Китай направи сериозна крачка към по-пълно използване на суровините от литиевата индустрия, като пусна в експлоатация система за извличане на рубидий и цезий от нискокачествени материали и отпадъчни потоци, оставащи след преработката на литиеви руди. Съоръжението в провинция Цзянси е определяно от разработчиците като първата в света индустриална система от екстракционни колони за разделяне на двата метала. Тя вече произвежда цезиев и рубидиев карбонат с чистота над 99,9%, а част от продукцията е излязла на пазара. За технологичния пробив съобщава Interesting Engineering, като информацията е потвърдена и от Китайската академия на науките.
Метали, които трудно се намират сами в природата
Рубидият и цезият са сред металите, които рядко образуват големи самостоятелни находища, годни за икономически изгоден добив. По-често те се срещат в малки количества заедно с литиеви минерали и в солени разтвори, което прави извличането им сложно и скъпо.
Точно затова в продължение на години част от тези елементи са оставали в нискокачествени руди, остатъчни материали или отпадъчни потоци след производството на литий. Новата китайска система променя тази логика - вместо ценните компоненти да бъдат загубени, те се превръщат в отделен търговски продукт.
Американската геоложка служба също отбелязва, че цезият обикновено е свързан с литиеви пегматити и че рубидият често се получава именно като страничен продукт от преработката на литиеви суровини.
17 колони вместо повече от 70 резервоара
Системата е разработена съвместно от Института по процесно инженерство към Китайската академия на науките и Ganfeng Lithium Group. Демонстрационната линия е изградена в Цзянси - един от големите центрове на китайската литиева индустрия.
Ключът към технологията е замяната на традиционните екстракционни резервоари с компактни затворени колони. При класическия подход за същия обем производство биха били необходими повече от 70 отделни резервоара. Новата система използва само 17 колони, разделени в четири основни етапа - екстракция, промиване, отделяне и отстраняване на маслени примеси.
Една колона може да постигне ефективност, сравнима с до 15 традиционни степени на пречистване. Това намалява разхода на разтворител с около 40% и свива необходимата площ за оборудването с повече от половината. Системата е затворена, което ограничава и изпаренията на органични разтворители, неприятните миризми и риска от пожари.
Над 98% от цезия се връща обратно
Резултатите са впечатляващи и по отношение на ефективността. Според екипа системата възстановява над 98% от наличния цезий и повече от 95% от рубидия. Получаваните цезиев карбонат и рубидиев карбонат са с чистота над 99,9%.
Линията има годишен капацитет от 500 тона, а продуктите вече се произвеждат стабилно и се продават на пазара. Това означава, че технологията е преминала отвъд лабораторния експеримент и вече демонстрира възможност за индустриално приложение.
Един от най-трудните проблеми при процеса е сходството между химичните свойства на рубидия и цезия. Двата елемента присъстват в малки концентрации и разделянето им изисква много точен контрол върху контакта между течностите и движението на веществата през колоните.
От отпадък към стратегическа суровина
Значението на технологията далеч не се изчерпва с по-доброто оползотворяване на промишлени остатъци. Рубидият и цезият имат приложения в редица високотехнологични отрасли - от прецизни измервателни системи и атомни часовници до космическа техника, комуникации от ново поколение и квантови технологии.
Китайската академия на науките определя двата метала като важни критични суровини, чието предлагане е ограничено. Именно затова възможността да бъдат извличани от материали, които досега не са били използвани пълноценно, има и стратегическо значение.
Цезият е особено труден за снабдяване на световния пазар. Според данните на Геоложката служба на САЩ значителни ресурси са свързани с находища в Канада, Австралия, Намибия, Зимбабве и Китай, но добивът от класически цезиеви руди е ограничен. През последните години част от пазара все повече зависи от получаването му като страничен продукт при разработването на литиеви ресурси.
Китай търси повече от литий
Новият проект показва и по-широка тенденция в китайската суровинна политика - една руда да не се разглежда само като източник на един основен метал. Вместо литиевата руда да бъде преработвана единствено за литий, системите постепенно се насочват и към извличане на останалите ценни елементи в нея.
Това може да има значителен икономически ефект. Остатъчният материал вече не е само отпадък, който трябва да бъде съхраняван или обезвреждан, а потенциален източник на високостойностни суровини.
Подобен подход вече се използва и от други китайски предприятия. Компании в Цзянси развиват интегрирани производства, при които от литиева слюда едновременно се извличат литий, рубидий, цезий, калий и други ценни компоненти.
Технологията може да бъде приложена и за други метали
Разработчиците не планират системата да остане ограничена само до рубидий и цезий. Същият принцип на екстракционните колони вече е използван при разделянето на цирконий и пречистването на фосфорна киселина.
Екипът работи и върху адаптирането му за извличане и пречистване на никел, кобалт и литий - метали с огромно значение за батериите, електромобилите и системите за съхранение на енергия.
Точно тук се крие и по-голямото значение на китайския пробив. Ако технологията бъде мащабирана успешно, тя може да позволи от една и съща суровина да се извличат повече ценни компоненти, като едновременно се намаляват отпадъците, използваните разтворители и площта на производствените съоръжения.
В момент, когато конкуренцията за критични минерали става все по-важна за батериите, квантовите технологии, телекомуникациите и космическата индустрия, Китай на практика показва нов подход - да търси стратегически суровини не само в нови находища, а и в онова, което досега е оставало след добива.
