随着新能源产业的兴起,锂作为储能设备的关键材料也备受关注。然而,产业链下游许多产品的价格持续上涨,这也将锂的受欢迎程度推向了前台。
业内人士也对全球锂资源的日益枯竭和生产商的不择手段,以追求高产量而恶化环境问题表示担忧。
特别是美国的一项新研究在今年公布了一项奇妙的技术:盐湖上用细绳称为锂。
这项"捞锂绳"技术能迅速降低锂生产成本约1/4、在不到一个月的生产周期内,减少了大约90%的土地使用量。
而这一技术也可以大大降低环境成本,因此很有可能在未来对全球锂生产格局产生几乎颠覆性的影响。
那这一技术又是如何实现的呢?
以巴西为中心的储量输出国家的锂资源非常有限,无论是易于开采还是锂含量丰富,因此巴西也通过巴西的硼锂盐湖获得了一定的锂资源开采经济效益。
与此同时,阿根廷、智利、秘鲁的大片盐沼地也富含锂资源。
一般而言,盐湖的锂含量在4000-6000mg//mg之间。L,而且生产速度也相当快,所以盐湖生产的锂在全球电池供应中起着举足轻重的作用。
生产这类盐湖锂的一般方法是将储存在盐湖底部的锂盐分出。
具体操作是将盐湖水抽入钒滤器进行过滤,除铁后再用碳酸钠沉淀锂碳酸盐。
下一步,锂碳酸盐只要通过二氧化碳加热,就会分解产生锂盐。
最终,通过在溶液中加入硼酸钠,去除不相关的杂质,去除硼,可以得到纯度高的锂盐。
然而,这种方法有很多缺点。首先,由于这项技术需要更多的钠盐,盐湖中的钠盐并不是无止境的。因此,盲目提高锂盐的生产速度是非常危险的,因为它会消耗大量的盐湖中的钠盐。因此,一旦盐湖中的钠盐失去平衡,就有可能导致盐湖中的钠盐"。;死亡"。
此外,由于这种生产方法需要大量的水和化学物质,生产成本相当高,而且需要大量的土地面积来制定这种生产方法。
然而,在美国普林斯顿大学的一群研究员荣帮奕士的带领下,我们发现了一个全新的观点,那就是我们可以用一根多孔纤维绳钓锂。
这位科学家的灵感来自于他的研究伙伴的一个发现,那就是盐湖会有类似海底火山的微型火山泉,它们会从湖底喷出高热量的气体,而这种气体很容易掌握溶质股的分布。
因此,这些火山泉也可以从侧面喷洒溶质,这也为科学家回收溶质提供了可能,因为在这种情况下,没有必要取出盐和湖水来分离锂盐,只需要直接喷洒溶质进行收集即可。
所以在这个想法的指导下,整个团队开始了一个看似荒谬实际却扎实的计划:把细绳放进盐湖称为锂。
绳索的直径非常小,只有指头那么粗,而且绳索由无数的纤维组成,这些纤维之间也会有缝隙。
但是,无论盐湖水中有多好,用于吸液的绝对疏水和有缝隙的多孔纤维绳都吸不到锂,让人怀疑物理定律的存在。
然而,在盐湖水中浸泡了几天后,研究小组发现一层白色物质实际上沉积在多孔纤维绳的上半部分表面。经检验,这种物质是锂盐。
但是物理定律显然是不允许在空隙的材料上沉积其它物质啊,那是怎么回事?
实际上锂很喜欢沉淀,而锂比钠特别喜欢沉淀。
在盐湖水中,当钠盐和锂盐接触到这些细纤维物质时,它们会自我分离,钠盐会沉入细纤维的位置,而锂盐会在细纤维的顶部重新组合成固体。
上述工艺的优点是上面沉积的锂盐固体非常容易拉动,下面的钠盐沉积物也可以洗掉进行二次利用。
通过这种方式,不仅可以很容易地将盐湖中不到1%的回收率提高到90%以上,而且可以大大减少生产过程和钠盐洗涤过程。
这样,锂盐的沉淀和收集只需要少量的钠盐就可以用细绳捕获锂。只需要一个非常小的盐湖池就能产量相当大,生产周期也大大加快。锂不到一个月就能收到,生产速度提高了20倍。
此外,即使是小型盐湖池也能应用这一技术,因此使用的相关土地面积和所消耗的水和化学物质将大大减少。
此外,如果美国可以像地热钻井一样在中东生产盐湖,那么只需要一个油井就可以同时生产能源和锂资源。
此外,这项新技术在提取废弃油井、地热盐水等低浓度锂资源方面也非常有效,研究小组还在考虑是否可以从海水中提取锂。
研究小组还发现了解释为什么细绳在盐湖水中沉积锂的原因:这可能是盐湖水深度不足造成的。
当这根绳子浸泡在盐湖水中时,下端的绳子会阻碍涡流的流向沉积在上面。当流速减慢时,流体中的固体会组合成凝固的颗粒,并沉积在绳子的上部。
普林斯顿大学研究团队完成工作后,这项新技术立即被推向市场。与其他国家的产品相比,这项新技术也通过了性能测试。与传统的锂生产方法相比,这项技术在生产能力、生产成本和耗材利用效率方面表现出色。
可以直接使用对盐质和油的浸泡产品,在深层油井或盐湖晒盐作坊中,直接收集上面的锂盐和下面的钠盐。
当然,如果是地热盐水或海水,则需要浸泡以达到最低价格的最高回收率。
这种收集锂的方法使用的原理也很简单,因为它完全是由液体中多种盐形成的密度梯度形成的,不需要其他附加物质来帮助沉淀和分离。
当多孔纤维绳浸泡在含有多盐的盐水中时,下绳中的一些空隙中的钠盐气泡会上升,直到它们到达空气的顶部。绳子顶部的大部分空气中的气泡中会有锂盐,然后下沉,最终形成绳子上下两端的盐沉淀。
用来代替盐湖生产的绳索捞锂技术,这一新技术不仅可以更快、更低成本地收集锂,而且可以降低环保成本,降低安全风险。
这一技术的出现也将为电动汽车等带来更多的资源,使新能源的发展更加迅速和广泛。
与此同时,普林斯顿大学的研究团队也在提高资源开采效率和降低环保成本方面展示了科技的新用途,为其他矿产开采技术提供了新的创新理念。
上海海水淡化总厂在国内的建成和投产,更是体现了国内涉外概念和技术的追赶。
然而,由于这项技术已经在国外得到了应用,所以它从来没有只是一种生产水平的研究。国内对海水淡化中各种废渣的处理和沉淀物的仔细分离还有很大的提升空间。
技术的进步不仅可以提高生产效率,还可以降低生产成本。未来可以更大程度地促进行业的可持续发展,同时可以更好地利用全球资源,使各国资源的利用更加合理。
在全球资源日益枯竭的情况下,探索各种可以更好地节约资源的技术是未来研究的重点之一,技术的进步也有利于行业的推动,可能会带来更多的环保效益。
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