La tecnologia di estrazione diretta del litio intensifica le operazioni minerarie

Con l'avanzamento della tecnologia DLE, il litio può essere estratto e trattato in due mesi, anziché in due anni, con un impatto minimo sull'ambiente e un consumo minimo di acqua.

Il processo di elettrificazione ha costretto ingegneri e minatori a trovare un modo per produrre litio in modo più efficiente e più rapido. L'estrazione del litio non è una novità. Viene estratto consapevolmente sin dal 1950. Tuttavia, la domanda globale di batterie al litio per veicoli elettrici e sistemi di accumulo di energia rinnovabile ha creato l'esigenza di una migliore tecnologia di lavorazione. Prima della metà del 20^° secolo, il litio non era richiesto in grandi quantità, ma ora è usato per applicazioni per le quali non possono essere impiegati altri minerali e la portata della domanda è senza precedenti.

Sebbene il litio sia stato estratto per molti decenni per il settore del vetro e della ceramica, il boom dei laptop e dei telefoni cellulari alla fine degli anni '90 del secolo scorso e all'inizio del 2000 ha dato origine a nuovi modi di utilizzare il litio, in particolare per le batterie. Gli anni dal 2010 in poi hanno dato il via alla fase dei veicoli elettrici e l'uso del litio ha visto un incremento senza precedenti sul mercato globale. Le case automobilistiche stanno limitando la produzione di veicoli a combustione interna e potrebbero interrompere completamente la produzione entro il 2050 a favore dei veicoli elettrici.

Le tecnologie necessarie per produrre ed estrarre più litio hanno compiuto molti passi in avanti proprio per soddisfare questa domanda. Una di queste soluzioni è un processo chiamato estrazione diretta del litio (DLE), una tecnica che consiste in diversi processi che consentono la produzione rapida e isolata di litio in forme vendibili, note anche come LCE, Lithium Carbonate Equivalent.

Le centrifughe sono fondamentali per il processo DLE per molte ragioni. La cosa più rilevante è la capacità di eseguire una separazione liquido-liquido, tramite il Tricanter®. Inoltre, le centrifughe sono mobili e funzionano in modo continuo. Le centrifughe non funzionano in lotti e non richiedono un'attenzione costante da parte dell'operatore 24 ore al giorno e 7 giorni su 7. Questa robusta apparecchiatura è efficiente e produce il materiale di valore necessario per un ulteriore miglioramento del trattamento e il materiale di scarto necessario per lo smaltimento.

le centrifughe vengono utilizzate per la separazione liquido-liquido necessaria nel processo DLE, riducendo del 99% l'uso di acqua rispetto alla tradizionale tecnica di produzione di litio tramite evaporazione in piana di sale.

Fasi della produzione di litio

Sia che il litio provenga da una miniera di roccia dura (dove vengono utilizzate tecniche estrattive a cielo aperto e di brillamento) o da piane di sale (dove l'acqua viene pompata fuori dal terreno e fatta evaporare), le centrifughe sono una tecnologia collaudata per entrambe le fonti. È in grado di gestire non solo le difficili condizioni legate all'estrazione mineraria, o la salamoia di litio, che tradizionalmente veniva fatta evaporare nelle piane di sale, ma anche le successive fasi di raffinazione. Queste varie fasi sono indicate di seguito:

Arricchimento ed estrazione del litio dallo spodumene

Nell'estrazione di spodumene o di altri minerali contenenti litio, dalla roccia dura, la centrifuga decanter viene utilizzata in due fasi durante la post-communizione/rimozione delle impurità. La prima fase prevede la disidratazione degli sterili semi-liquidi. In questo modo si ottiene un notevole recupero dell'acqua e una materia solida prelevabile.

La seconda fase riguarda il flusso di valore generato dall'ulteriore concentrazione di liquami contenenti litio, per produrre un concentrato di litio/spodumene destinato a un'ulteriore raffinazione, fornendo al contempo un ulteriore recupero dell'acqua per il riutilizzo.

Argilla contenente litio: disidratazione e preparazione

La tecnologia di separazione dei decanter esegue due passaggi cruciali nella preparazione dell'argilla contenente litio. Nel trattare un impasto di argilla contenente litio, le centrifughe decanter creano un concentrato ulteriormente raffinato, di argilla contenente litio. In questo passaggio si ottiene anche un ulteriore recupero dell'acqua tramite la produzione di centrato. Nelle fasi di raffinazione, la centrifuga gestisce i percolati arricchiti e la post-cristallizzazione.

Raffinazione in litio tecnico e per batterie

La tecnologia dei decanter entra in gioco in varie fasi del processo di raffinazione nella produzione di litio tecnico e per batterie. La centrifuga lavora impasti di carbonato di litio, solfato di sodio e idrossido di litio. In questo modo si producono sali disidratati e preziosi materiali ispessiti destinati a un ulteriore trattamento, raccogliendo al contempo l'acqua per uso industriale per il riutilizzo e favorendo la gestione dell'acqua.

Concentrazione di salamoia contenente litio tramite separazione liquido/liquido

La tecnologia Flottweg Tricanter® è in grado di separare tre fasi da un singolo flusso di alimentazione. Nello spazio occupato dalla salamoia contenente litio, questa tecnologia viene utilizzata per concentrare la salamoia separando due liquidi da un flusso di densità variabile. Vengono prodotte una fase leggera e una fase pesante, consentendo un'ulteriore raffinazione fino ad ottenere il prezioso materiale finale. È possibile creare un'uscita di una fase solida aggiuntiva dal flusso per produrre tre fasi di uscita da un singolo flusso, se il processo lo richiede.

Le due principali fonti di litio

Il litio viene estratto da due fonti: roccia dura e piane di sale. Nel caso della roccia dura, si fa esplodere il terreno per estrarre il litio. Per le piane di sale, si procede a pompare una salamoia geotermica da sotto la crosta terrestre. Il processo tradizionale di estrazione della salamoia geotermica consiste nell'estrarla tramite pompaggio e poi trasportarla nell'enorme piana di sale, dove rimane per due anni. L'acqua evapora sotto il sole, lasciando cristalli di sale contenenti litio. I cristalli di sale raggiungono quindi un livello di purezza tale da consentirne il trasporto in una raffineria, dove vengono trasformati in materiale per batterie utilizzato per le automobili. Questa tecnologia è chiamata "evaporazione in bacino salino" o evaporazione in piana di sale. Questo processo tradizionale è efficace; tuttavia, dura due anni e richiede più acqua di quella utilizzata per qualsiasi altra attività mineraria, rendendo il processo dispendioso in termini di tempo e acqua.

Le centrifughe per litio sono progettate per un funzionamento intuitivo e richiedono tempi di fermo macchina minimi, garantendo una produzione continua e ininterrotta.

Vantaggi dell'utilizzo delle centrifughe per DLE e altre applicazioni legate al litio

L'estrazione diretta del litio (DLE) utilizzando la tecnologia delle centrifughe accelera la lavorazione portandola da due anni a due mesi. Il processo consiste nel pompare il litio dal terreno e, anziché gettarlo in una piana di sale e attendere due anni, si procede a trattarlo usando la tecnologia DLE, riducendo notevolmente il tempo necessario affinché questa salamoia sia sufficientemente concentrata da essere sottoposta a un'ulteriore raffinazione.

L'utilizzo delle centrifughe nell'estrazione e nel recupero del litio offre numerosi vantaggi, ad esempio:

• le centrifughe vengono utilizzate per la separazione liquido-liquido necessaria nel processo DLE, riducendo del 99% l'uso di acqua rispetto alla tradizionale tecnica di produzione di litio tramite evaporazione in piana di sale.
• Le centrifughe giocano un ruolo fondamentale nella separazione dei fanghi dall'acqua per uso industriale, consentendone il riciclo e il riutilizzo. Un vantaggio chiave è che, rispetto alla tecnologia alternativa, la centrifuga garantisce un recupero continuo. Ciò contribuisce a una gestione sostenibile dell'acqua, riducendo al contempo l'impatto ambientale.
• L'installazione delle centrifughe richiede un'infrastruttura minima, il che offre dei vantaggi concreti alle aziende produttrici di litio. Grazie al loro design compatto, le centrifughe possono essere facilmente installate in spazi ristretti, pertanto sono l'ideale per le attività condotte in ambienti dove c'è carenza di spazio. Questo design consente un'ulteriore manovrabilità dell'unità, per garantire un'installazione perfetta per il flusso del processo.
• Le centrifughe per litio separano gli sterili fini dai liquami e in questo modo contribuiscono alla realizzazione di depositi degli sterili più sicuri e stabili, prolungano al contempo la vita utile del TSF o dei bacini del sito e consentono di rimandare costose attività di costruzione e investimenti.
• Progettate secondo specifiche rigorose per garantire la massima purezza delle fasi separate nei punti di sezionamento necessari, garantiscono una qualità costante per ulteriori raffinazioni e movimentazioni successive.
• Durante il processo di concentrazione della salamoia, il recupero del prezioso liquido noto come "pregnant liquor" è fondamentale per aumentare la resa complessiva e ridurre al minimo i rifiuti. Il Tricanter® offre la possibilità di attuare un processo di estrazione altamente efficiente, garantendo un'elevata purezza delle fasi separate.
• Le centrifughe per litio sono progettate per un funzionamento intuitivo e richiedono tempi di fermo macchina minimi, garantendo una produzione continua e ininterrotta.

L'estrazione diretta del litio (DLE) è una tecnica che si compone di diversi processi che consentono la produzione rapida e isolata di litio in forme vendibili.

Conclusione

Le singole fasi e i singoli processi utilizzati nella produzione di litio richiedono approcci diversi. Con l'avanzamento della tecnologia DLE, il litio può essere estratto in due settimane anziché due anni, con un impatto minimo sull'ambiente e un consumo minimo di acqua. La tecnologia delle centrifughe continua a innovare insieme ai metodi avanzati di miglioramento della produzione, che è fondamentale per la nostra continuità nel ^21esimo secolo e oltre.

Redatto da: Stephen L. Benyo, Flottweg

Stephen L. Benyo è un dirigente di Global Mining per Flottweg Separation Technology. Si impegna a collocare il "tassello" della tecnologia innovativa nei luoghi dove ce n'è più bisogno, cercando di utilizzare in modo più efficiente le risorse naturali del mondo. Stephen vive a Pittsburgh, Pennsylvania USA, con sua moglie, sua figlia e il suo cane pastore tedesco.

Per ulteriori informazioni sulla lavorazione del litio.