Присоединяйтесь к нашим группам

Литий: Слишком дорогой чтобы попадать в отходы

Литий: Слишком дорогой чтобы попадать в отходы
В Германии меньше 3000 зарядных станций: вилки зарядных устройств и платежные системы в стране до сих пор не унифицированы.
13 06 2016
12:36

Бум электрических автомобилей может  иметь определённые последствия: Без налаженного процесса повторной переработки лития в скором времени батареи будут нам всем не по карману. Немецкий процесс рециркуляции лития может стать примером для всего мира.

Литий является основным материалом для многих портативных электронных устройств, поскольку этот лёгкий металл и его соединения находятся во всех литий-ионных аккумуляторах. Электрические батареи снабжают электрическим током мобильные телефоны, фотоаппараты, ноутбуки и даже аккумуляторные шуруповерты. Более трети годового производства соединений лития уже приходится на использование в этой области. А вместе с растущей популярностью электрических и гибридных транспортных средств эксперты отрасли ожидают существенное увеличение спроса на литий. И здесь на сцену с их новыми технологиями выходят исследователи из Фрайбергской горной академии (TU Bergakademie Freiberg). Их исследования позволяют осуществлять экономически выгодную добычу карбоната лития (в таком виде литий продается чаще всего) как из местной руды, так  и из использованных батареек.

Литий встречается в ​​больших количествах в соленых озерах в Чили, и подобным же образом его получают в виде морской соли путем осушки соленой воды в искусственных водоемах. Расходы энергии для этого вида добычи является относительно низкими, хотя и "урожаи" также являются весьма скромными.

Литий добывают в чилийских Андах, где соленая вода подается в резервуары, из которых она испаряется, а на дне  остаются лишь кристаллы соли

С другой стороны, существуют  литийсодержащие рудные месторождения, главным образом в Австралии, Канаде или Китае, и даже в Европе. Здесь объёмы добычи   значительно выше, но приходится потратить много энергии, чтобы получить порцию желанного легкого металла и извлечь его  соединения из минералов. Но в ближайшее время это может измениться с развитием открытия, сделанного учёными из Фрайберга.

Эффективный и экономичный процесс переработки

В качестве исходного материала Мартин Бертрау и его коллеги взяли силикатную литийсодержащую руду циннвальдит, которая была названа в честь  местонахождения в немецких горах Эрцгебирге (Рудные горы). Руда принадлежит к классу так называемой слюды и содержит помимо  лития ещё и  кремний, железо, алюминий, калий и фтор, сложную смесь, которая затрудняет переработку материала. Поэтому химики сначала нагревают дробленый материал до 1000 градусов по Цельсию. При этом формируется  газообразный фторид кремния, который удаляется из смеси.

Остаток затем обрабатывают сверхкритической двуокисью углерода и водой. Таким образом, литий, содержащийся в смеси, превращается в гидрокарбонат лития, который затем можно извлечь выщелачиванием. Если нагреть концентрированный раствор, то останется чистый карбонат лития. Главная идея заключается в том, что сопутствующие элементы от железа до атомов фтора, в значительной степени могут быть переработаны, так что процесс получается очень экономичным.

Извлечения лития из минерала циннвальдита

Этот способ также подходит для батарей. Литий-ионные аккумуляторы уже в настоящее время собирают и перерабатывают. Тем не менее, в настоящее время извлечь из использованных батареек получается только кобальт. Литий из старых батарей попадает в отходы, поскольку его повторное извлечение обходится слишком дорого. При переработке с целью извлечения лития нужно обычно действовать следующим образом: Во-первых, батарею дробят, и отделяют металлы и пластмассу  от основной массы немагнитных электролитических  материалов, оставляя в итоге так называемую черную массу.

Этот остаток содержит, в частности, кобальт и литий. Исследователи из Фрайбергской горной академии уже сейчас используют на старых батарейках свой проверенный опыт  извлечения лития из циннвальдита. Они извлекают из чёрной массы необходимые элементы путём использования  сверхкритического диоксида углерода и воды. Таким образом, они могут селективно отделить содержащийся в черной массе лёгкий металл, а затем преобразовать его в карбонат лития. Затем полученный материал может быть использован для производства новых батарей.

Металлы остаются в производственном цикле

Эксперты убеждены в том, что спрос на литий в ближайшие годы резко возрастет. К 2025 году спрос на литий должен увеличиться примерно на две трети за счёт роста популярности электромобилей. Такое развитие событий, вероятно, вызовет рост цен на литий. По словам Бертау цена карбоната лития уже выросла на 25 процентов с ноября 2015 года.

Карбонат лития

Разработанный во Фрайберге метод, позволяет добывать тонны карбоната лития по той же цене, что и во всем мире,  из отечественной руды или из старых батарей. Большим преимуществом здесь является то, что ценные металлы, такие как литий, не будут исчезать из производственного цикла из-за отсутствия эффективных методов  утилизации и переработки. Литий будет  оставаться в обращении и, таким образом, можно избежать будущего дефицита и роста цен.

Увеличение спроса на литий

Без лития невозможно обойтись, когда речь идёт о перезаряжаемых накопителях энергии. С плотностью всего 0,53 грамма на кубический сантиметр,  литий является самым легким из всех металлов и  при этом имеет самый большой так называемый стандартный электродный потенциал, который является мерой силы, с которой электрод притягивает электроны. Таким образом, литий-ионные батареи могут достигать высокой удельной плотности заряда и высокого электрического напряжения. И хотя элемент является очень легким, каждая батарея содержит только небольшое количество этого металла и его соединений: В сотовом телефоне используются всего два-три грамма лития, типичный аккумулятор для ноутбука содержит примерно в десять раз больше чем мобильник. Но вот для   электрического транспортного средства требуется уже намного больше:  от восьми до сорока килограммов лития.

Так называемая черная масса: размельченные, немагнитные соединения электролита и других  материалов из старых разряженных батарей

Литий содержится, главным образом, в катодном материале накопителя энергии, в частности, в виде смешанных оксидов в соединении  с кобальтом, марганцем или никелем. Кроме того, чистый металл лития используется для первичных гальванических элементов анода, которые являются не перезаряжаемыми. И, наконец, литиевые соли используются в качестве электролитов, которые заполняют внутреннюю часть батареи, что делает возможным беспрепятственное протекание  процесса миграции ионов лития.

Немецкое федеральное агентство по защите окружающей среды указывает на то, что в 2014 году только на рынок Германии были доставлены 6687 тонн литий-ионных батарей. С другой стороны, коммерческая система сбора  старых батарей в этой стране покрывает  лишь 45 процентов этого объема. А по всему миру эти показатели ещё ниже. В  свете этих цифр, а также прогнозов экономистов, всем странам стоит задуматься об эффективной переработке лития.


Источник: faz.net





Liderweb
Фредди Бонилья, секретарь безопасности Гражданской Авиации Колумбии, сообщил, что расследование аварии самолета, потерпевшего крушение у берегов Колумбии с восходящей бразильской футбольной командой "Шапекоэнсе" (Chapecoense), считает, что в момент крушения в воздушном судне закончилось топливо.
02:30 | 02.12.2016
close Не показывать больше
Теперь читать новости на мобильном телефоне стало ещё удобнее
Скачай новое приложение obzor.press и всегда будь в курсе последних событий!