مروری بر استخراج لیتیم از مینرال‌های آن - مطالعه موردی: استخراج لیتیم از کنسانتره اسپودیومن به روش تشویه سولفاتی در شرایط آسیاکاری

با توجه به ویژگی های شاخص فلز لیتیم، مطالعات و پژوهش های زیادی در سال های گذشته در رابطه با فراوری و استخراج لیتیم از شورابه ها و منایع پگماتیتی آن انجام شده است. لپیدولیت، اسپودیومن، پتالیت و زینوالدیت از جمله معروف ترین و مهم ترین مینرال لیتیم هستند که از میان آن ها اسپودیومن، فراوان ترین مینرال پگماتیتی لیتیم به شمار می رود. رشد روز افزون تقاضا برای باتری های لیتیمی در سال های اخیر منجر به افزایش تولید لیتیم شده است. این مقاله بخشی از پژوهشی در رابطه با فراوری کانی های لیتیم است که در برنامه فرصت مطالعاتی در دانشگاه ادیت کاون (استرالیا) انجام شده است. در این مقاله ابتدا، روش های گوناگون استخراج و فراوری لیتیم از مینرال های آن مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه برخی از نتایج فرآیند تشویه سولفاتی کنسانتره اسپودیومن با سولفات سدیم در شرایط آسیاکاری مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد تشویه در دمای 1000 درجه سانتیگراد برای مخلوط 5 ساعت آسیاکاری سولفات سدیماسپودیومن، منجر به تشکیل فاز سولفات سدیم لیتیم (linaso4) قابل حل در آب می شود. در کنسانتره اسپودیومن 5 ساعت آسیاکاری، تغییر فاز آلفا به بتا اسپودیومن در دمای کمتری نسبت به نمونه بدون آسیاکاری رخ می دهد. نتایج نشان داد، آسیاکاری نقش موثری در واکنش های مرحله تشویه در مخلوط سولفات سدیماسپودیومن دارد. محصولات کلسین بدست آمده از تشویه مخلوط 5 ساعت آسیاکاری در آب داغ قابل حل بوده و استفاده از آب داغ به عنوان عامل لیچینگ، مزایای زیادی دارد. میزان انحلال لیتیم در این پژوهش برای مخلوط 5 ساعت آسیاکاری پس از گرمایش در دمای 1000 درجه سانتیگراد به 93% رسید.

A review on the extraction of lithium from its minerals - Case study: Lithium extraction from spodumene concentrate using sulfation roasting under ball milling conditions

Due to significant characters of metallic lithium, many research and studies have been done on the extraction and processing of lithium form brine sources and its pegmatite deposits. Lepidolite, spodumene, petalite and zinnwaldite are the most important lithium minerals however, spodumene is the most abundant lithium minerals containing pegmatite. Lithium production has substantially increased in the past few years due to demand for lithium electronic batteries. This article is a part of research project entitled “lithium ore processing” which was undertaken during sabbatical leave at Edith Cowan University (Australia). Different processes and routs for extraction of lithium form its minerals are studied in this article. Some results of sulfation roasting with sodium sulfate for spodumene concentrate are investigated in this article under ball milling conditions. The experimental results showed that roasting reactions at temperature of 1000 ºC results in formation of the watersoluble phase, i.e. lithium sodium sulfate (LiNaSO4), in the 5 h milled mixture of sodium sulfatespodumene. The α to ß phase transition in the spodumene concentrate occurred at lower temperature in 5 h milled samples comparing to the unmilled sample. The results showed that ball milling plays significant role in the roasting reactions stage for spodumenesodium sulfate mixture. The produced calcine from roasting of 5 h milled mixture of spodumenesodium sulfate can dissolve in hot water during leaching stage and water has significant advantages as leachant agent. The dissolution of lithium reached to 93% for the 5 h milled samples after heating at 1000°C in this research.