向可持续的锂未来迈进

Josiah02 · 发表于 2024-8-5 08:00:08

　　锂 (Li) 是地球上最宝贵的 21 世纪宝藏，其价值远高于地球上的任何其他物质。但澳大利亚在开发锂资源方面面临着来自全球和国内政治和经济方面的阻力。
　　随着突破性的勘探和提取技术的出现，以及为满足全球能源需求而制定的可持续开采路线图，锂产能正在不断增强。
　　为什么是锂？
　　锂是一种关键矿物，对现代技术至关重要。它已成为未来能源存储的代名词，已为电动汽车和可再生能源电网提供动力。由于其重量轻、能量密度高的特性，锂是可充电电池的理想选择。
　　随着越来越多的国家转向清洁能源和零排放，锂的需求量猛增。但确保锂的稳定供应并不容易，尤其是寻找和高效开采锂。
　　寻找锂可能很棘手，加工也更困难
　　Ryan Manton 博士是我们热液足迹团队的一名研究科学家。他对锂勘探的障碍并不陌生，例如寻找埋藏在地下的矿床，以及表征复杂伟晶岩矿物学的任务。
　　“澳大利亚的大多数（如果不是全部的话）硬岩锂矿床都是在露头中发现的。这些矿床的一部分（被称为伟晶岩）突出在地面上。其中许多是偶然发现的，或者是在历史上开采其他金属（如氧化锡或硫化镍）时发现的，”曼顿说。
　　“最近，西澳大利亚州发现了许多世界级的锂硬岩矿床。世界级矿床大致意味着每个矿床的资源量超过 1 亿公吨，矿石品位为 1.5% 的氧化锂 (Li 2 O)。这就引出了一个问题：有多少大型矿床被埋藏在地下，尚未被发现？”
　　同时，岩石物理研究观察岩石的特性如何与流体相互作用，检查指导地球物理勘探所需的密度、磁化率和地震特性。
　　风化层（覆盖在固体岩石上的松散地面）的表征技术可以揭示矿化锂伟晶岩上方的情况。这是一种武器库，可以帮助研究人员识别地表下的隐藏矿藏，从而有可能释放出大量尚未开发的锂矿。
　　Donna Liu 博士是我们工艺开发团队的研究科学家，是寻找锂的先锋。
　　刘先生表示：“这种金属作为石墨阳极材料的替代品具有巨大的可能性，可以提高电池系统的能量密度。”
　　与氢氧化锂和碳酸盐相比，锂金属目前在全球金属市场中的地位并不突出。但随着锂电池商业化（尤其是汽车锂电池）的浪潮，锂金属有望在未来十年崛起。
　　“然而，事实证明，可靠地获取高纯度金属锂是一项重大挑战。目前，锂金属生产的工业电解工艺因排放有毒氯气而存在严重的环境问题，”刘说。
　　“该工艺需要高纯度且对水分敏感的氯化锂原料，这可能会使其价格昂贵。必须开发更可持续、更经济的金属生产工艺，以满足对这种关键金属日益增长的需求，并确保主权国家的供应安全。”
　　岩石音爆
　　LithSonic是一种潜在的游戏规则改变者，它是一种获得专利的金属生产工艺，利用超音速流动动力学来增强矿石中锂的溶解。
　　我们的专利技术可激活氧化锂的碳热还原反应，生成锂金属蒸汽。碳热还原是一种以碳为还原剂的物质还原化学反应。
　　接下来是快速淬火过程，使用德拉瓦尔喷嘴（一种气体通道，可将通过的气体速度提高到超音速）将产生的蒸汽直接转化为锂金属粉末。这最大限度地减少了任何不必要的逆反应。
　　该工艺与现有的电解工艺相比具有明显的优势，例如不会产生有毒氯气排放。
　　“它也可能更便宜，”负责 LithSonic 开发工作的刘先生说道。
　　“我们的目标是将其扩大到微型试验工厂，达到公斤级，并在未来 6 到 12 个月内演示该过程。”
　　LithSonic 即将完成早期开发，即一项新技术在实验室规模上得到验证。虽然还处于早期阶段，但刘证实，人们对该技术有着广泛的兴趣，来自南美和亚洲的咨询纷至沓来。
　　刘说：“澳大利亚矿产行业也表现出了浓厚的兴趣，尤其是那些希望采用和开发可持续采矿技术的行业领袖。”
　　“我们与本地和国际合作伙伴的共同努力有助于确保这些创新不只是理论上的。这些都是推动行业标准的现实解决方案。”
　　分析：锂的复杂性
　　当这些技术听起来像捉鬼敢死队电影中的战术装备清单时 - 想想电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES） - 我们就可以了解到分析锂有多么复杂。
　　Nick Wilson 博士是我们的电子显微镜和分析团队负责人。他认为 ICP-OES 实际上是用于锂块体表征的更直接的技术之一。
　　“但同样重要的是能够在样本中对锂进行空间表征，这样你就能知道它处于哪些矿物相中。有许多技术可以在不同的长度尺度上表征锂，”威尔逊说。
　　在纳米级，可以使用电子能量损失谱 (EELS)，尽管这种方法存在一些挑战。在微米级，可以使用 SIMS（二次离子质谱）等技术，在某些情况下还可以使用电子探针微分析 (EPMA)。
　　对于较大的长度，例如 10 微米及以上，可以使用名称复杂的基于激光的技术，例如激光烧蚀电感耦合质谱 (LA-ICPMS) 和激光诱导击穿光谱 (LIBS)。
　　“定量分析仍然是一个挑战，因为样品反应性和精确质量吸收等问题。我们正在通过专门的惰性样品处理设施和我们的高光谱软 X 射线收集软件 NiCoLiN 以及新颖的基质校正程序来解决这些挑战，”Wilson 说。
　　“这种综合方法提高了空间表征的准确性，这对于了解复杂矿物基质中的锂分布至关重要。这些进步对于优化采矿流程和确保可持续资源管理至关重要。”
　　澳大利亚锂资源前景
　　更广泛地说，我们在锂离子电池回收方面的举措表明我们致力于可持续地使用这种关键矿物。新兴的回收技术既减少了对环境的影响，又回收了宝贵的锂资源。循环经济方法呼应了当前全球可持续资源管理的精神。
　　尽管全球汽车行业都在大力推进电气化，但短期内锂需求有所下降。自 2022 年底以来，锂价已下跌约 80%。尽管目前供应过剩，但业内乐观情绪高涨。
　　锂产量需要提高，以支持世界向电动汽车 (EV) 的转型。撇开当前的市场状况不谈，随着电动汽车在全球范围内的普及，人们普遍预计未来的需求将大幅增加。
　　澳大利亚锂资源丰富，与智利等顶级生产国并列。凭借世界闻名的采矿技术和地质专业知识，澳大利亚让大多数锂竞争对手羡慕不已。我们的研究和技术创新将有助于确定该国的锂资源是停滞不前还是蓬勃发展。
　　锂与镍和钴一样，对于世界电气化运输和减少排放都具有重要意义，这是实现全球气候目标的重要一步。

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