Pourquoi la filtration est-elle importante pour l’extraction du lithium

Avec le développement de l’industrie automobile électrique et des smartphones, la demande en lithium augmente de manière spectaculaire. Les gens sont de plus en plus soucieux de l’environnement, et préfèrent choisir une voiture électrique plutôt qu’un véhicule utilisant de l’essence comme carburant.

Parallèlement, tous les fabricants automobiles se concentrent sur la recherche et le développement de voitures électriques, et ces dernières occupent rapidement le marché automobile.

Tous ces facteurs conduisent à une forte demande en lithium. Les gens en sont conscients, car les batteries lithium-ion sont souvent utilisées dans leurs smartphones. Désormais, leurs voitures ont également besoin de lithium.

Comment les fabricants de batteries peuvent-ils obtenir du lithium ? Et quel processus doit être effectué pour traiter le lithium ? Quel rôle joue la filtration dans l’extraction du lithium ? Toutes ces questions seront abordées dans les articles suivants.

Qu’est-ce qu’une batterie au lithium?

Une batterie Li-ion est un type de batterie rechargeable qui stocke l’énergie par la réduction réversible des ions de lithium. C’est le type de batterie le plus couramment utilisé dans les véhicules électriques et les appareils portables pour les consommateurs.

De plus, les applications de stockage d’énergie à grande échelle, ainsi que dans les secteurs militaire et aérospatial, en font un usage majeur. Les batteries Li-ion surpassent les autres technologies de batteries rechargeables en termes de densité énergétique, de décharge auto-déclenchée et d’effet mémoire.

Qu’est-ce que le lithium?

Le lithium est un élément chimique avec le numéro atomique 3 et le symbole Li. C’est un métal alcalin délicat, de couleur argentée. Il est le métal le moins dense et l’élément solide le moins dense dans des conditions normales.

Comme tous les métaux alcalins, le lithium doit être stocké sous vide, dans une atmosphère inerte ou dans un liquide inerte tel que l’huile minérale ou le kérosène pur. Il a un éclat brillant lorsqu’il est coupé, mais l’air humide le corrode rapidement, le transformant en un gris argenté mat, puis en une patine noire.

Le lithium ne peut se trouver librement dans la nature que sous forme de composés (souvent ioniques), tels que les minéraux pegmatitiques, qui étaient auparavant la principale source de lithium.

Il est présent dans l’eau de mer et est fréquemment extrait des saumures en raison de sa solubilité sous forme d’ion. L’électrolyse est utilisée pour séparer le métal lithium d’une solution de chlorure de lithium et de chlorure de potassium.

Qu’est-ce que l’extraction du lithium?

Il existe principalement trois méthodes pour extraire le lithium. Nous allons les présenter en détail ci-dessous.

Extraction minière et lixiviation acide des minerais de spodumène

LiAl(SiO3)2 produit une solution de sulfate de lithium, qui est ensuite transformée électrochimiquement en carbonate de lithium ou en hydroxyde de lithium, adaptés pour les batteries. La production australienne est principalement dominée par le traitement du spodumène.

Concentration et précipitation

Le carbonate de lithium est obtenu par l’évaporation des saumures dans des bassins d’évaporation. Ces ressources se trouvent généralement dans des régions à fort taux d’évaporation, comme les déserts en altitude d’Amérique du Sud, et présentent une dureté moindre (par exemple, calcium et magnésium).

Extraction directe du lithium (EDL)

Cette méthode consiste à transférer le lithium des sources d’eau salée vers une substance ou une perle d’échange ionique, qui est ensuite lavée avec de l’acide chlorhydrique pour libérer le lithium.

Le chlorure de lithium avec des impuretés est produit, mais il est dilué. Les dépôts de lithium ayant une dureté accrue ont tendance à s’intégrer mieux avec l’EDL dans des endroits peu adaptés aux bassins d’évaporation.

Comment réaliser l’extraction du lithium?

Les gisements de minerais et les gisements de saumures souterraines sont les deux principales sources de lithium commercial. Selon le matériau d’origine, plusieurs techniques sont utilisées pour l’extraction et le traitement du lithium, notamment les suivantes :

Extraction conventionnelle du lithium à partir de saumures

Les piscines de saumure liquide sous les plaines salées, appelées salars, sont les principaux sites où la majeure partie du lithium actuel est récupéré. La plupart de ces salars se trouvent dans le sud-ouest de l’Amérique du Sud et en Chine. Les saumures géothermiques et les saumures des champs pétrolifères sont d’autres sources de saumures riches en lithium, que nous aborderons ci-dessous.

La récupération du lithium à partir des saumures est généralement un processus simple mais long, qui peut prendre de plusieurs mois à plusieurs années pour être achevé.

Les ressources de saumure de salar souterraines doivent être accessibles par forage, après quoi la saumure est pompée à la surface et distribuée dans des bassins d’évaporation.

La saumure reste dans le bassin d’évaporation pendant plusieurs mois ou années, ou jusqu’à ce que l’évaporation au soleil ait éliminé la majeure partie de la teneur en eau liquide.

Les saumures des salars sont hautement concentrées et contiennent fréquemment du sodium et du potassium en plus du lithium.

Les installations typiques exploitent plusieurs grands bassins d’évaporation de différentes tailles, et en attendant que la teneur en lithium atteigne une concentration idéale pour un traitement ultérieur, elles peuvent récupérer d’autres métaux (comme le potassium) des bassins plus jeunes.

L’osmose inverse (OI) est parfois utilisée pour concentrer les saumures de lithium afin d’accélérer le processus d’évaporation.

Une fois que la saumure d’un bassin d’évaporation a atteint la concentration idéale en lithium, elle est pompée vers une installation de récupération du lithium pour l’extraction. Les étapes de ce processus varient en fonction de la nature du champ de saumure, mais elles comprennent généralement :

• Prétraitement

Une filtration et/ou une purification par échange d’ions (EI) sont généralement utilisées à cette étape pour éliminer les impuretés ou composants indésirables de la saumure.

• Traitement chimique

Ensuite, par précipitation, divers solvants chimiques et réactifs peuvent être utilisés pour séparer les produits et sous-produits souhaités.

• Filtration

Après cela, la saumure est filtrée pour éliminer les solides précipités.

• Production de lithium commercialisable

Enfin, un réactif est ajouté à la saumure pour créer du carbonate de lithium, tel que le carbonate de sodium. Le produit fini est filtré et séché avant d’être vendu.

Différents réactifs peuvent être utilisés pour produire d’autres formes de lithium couramment vendues, telles que l’hydroxyde de lithium, le chlorure de lithium, le bromure de lithium et le butyl lithium, en fonction du produit final nécessaire.

La solution résiduelle de saumure est renvoyée au réservoir souterrain une fois que le processus d’extraction du lithium est terminé.

Extraction du lithium à partir du minerai dur/spodumène

Les ressources minérales produisent près de 20 tonnes de lithium par an, bien que cela représente une part relativement mineure de la production totale mondiale de lithium.

Bien que plus de 100 minéraux distincts contiennent du lithium, seuls cinq sont activement exploités pour sa production. Parmi ceux-ci figurent la lépidolite, la pétalite, l’amblygonite et l’eucryptite, le spodumène étant de loin le plus répandu.

Les gisements de minerai minéral contiennent fréquemment plus de lithium que les saumures de salars, mais ils sont plus coûteux à atteindre car ils doivent être extraits des formations rocheuses dures.

L’extraction du lithium à partir du minerai peut être deux fois plus coûteuse que la récupération des saumures en raison de l’énergie supplémentaire, des produits chimiques et des matériaux nécessaires pour le processus, ce qui a diminué sa part de marché.

La méthode utilisée pour extraire le lithium du minerai peut varier en fonction du dépôt minéral particulier. En général, le processus consiste à extraire le minerai de la terre, à le chauffer, puis à le broyer.

Le minerai en poudre est broyé et mélangé avec des réactifs chimiques, tels que l’acide sulfurique. La boue résultante est ensuite chauffée, filtrée et concentrée par un processus d’évaporation pour produire du carbonate de lithium commercialisable, tandis que l’eau usée produite est traitée pour être réutilisée ou éliminée.

Conclusion

Le lithium est un métal essentiel pour de nombreuses industries. L’extraction du lithium connaît une demande croissante en grandes quantités. La filtration joue un rôle crucial dans l’extraction du lithium.

Brother Filtration possède des années d’expérience dans le domaine de la filtration et conçoit et fabrique divers éléments filtrants pour différentes industries et applications.

Nous nous efforçons également de fournir une expérience d’achat complète à nos clients. En plus des membranes RO, nous proposons également des réservoirs de saumure pour ce processus de production.