Литийді алу бойынша жаңа процесс және оның маңызы
Литий – электр көліктері мен энергияны сақтау жүйелерінің негізгі бөлігі болып табылатын литий-иондық аккумуляторлар үшін аса маңызды металл. Оны алу әдістерінің тиімділігі энергетика саласының өзекті мәселелерінің бірі. Зерттеушілер жаңа литийді алу тәсілін әзірледі, ол экологияға аз зиян келтіріп, бұрынғы әдістерге қарағанда арзан болуы мүмкін. Аталған жаңалық Science журналында жарияланып, Rock Zero стартапы оны коммерцияландыруға бағытталған.
Жаңа әдістің негізі және оның ерекшеліктері
Қазіргі уақытта литийді алу ең тиімді тәсіл – тұзды су (брин) арқылы жүргізіледі, онда металл мыңдаған жылдар бойы тау жыныстарынан еріп, еріген күйде болады. Алайда бұл әдіс тек белгілі географиялық аумақтарда қолданылады және үлкен жер көлемдерін айдап кептірулерге бөлу қажет. Екінші жиі қолданылатын тәсіл – қатты тау жыныстарынан өндіру, ол кенді жару, жоғары температурада өңдеу және улы химиялық заттарды пайдалану арқылы жүзеге асады.
Жаңа процесс әлсіз қышқылдарды қолдану арқылы әдетте химиялық реакцияға түспейтін силикаты минералдарын еріте алады. Бұл тәсіл литийден бөлек алюмина мен кремний диоксиді сияқты пайдалы заттарды да алуға мүмкіндік береді. Зерттеу авторларының бірі, MIT профессоры Yet-Ming Chiang бұл технологияны Form Energy және Addis Energy компанияларын құру арқылы жинаған тәжірибесіне сүйене отырып, әлемдегі ең төменгі шығынмен литийді алу әдісіне айналады деп есептейді.
Процестің тарихы және контексті
Жаңа технологияның пайда болу тарихы химияға және материалы технологияларына бағытталған Sublime Systems стартапынан бастау алады, ол электрохимиялық әдістер арқылы цемент өндіре алады. Команда күшті сидықсыз силикаты заттарының белсенді түрлерін жасап, цементтің беріктігін арттыру мақсатында жұмыс істеді. Бұл үшін әдетте аса қауіпті фторсутек қышқылын пайдалану керек, бірақ зерттеушілер әлсіз аммоний фторидін қолданып, қауіпсіз әрі тиімді химиялық реакцияға қол жеткізді.
Процестің дамуына профессор Chiang-тың 25 жыл бұрынғы үйін жөндеу кезіндегі тәжірибесі әсер етті. Ол стаканға арналған қышқыл кремінің құрамындағы аммоний фторидінің силикаты минералдарын шешуде қолданылуын зерттеп, дәл осындай әдісті литий кеніне қолдану мүмкіндігін анықтады. Әртүрлі силикаты минералдары бар болғандықтан, басты назарды көбінесе литийдің негізгі қайнар көзі саналатын сподуменге аударды.
Практикалық маңызы мен ықпалы
Қатты кені өңдеудің негізгі кезеңі – кенді жоғары температурада қуыру (калаттау). Бұл литийдің шығуын арттырады, бірақ көп энергия және көмірқышқыл газы шығарындылары қажет етеді. Жаңа әдісте пластикалық ыдыстарда төмен температурада (шамамен 95 °C) химиялық реакция жүріп, энергия шығыны азаяды және көмірқышқыл газын аз бөлінеді. Сонымен бірге, дәстүрлі калаттауға жарамайтын кендерде қолдану мүмкіндігі пайда болады.
Ол химия процесі қысқа мерзімде литийдің барынша көп бөлігін шығаруға мүмкіндік береді, сонымен қатар алынған материалдар аккумулятор жасауға жарамды литий карбонаты, алюминий өндіруге арналған алюмина және бетон жасауға қосылатын кремний диоксидінен тұрады. Қышқыл бірнеше рет қайта қолданылып, шығындарды түсіреді. Бұл әдіс “түйсікпен өндіру” деп сипатталады, яғни кеннің әрбір құрам бөлігі тиімді пайдаланылады.
Rock Zero компаниясы әдісті үлкейту мен оңтайландыру үстінде. Қазіргі сынақ қондырғыларында апта сайын үш килограмм сподумен концентраты өңделеді. Компания бағалағандай, литий өндірісінің шығындары тоннасына 6000 доллардан төмен болуы мүмкін, бұл қатты кендерді өңдеу мен тұзды сулардан алу әдістерімен бәсекеге қабілетті.
2026 жылы пилоттық зауыттың құрылысы аяқталып, 2027 жылдан бастап нақты өндіріс басталады деп жоспарлануда. Сауда серіктестерімен келіссөздер жүргізілуде. Дегенмен, литий нарығының құбылмалылығы мен болашақтағы баламалы технологиялардың даму мүмкіндіктерін ескеру қажет.
Қорытынды
Жаңа литий алу әдісі экологиялық тұрғыдан үнемді әрі өндіріс шығындарын төмендетуге ықпал етеді. Бұл технология материалдар ресурсын тиімді пайдалануды арттырып, литий өндірудің сенімділігін жақсартады. Нарықтағы құбылмалылыққа қарамастан, Rock Zero ұсынған әдіс энергетика секторының экологиялық және экономикалық мәселелерін шешуге бағытталған жаңа белес болуы мүмкін. Қажеттілік туындаған жағдайда бұл әдісті басқа минералдар өндіруге де бейімдеуге болады.
TAGS: литий, аккумулятор, экология, минерал өңдеу, энергия сақтау, Rock Zero, химиялық әдіс
Дереккөз: MIT Technology Review
