Technologie i przepływ procesu bezpośredniej ekstrakcji litu

Bezpośrednia Ekstrakcja Litu (DLE) to technologia selektywnej separacji opracowana w celu efektywnego odzyskiwania litu z solanek naturalnych i przemysłowych. Procesy te są zaprojektowane do pracy w kontrolowanych warunkach, niezależnie od klimatu, i zapewniają stałą wydajność w szerokim zakresie składu chemicznego solanek. Kompletne systemy ekstrakcji litu łączą etapy wstępnego oczyszczania, selektywnego wychwytywania litu, znanego również jako DLE lub rdzeniowe DLE, oraz oczyszczania po DLE, aby uzyskać związki litu o wysokiej czystości, odpowiednie do zastosowań przemysłowych i akumulatorowych.
Nowoczesne instalacje DLE są projektowane tak, aby zmaksymalizować odzysk litu, ograniczyć zużycie wody i gruntów oraz zapewnić stabilną pracę nawet w złożonych środowiskach solankowych.

Wymagania dotyczące wstępnego oczyszczania

Skuteczne wstępne oczyszczanie jest niezbędne do zapewnienia stabilnej pracy DLE i ochrony mediów ekstrakcyjnych przed zanieczyszczeniami i osadzaniem się kamienia. Solanka – zwłaszcza źródła geotermalne i złóż ropy naftowej – może zawierać zawiesiny, żelazo, krzemionkę, węglowodory lub inne składniki organiczne wymagające usunięcia przed etapem selektywnej ekstrakcji.

Typowe etapy wstępnego oczyszczania:

• Klarowanie i separatory oleju w celu usunięcia śladowych ilości oleju i smaru, zmniejszenia ilości zawiesin i zmętnienia
• Kondycjonowanie chemiczne i kontrola osadzania kamienia w celu kontroli zawartości żelaza, krzemionki lub twardości
• Filtracja (złoża, wkłady lub membrany) w celu ochrony urządzeń znajdujących się dalej w procesie

Te etapy wstępnego oczyszczania pomagają utrzymać wydajność ekstrakcji, zmniejszyć częstotliwość regeneracji i wydłużyć żywotność złóż DLE.

Przegląd podstawowych technologii DLE – wychwytywanie/separacja litu

Kilka rodzin technologicznych mieści się w ramach bezpośredniej ekstrakcji litu. Chociaż ich zasady działania różnią się, każda z nich ma na celu selektywne oddzielanie jonów litu od solanek o wysokim zasoleniu, zawierających jony konkurujące. Podczas etapu ekstrakcji rdzenia, wstępnie oczyszczona solanka przepływa przez selektywne medium DLE – adsorbent, żywicę, membranę lub fazę rozpuszczalnika, gdzie jony litu są wychwytywane lub oddzielane poprzez powinowactwo chemiczne.

Wydajność tego etapu zależy od składu chemicznego solanki. Sód, potas, magnez i wapń naturalnie konkurują z litem o miejsca wiązania. Selektywne materiały DLE są projektowane tak, aby preferencyjnie przyciągały lub oddzielały lit pomimo obecności tych dominujących jonów.

Proces wychwytywania jest ciągły lub cykliczny, w zależności od technologii, i ma na celu utrzymanie wysokiego odzysku litu nawet przy niskich stężeniach.

Poniżej znajduje się przegląd różnych technologii, które są zazwyczaj stosowane w procesie DLE.

• Systemy oparte na adsorpcji

Technologie adsorpcji wykorzystują selektywne materiały stałe, które wiążą jony litu podczas przepływu solanki przez medium ekstrakcyjne. Po nasyceniu adsorbent jest przepłukiwany w celu uwolnienia litu do czystego roztworu. Systemy te charakteryzują się wysoką selektywnością litu i są szeroko stosowane w tej dziedzinie.

• Żywice jonowymienne (IEX)

Żywice jonowymienne zastępują jony na swojej powierzchni jonami litu z solanki. Niektóre formulacje żywic zapewniają selektywność względem litu nawet w obecności wysokich stężeń magnezu lub wapnia, dzięki czemu nadają się do stosowania w solankach geotermalnych i salinarnych. Systemy IX umożliwiają ciągłą pracę i zapewniają stabilną wydajność separacji.

• Procesy ekstrakcji rozpuszczalnikowej

Systemy ekstrakcji rozpuszczalnikowej wykorzystują fazy organiczne, które selektywnie kompleksują jony litu. Następnie lit jest oddzielany do roztworu wodnego w celu oczyszczenia. Ekstrakcja rozpuszczalnikowa, choć wymaga ostrożnego postępowania, pozwala osiągnąć wysoką czystość i jest dostosowana do zmieniającego się składu solanki.

• Separacja membranowa

Membrany selektywne względem litu oddzielają jony litu poprzez kontrolowaną permeację, często pod wpływem ciśnienia lub sił elektrycznych. Procesy membranowe są cenione za kompaktowe wymiary i mniejsze zużycie chemikaliów. Są one rozwijane w ramach zaawansowanych platform DLE.

Wspólnie technologie te zapewniają DLE elastyczność, umożliwiając odzysk litu z salarów, solanek geotermalnych i wód eksploatacyjnych z pól naftowych o zróżnicowanym składzie mineralnym.

Obróbka po DLE: elucja, oczyszczanie i/lub zagęszczanie

Po wychwyceniu litu jest on uwalniany (eluowany) do czystego roztworu w kontrolowanych warunkach chemicznych lub fizycznych. Powstały roztwór bogaty w lit poddawany jest procesom oczyszczania w celu usunięcia resztkowych jonów i przygotowania surowca do produkcji produktu końcowego.

Oczyszczanie zazwyczaj obejmuje:

• Filtracja polerująca w celu zapewnienia strumienia bez cząstek stałych
• Regulacja pH i/lub dozowanie odczynników
• Filtracja membranowa w celu usunięcia pozostałych jonów wielowartościowych i zagęszczenia litu
• Odparowanie i wytrącanie w celu dalszego zagęszczania i krystalizacji do węglanu litu lub wodorotlenku litu

Wysoka selektywność podczas ekstrakcji zmniejsza obciążenie etapów oczyszczania i wspiera stabilną produkcję materiałów o jakości bateryjnej.

Produkt końcowy i utylizacja solanki

• Produkty wysokiej jakości

W zależności od wymagań w dalszej części procesu, kompletne instalacje DLE mogą wytwarzać:

• Węglan litu (Li₂CO₃) – po wytrąceniu węglanem sodu.
• Wodorotlenek litu (LiOH) – które mogą być również wytwarzane w wyniku konwersji Li₂CO₃ bezpośrednio przez użytkownika końcowego.

Związki te nadają się do produkcji katod i innych procesów przemysłowych, takich jak produkcja baterii, przemysł motoryzacyjny i produkty zdrowotne.

• Wtłaczanie lub odprowadzanie solanki

Po usunięciu litu, oczyszczona solanka może być:

• Wtłaczana ponownie do złoża w operacjach geotermalnych lub salarowych, co wspiera zarządzanie środowiskiem w obiegu zamkniętym
• Odprowadzana po dodatkowym kondycjonowaniu, w zależności od wymogów prawnych

Ponowne wtryskiwanie zmniejsza zużycie wody i minimalizuje wpływ na powierzchnię, co jest zgodne z nowoczesnymi celami zrównoważonego rozwoju w sektorze litu.

Poniżej znajduje się schemat blokowy procesu kompletnego systemu DLE:

Jak Lenntech wspiera Twój projekt

Skuteczne wdrożenie bezpośredniej ekstrakcji litu wymaga niezawodnego dalszego oczyszczania solanek bogatych w lit generowanych przez główne systemy DLE. Na tym etapie technologie separacji, polerowania i zagęszczania są niezbędne do osiągnięcia stabilnej pracy i stałego odzysku litu.

Lenntech specjalizuje się w rozwiązaniach do oczyszczania po DLE, ze szczególnym naciskiem na technologie wymiany jonowej (IEX) i technologie membranowe, wspierające separację i kondycjonowanie litu z już sklarowanych i kondycjonowanych solanek.

Lenntech oferuje:

• Charakterystyka solanki i ocena koncepcji po procesie DLE, w tym badania laboratoryjne w celu oceny wymagań dotyczących separacji i polerowania litu
• Projektowanie systemów oczyszczania po procesie DLE, w tym filtracji multimedialnej (MMF), wymiany jonowej, ultrafiltracji (UF), elektrodializy (ED/EDR), nanofiltracji (NF) lub odwróconej osmozy (RO), w stosownych przypadkach
• Pilotowanie i walidacja systemu w celu określenia parametrów operacyjnych i optymalizacji kombinacji technologii membranowych i IEX dla określonych solanek bogatych w lit
• Integracja technologii IEX i membranowych za głównymi jednostkami DLE w celu poprawy selektywności litu, stabilności i jakości produktu
• Modułowe i skalowalne jednostki oczyszczania po procesie DLE, odpowiednie do środowisk o wysokim zasoleniu i integracji z istniejącym procesem DLE linie
• Rozwiązania w zakresie zarządzania wodą i solanką, wspierające strategie recyrkulacji, ponownego wykorzystania lub ponownego wtrysku po separacji litu

Aby uzyskać więcej informacji lub wycenę, prosimy o kontakt: Formularz opinii lub kontakt telefoniczny pod numerem +31 152 610 900