Ученые нашли способ повысить эффективность добычи лития

Литий — критически важный минерал, используемый в аккумуляторах для электромобилей, систем хранения энергии и множества персональных электронных устройств. Поскольку его запасы относительно ограничены, возможность эффективного извлечения лития из различных минералов-носителей становится особенно важной.

Канада обладает значительными запасами лития: по оценкам, страна имеет 5,7 млн тонн общих запасов (включая твердые породы, рассолы и геотермальные источники), занимая 5-е место в мире.

Исследователи из Университета Куинс использовали Канадский источник синхротронного излучения в Университете Саскачевана для поиска более эффективных способов разделения монтебразита и сподумена — двух наиболее распространенных литийсодержащих минералов. Извлечение лития из этих минералов по отдельности проще и дешевле, чем когда они находятся в смеси.

Горнодобывающие компании используют процесс пенной флотации для концентрации сподумена и монтебразита. Руду измельчают в мелкий порошок, который смешивают с водой. Затем добавляют специальные химические вещества, делающие литийсодержащий минерал гидрофобным, что позволяет ему прилипать к пузырькам воздуха, подаваемым в смесь. Пузырьки выносят литиевые минералы на поверхность в виде пены, которую снимают, очищают и обрабатывают для извлечения лития.

Ведущий исследователь Эспуар Мурхула, аспирант кафедры горного дела Университета Куинс, заявляет, что наблюдения за взаимодействием между водой и поверхностью монтебразита с использованием синхротронного излучения стали прорывом.

«Это было увлекательным, поскольку мы неожиданно обнаружили, что монтебразит способен очень быстро изменять pH воды, — говорит Мурхула. — В кислых условиях он вел себя как основание, а в щелочных — как кислота».

Помимо кислотно-основных реакций, монтебразит также терял поверхностные ионы, такие как фторид и литий.

Мурхула объясняет, что эта реакционная способность — изменение химического состава и pH воды — помогает объяснить, почему горнодобывающие компании часто сталкиваются с проблемами при пенной флотации. Эффективность процесса зависит от поддержания оптимального уровня pH. Результаты исследования показывают, что добытчики могут оптимизировать извлечение лития, добавляя реагенты для корректировки pH воды на протяжении всего процесса флотации.

Мурхула и коллеги также обнаружили, что литий и фторид, высвобождаемые из монтебразита, могут образовывать стабильный фторид лития, который вреден для окружающей среды и здоровья человека.

«Осознание этого феномена крайне важно, поскольку оно помогает предотвратить загрязнение окружающей среды из-за сброса технологических вод, содержащих фторид лития, а также потенциальные вредные последствия для здоровья человека», — отметил он.

«Доступ к пучковой линии в Канадском источнике синхротронного излучения сыграл ключевую роль в понимании изменений поверхностной химии на атомном уровне, — говорит Мурхула. — Ни один другой экспериментальный метод не смог показать изменение прочности связи и координации поверхностных атомов».

Исследование опубликовано в The Journal of Physical Chemistry C.