kiến thức Hệ thống chiết tách kim loại hiếm từ chất thải lithium

Hệ thống chiết tách kim loại hiếm từ chất thải lithium

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc phát triển một hệ thống 17 tháp chiết tách kim loại rubidium và cesium độ tinh khiết cao từ chất thải trong quá trình khai thác lithium.

Theo Global Times, Trung Quốc đưa vào vận hành ổn định dây chuyền sản xuất đầu tiên trên thế giới sử dụng công nghệ tháp chiết tách liên tục để thu thập rubidium và cesium từ quặng lithium ở tỉnh Giang Tây, đánh dấu bước đột phá trong nỗ lực chiết xuất và phân tách kim loại hiếm theo phương pháp tiên tiến, hạn chế tối đa tác động tiêu cực tới môi trường. Với công suất 500 tấn mỗi năm, hệ thống có thể sản xuất rubidium carbonate và cesium carbonate với độ tinh khiết trên 99,9%. Đây là dự án hợp tác chung giữa Viện Kỹ thuật Quy trình thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) và công ty Ganfeng Lithium.

Interesting Engineering cho biết rubidium và cesium là kim loại hiếm quan trọng đóng vai nền tảng cho phần cứng cao cấp như đồng hồ nguyên tử, định vị hàng không vũ trụ, nghiên cứu y sinh, pin thể rắn và mạng máy tính lượng tử. Hai loại này hiếm khi tồn tại với số lượng lớn dưới dạng khoáng chất độc lập trong vỏ Trái Đất nhưng thường có sẵn ở nồng độ thấp bên trong quặng lithium và nước hồ muối. Quá trình thu thập hai kim loại gặp trở ngại do nồng độ thấp trong khi dung dịch khoáng chứa nhiều hợp chất khác. Phương pháp tách truyền thống thường đòi hỏi lượng lớn thiết bị và hóa chất, khiến quá trình trở nên tốn kém và khó sản xuất sản phẩm có độ tinh khiết cao.

Theo SCMP, quặng lepidolite chứa lithium ở Giang Tây chứa gần 40% trữ lượng rubidium của Trung Quốc, nhưng quá trình nung sulphate ở nhiệt độ cao theo phương pháp truyền thống nóng tới 800-1.000 độ C, khiến lượng lớn rubidium và caesium bị giữ lại trong chất thải aluminosilicate, cuối cùng bị loại bỏ cùng với xỉ lithium. Để giải quyết vấn đề, nhóm nghiên cứu phát triển hệ thống chiết tách dạng tháp. Hệ thống công nghiệp hoàn chỉnh bao gồm 17 tháp chiết tách, mỗi tháp mới có năng lực xử lý tương đương 15 thiết bị truyền thống, đồng thời giảm sử dụng 40% lượng hóa chất chiết tách và hơn 1/2 diện tích sàn cần dùng.

Sau khi thu thập lithium từ quặng, dung dịch khoáng còn lại được đưa vào hệ thống để phân tách và tinh chế rubidium/cesium thông qua nhiều giai đoạn. Dữ liệu vận hành từ dây chuyền sản xuất cho thấy tỷ lệ thu thập cesium đạt trên 98% và rubidium vượt quá 95%. Dây chuyền cũng sản xuất ổn định muối rubidium và cesium độ tinh khiết cao ở quy mô công nghiệp.


Trung Quốc có trữ lượng rubidium và cesium dồi dào ẩn trong quặng lithium và nước hồ muối. Một nghiên cứu chỉ ra trữ lượng trong nước lên tới 1,16 triệu tấn rubidium oxide và 140.000 tấn cesium oxide. Hệ thống khai thác mới có thể giải quyết điểm yếu lớn trong chuỗi cung ứng nội địa. Trung Quốc thiếu trữ lượng pollucite (loại khoáng chất có thể khai thác trực tiếp để lấy cesium) có giá trị thương mại. Bắc Kinh chủ yếu nhập khẩu quặng cesium thô từ Canada, Australia và Zimbabwe. Nhưng hiện nay, Trung Quốc có thể đảm bảo hoạt động cho ngành công nghệ cao thông qua thu thập cả hai kim loại từ chất thải công nghiệp trong nước.

Với khả năng ứng dụng vào sản xuất những kim loại chủ chốt khác, công nghệ trên cho phép thu thập thêm nhiều tài nguyên có giá trị hơn từ cùng một quặng, cải thiện hiệu suất sử dụng tổng thể mỏ lithium.

---

Nguồn: VnExpress Số hóa
Chuyên mục: Kiến thức