerir. Ayrıca, lityum atığı berilyum, talyum, rubidyum ve sezyum gibi diğer metal iyonlarının eser miktarlarını içerebilir. Yeniden kullanılmadan önce test edilmeleri ve standartları karşılamaları gerekir. Lityum atığındaki metal iyonlarının sabitlenmesi veya uzaklaştırılması, bunların işlenmesini zorlaştırmıştır. Bu nedenle, onu kullanmanın birkaç yolu vardır ve biz onu yalnızca küçük miktarlarda tüketebiliriz.
Lityum Cürufunun Arıtımı ve Kullanımı
Berilyum, Talyum, Flor, Rubidyum ve Sezyumun Zenginleştirilmesi ve Kullanımı
Jiangxi'deki bir şirketin lityum cürufu 0.003% talyum, 0.0002% arsenik, 3.5% flor, 0.067% berilyum, 0.344% rubidyum ve 0.078% sezyum içerir. Lityum cürufu toksiktir. Berilyum, talyum, flor, rubidyum ve sezyum içerir. Ekosistem ve insan sağlığı için risk oluştururlar.
Berilyumun endüstriyel çıkarımı çoğunlukla yüksek sıcaklıkta eritme yoluyla yapılır. Sonra, suyu söndürün veya alkali maddeler ekleyin. Bu, mineralin kristal yapısını bozar. Sonra, sülfürik asitte çözülür ve organik çözücüler kullanılarak zenginleştirilir. Ancak, geleneksel organik çözücüler çevreye çok zararlıdır. Lityum cevherindeki talyum, zenginleştirmeden sonra çoğunlukla TI2O, TIOH, TI2SO4, vb. formundadır. Bunlar oldukça çözünürdür. Berilyum daha az çözünür.
Birçok çalışma, çözücü çıkarma yöntemlerinin talyumu etkili bir şekilde çıkarabildiğini göstermiştir. İyonik sıvı yöntemleri iki fazlı sulu sistemlerde aynısını yapabilir. Gelecekte, bir mikroorganizma-asit-iyonik sıvı sistemi kullanacağız. Bu, reaksiyondan kaynaklanan enerji kullanımını ve atığı azaltacaktır. Ayrıca berilyum ve talyumun geri kazanımını da iyileştirecektir. Bu, düşük karbonlu, yeşil verimlilikle, lityum maden atık cürufundan metalleri geri kazanacaktır.
Kavurma-süzme işlemi, lityum cürufunu işleyerek rubidyum ve sezyum elde eder. Tuzlarının karışık bir çözeltisini verir. Daha sonra, bir çökeltme işlemi kullanılarak rubidyum ve sezyum karışımı elde edilir. Rubidyum ve sezyum karışımı işlenir. Bu, tuzlarının yüksek konsantrasyonlu karışık bir çözeltisini verir. Daha sonra, rubidyum ve sezyum kalıntıları adım adım çökeltme ile elde edilir. Rubidyum çökeltilerini ve sezyum çökeltilerini işleyerek rubidyum klorür ve sezyum klorür elde edin. Rubidyum klorür ve sezyum klorür, rubidyum ve sezyum karbonatlar elde etmek için işlenebilir.
Lityum mikadaki flor, yapısını bozabilir. İki aşamalı ısıl işlem, doğrudan ısıtmadan daha iyidir. Floru ve tepkimeye girmemiş sülfürik asidi giderir. Ayrıca bir flor geri kazanım ve sirkülasyon sistemi kurar.
Yapı malzemesi kullanımı
Çimento
Lityum cürufu çimentoda kullanılan kile benzerdir. Bu nedenle, çimento klinkeri yapımında kilin bir kısmını değiştirmek için lityum maden atığı cürufunu kullanmak mümkündür. Lityum minerali ve çıkarma işlemi, lityum mika ve spodümenden gelen atık cürufu etkiler. Bunlar çok farklıdır. Spodüme maden atığı cürufu 1% ila 3% Fe2O3 içerir. Lityum mika maden atığı cürufu yaklaşık 0,5% Fe2O3 içerir. Bu nedenle, lityum mika maden atığından elde edilen beyaz çimentonun daha fazla pazar avantajı vardır.
Beton
Lityum cürufunu beton katkısı olarak kullanmak çimentonun bir kısmını değiştirebilir. Büyük ölçekte kullanılabilir. Bu, çimento üretiminin çevresel etkisini azaltacak ve sürdürülebilir kalkınmayı destekleyecektir. Lityum cürufundaki SiO2 ve Al2O3, çimentodaki Ca(OH)2 ile reaksiyona girebilir. Bu, hidratlı kalsiyum silikat jeli (CSH) oluşturur. Betonun mukavemetini ve dayanıklılığını artırır.
Günümüzde lityum cürufunun beton katkı maddesi olarak kullanılmasına yönelik araştırmalar şu konulara odaklanmaktadır:
- Mekanik özellikler.
- Karbonatlaşmaya dayanıklılık.
- Klorür iyon penetrasyonuna karşı direnç.
- Sülfat korozyonuna karşı direnç.
- Dayanıklılık.
Seramik
Endüstriyel atıkları kullanarak köpük seramik yapmak kaynak kullanımında önemli bir odak noktasıdır. Lityum cürufu tipik olarak yüksek silikonlu, alüminyum açısından zengin, alkali açısından zengin katı atık hammaddesidir. Asidik lityum atığı, geleneksel seramik hammaddelerine benzer bir kimyasal bileşime sahiptir. Başlıca mineral bileşenleri kuvars, kalsit, spodümen ve lityum mikadır.
Ancak, işlenmemiş lityum cürufu Fe2O3 ve TiO2 içerir. Bunlar seramiklerin beyazlığını etkiler. Bu nedenle, yapı seramikleri yapmak için uygundur. Ayrıca, lityum oksit güçlü bir akıdır. Sırın ötektik noktası, sodyum ve potasyum oksitlerle birleştiğinde düşecektir.
Jeopolimer
Lityum cürufu uçucu küle benzer bir kimyasal bileşime sahiptir. Tek bileşenli jeopolimerler için silikon-alüminyum öncüsü olarak kullanılabilir. Lityum cürufu daha düşük CaO ve daha yüksek SO3'e sahiptir. Bu, sentetik jeopolimerlerini etkiler. Ayrıca termal ve alkali aktivasyon teknolojilerinin kullanımını da değiştirir.
Duvar malzemesi
Lityum cürufu, esas olarak pişirilmemiş tuğlalar ve keramzit olmak üzere duvar malzemelerinde kullanılır. Pişirilmemiş tuğlalar yüksek mukavemet ve dayanıklılığa sahiptir. Lityum atıklarını verimli bir şekilde tüketebilirler. Bazı çalışmalarda lityum cürufu pişirilmemiş tuğlalar yapmak için çimento, çelik cürufu tozu, uçucu kül ve lityum atığı kullanılmıştır. Doğal kürleme yöntemleri kullanılmıştır. Tuğlalar yüksek mukavemete, suya dayanıklılığa ve iyi donma direncine sahipti. Keramzit bir seramik parçacıktır. Hafif, güçlü ve gözeneklidir. İyi refrakterliğe sahiptir. İyi termal, su ve ses yalıtımına sahiptir. Dona dayanıklıdır ve mükemmel alkali-agrega reaktivitesine sahiptir. Hafif agrega olarak yapı malzemelerinde yaygın olarak kullanılır.
Lityum cürufu yüksek oranda SiO2 ve Al2O3 içerir. Yapı seramziti yapmak için yüksek kaliteli bir hammaddedir. Lityum mika lityum atığındaki CaO, Na2O ve K2O içeriği 15%'ye ulaşabilir. Sinterlemede akı oksitleri olarak kullanılabilir. Bu, seramzit sinterleme sıcaklığını düşürür. Ayrıca yüksek sıcaklıktaki sıvı fazın viskozitesini azaltır.
Lityum cürufu yol yatağı
Mayısta, Jiangxi “Otoyol Yol Yatağı Mühendisliğinde Lityum Cürufunun Kullanımına İlişkin Teknik Şartname (Deneme)” yayınladı. Birçok çevre koruma standardı içeriyor. “Yol yatağı dolgusu için 'tehlikeli atık olarak tanımlanan lityum atığının' kullanılması yasaktır.” Genel bir endüstriyel atık olan lityum cürufu, yalnızca modifiye edildikten sonra otoyol set dolgusu için kullanılabilir. Otoyol yol yatağı dolgusu için kullanılamaz.” Modifiye edilmiş lityum cürufu yol yatağı ekolojik koruma kırmızı çizgisinde, kalıcı temel tarım arazisinde veya diğer özel alanlarda olmamalıdır. Ayrıca yol bölümünde su ve toprağın test edilmesi için ayrıntılı standartlar belirler.
