La technologie d'extraction directe du lithium permet d'intensifier les opérations minières

Grâce aux avancées de la technologie DLE, le lithium peut être extrait et traité en deux mois au lieu de deux ans avec un impact minimal sur l’environnement et une consommation d’eau minimale.

La tendance à l'électrification a obligé les ingénieurs et les mineurs à trouver un meilleur moyen de produire du lithium plus rapidement. L'extraction du lithium n'est pas une nouveauté. En effet, elle a commencé dès les années 1950. Cependant, la demande mondiale de batteries au lithium pour les véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie renouvelable a rendu nécessaire le développement d'une meilleure technologie de traitement. Avant le milieu du ^20e siècle, le lithium n’était pas nécessaire en grandes quantités, mais aujourd’hui, il a des usages pour lesquels aucun autre minéral ne peut se substituer, et l'ampleur de la demande est sans précédent.

Alors que le lithium a été extrait pendant de nombreuses décennies pour le verre et la céramique, la demande d'ordinateurs portables et de téléphones cellulaires à la fin des années 1990 et au début des années 2000 a donné lieu à de nouvelles utilisations du lithium, en particulier pour les batteries. Les années 2010 ont marqué le début des véhicules électriques et ont entraîné un boom du lithium que le marché mondial n'avait jamais connu auparavant. Les constructeurs automobiles limitent la production de véhicules à combustion et pourraient l'arrêter complètement d'ici 2050 au profit des véhicules électriques.

Pour répondre à cette demande, les technologies nécessaires pour produire et extraire davantage de lithium ont considérablement progressé. L'une de ces solutions est l'extraction directe du lithium (DLE), une technique qui consiste en plusieurs procédés permettant une production rapide d'isolat de lithium sous des formes commercialisables, également connues sous le nom de LCE (Lithium Carbonate Equivalent).

Les centrifugeuses sont essentielles au processus DLE pour de nombreuses raisons. La plus notable réside dans la capacité à effectuer une séparation liquide-liquide, via le Tricanter®. En outre, les centrifugeuses sont mobiles et peuvent fonctionner en continu. Les centrifugeuses fonctionnent en flux continu et ne nécessitent pas l'attention permanente d'un opérateur 24h/24 et 7j/7. Cet équipement robuste est efficace et produit la matière première valorisable et la matière résiduelle attendue pour l'élimination.

Les centrifugeuses sont utilisées pour la séparation liquide-liquide requise dans le procédé DLE, ce qui permet de réduire de 99 % l'eau utilisée pour la production de lithium dans l'évaporation historique en bassins.

Étapes de la production de lithium

Que le lithium provienne d’une mine de roche dure (où un processus à ciel ouvert et de dynamitage est utilisé) ou de marais-salants (où l’eau est pompée hors du sol et évaporée), les centrifugeuses sont une technologie adaptée pour les deux sources. Elles répondent pas seulement aux rigueurs de l'exploitation minière, ou de la saumure de lithium, historiquement évaporée des marais salants, mais aussi celles des étapes de raffinage en aval. Ces différentes étapes sont indiquées ci-dessous :

Enrichissement et extraction du lithium à partir du spodumène

Dans l’exploitation minière en roche dure de spodumène ou d’autres minerais contenant du lithium, le décanteur centrifuge est utilisé à deux étapes pendant la phase de post-broyage/d’enrichissement. La première étape consiste à déshydrater les résidus en suspension. Cela permet de récupérer une grande partie de l'eau et d'obtenir une phase solide pelletable.

La deuxième étape se trouve dans le flux de valorisation par reconcentration des boues contenant du lithium pour produire un concentré de lithium/spodumène en vue d'un raffinage complémentaire, tout en permettant un recyclage supplémentaire de l'eau.

Argile contenant du lithium : Déshydratation et Traitement

La technologie par décanteurs réalise deux étapes cruciales dans la préparation de l’argile contenant du lithium. Lors du traitement d’une boue d’argile au lithium, les décanteurs centrifuges créent un concentrat d’argile au lithium encore plus poussé. Cette étape permet également une revalorisation de l'eau issue du centrat. Lors des étapes de raffinage, la centrifugeuse traite les lixiviats enrichis et la post-cristallisation.

Raffinage du lithium applications techniques et pour batteries

La technologie du décanteur intervient à une multitude d'étapes dans le raffinage du lithium technique et du lithium pour batteries. La centrifugeuse traite la suspension de carbonate de lithium, la suspension de sulfate de sodium et la suspension d’hydroxyde de lithium, Cela génère des sels déshydratés et des produits épaissis valorisables par un traitement ultérieur, tout en capturant l’eau de process pour la réutiliser, agissant ainsi en faveur de la préservation de l’eau.

Concentration de saumure contenant du lithium par séparation liquide/liquide

La technologie Tricanter® sépare trois phases à partir d’une seule source d’alimentation. Dans la situation de saumure chargée en lithium, cette technologie est utilisée pour concentrer la saumure en séparant deux liquides de densités variables. Une phase légère et une phase lourde sont produites, ce qui permet un raffinage avec valorisation supplémentaire du produit final. Une phase solide supplémentaire peut être créée pour produire trois phases à partir d'une seule alimentation, si le processus l'exige.

Les deux principales sources de lithium

Le lithium est extrait de deux sources : les roches dures et les déserts de sel. Dans le cas des roches dures, il est nécessaire de dynamiter le sol pour en extraire le lithium. Pour les lac salés, une saumure géothermique est pompée sous la croûte terrestre. Le procédé traditionnel d’extraction de la saumure géothermique consiste à la pomper, puis à la transporter dans des bassins géants dans lesquelles elle stagne pendant deux ans. L’eau s’évapore sous le soleil, laissant des cristaux de sel contenant du lithium. Les cristaux de sel atteignent ensuite un niveau de pureté qui permet de les transporter vers une raffinerie où ils sont valorisés pour produire des batteries d'automobiles. Cette technologie est appelée « évaporation solaire en bassin ». Malgré son efficacité, ce procédé historique nécessite deux ans et consomme plus d'eau que n'importe quelle autre activité minière. Il est donc chronophage et très gourmand en eau.

Les centrifugeuses sont conçues pour une exploitation conviviale et nécessitent des temps d'arrêt minimaux, assurant ainsi une production continue et ininterrompue.

Avantages de l'utilisation de centrifugeuses pour le procédé DLE et d'autres applications lithium

L’extraction directe du lithium (DLE) par voie centrifuge accélère ce procédé, qui nécessite désormais deux mois au lieu de deux ans. Il consiste à pomper le lithium hors sol et, au lieu de le placer dans un bassin et d’attendre deux ans, il est traité à l’aide de la technologie DLE, ce qui accélère considérablement le temps nécessaire pour que cette saumure soit suffisamment concentrée pour être envoyée vers un raffinage poussé.

L’utilisation de centrifugeuses dans l’extraction et la récupération du lithium présente de nombreux avantages, notamment :

• Les centrifugeuses sont utilisées pour la séparation liquide-liquide requise dans le procédé DLE, ce qui permet de réduire de 99 % l'eau utilisée pour la production de lithium dans l'évaporation historique en bassins.
• Les centrifugeuses jouent un rôle clé dans la séparation de l'eau des boues, ce qui permet de la recycler et de la réutiliser. L'un des principaux avantages de la centrifugeuse est qu'elle fonctionne en flux continu, à la différence d'autres technologies. Cela contribue à une gestion durable de l’eau tout en réduisant l’impact environnemental.
• Les centrifugeuses Flottweg nécessitent très peu d’infrastructure pour l’installation, offrant des avantages pratiques pour les producteurs de lithium. Grâce à leur conception compacte, les centrifugeuses sont faciles à installer dans des espaces restreints, ce qui les rend adaptées aux opérations où l'espace disponible est limité. Cette conception permet une meilleure opérabilité de l’unité, ce qui garantit une parfaite intégration pour le procédé.
• Sur les applications lithium, les centrifugeuses séparent les résidus fins contenus dans la boue, contribuant ainsi à rendre le stockage des résidus plus sûres et plus stables, tout en prolongeant la durée de vie du TSF ou des lagunes du site, en retardant ainsi les travaux de construction et les investissements coûteux.
• Leur conception selon des spécifications rigoureuses, afin de garantir une pureté optimale des phases séparées aux valeurs seuil requises, garantit une qualité constante avant raffinage complémentaire.
• Au cours du processus de concentration de saumure de lithium, la récupération d’un liquide précieux, appelé liqueur mère, est cruciale pour augmenter le rendement global et minimiser les déchets. Le Tricanter® Flottweg offre le potentiel d’un procédé d’extraction ultra efficace, garantissant une pureté élevée des phases séparées.
• Les centrifugeuses sont conçues pour une utilisation facile et nécessitent des temps d'arrêt minimaux, permettant ainsi une production en flux continu quasi ininterrompue.

L’extraction directe du lithium (DLE) est une technique qui consiste en plusieurs étapes permettant une production rapide d'isolats de lithium commercialisables.

Conclusion

Les différentes étapes et procédés de production de lithium nécessitent différentes approches. Grâce aux avancées de la technologie DLE, le lithium peut être extrait en deux semaines au lieu de deux ans, avec un impact minimal sur l’environnement et une consommation d’eau minimale. La technologie centrifuge continue d'innover en même temps que les méthodes de production s'améliorent. C'est une condition sine qua non pour l'avancée des progrès technologiques du ^21e siècle et au-delà.

Auteur : Par Stephen L. Benyo, Flottweg

Stephen L. Benyo est directeur des applications minières chez Flottweg Separation Technology. Il s'emploie à placer les « pièces du puzzle » en valorisant une technologie innovante dans les endroits où elles sont le plus nécessaires, en s'efforçant d'utiliser les ressources naturelles de notre planète de manière plus efficace. Stephen vit à Pittsburgh, en Pennsylvanie, aux États-Unis, avec sa femme, sa fille et son berger allemand.

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