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从地热卤水资源中提锂面临的巨大挑战
[发布时间:2022-06-23 浏览次数:138]

 对于遍布于世界各地的地热田来说,生产的地热卤水只是被简单地注入了地下,但是现在的情况出现了明显的不同,Salton Sea地区的地热田中产出的卤水中含有大量的锂,而锂是低碳运输和能源储存领域的一种关键金属资源。由于金属锂是锂离子电池的重要原材料,市场对锂资源的需求呈现出迅猛增长的势头。目前,美国国内几乎没有锂产量,大部分锂依赖进口。然而,在不久的将来,这种情况可能会得到改观。

 美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员最近发表了一篇综述论文,针对地热卤水中提取矿产资源的历史以及目前的工艺技术进行了回顾。这篇发表在Energies期刊上的综述对从卤水中提锂的一系列工艺技术进行了讨论和评估。经过审查发现,根据预测,加利福尼亚州Salton Sea地区赋存的地热卤水资源将成为未来美国国内锂的主要供给来源,但是依然还有一些重大的技术难关亟待攻克。

 这篇论文的主要作者之一Will Stringfellow表示,“未来我们对锂资源的大量需求是目前开发国内锂资源的主要驱动力之一。我们依赖的锂资源主要是由其他国家提供的,而且锂的生产加工也是在境外完成的。但是,美国可能在很多应用领域需要大量的锂资源。因此,我们正在研究新的工艺技术,了解能否以真正环保的方式来进行锂的提取和利用。”

 然而,根据预测,从地热卤水中提锂所面临的挑战是十分巨大的。当从地下深部抽取出来时,卤水的温度是非常高的,其中除了锂元素之外,还含有大量可溶性的矿物组分。Stringfellow表示,“温度甚至超过了100℃。因此,你必须首先应对高温带来的挑战。热卤水中的盐分含量也是非常高的,约为25%(按重量百分比计),这意味着其中的钠元素和氯元素的含量都是很高的。此外,还含有大量的钙元素和镁元素以及其他元素,例如铁元素和硅元素。这些元素都可能对提锂造成影响。美国能源部对于地热能和锂供应链方面都十分感兴趣。根据美国能源部地热技术办公室的委托,我们以地热能生产为前提,针对矿产资源开采技术开展独立的分析和研究工作。之前已经开展过针对单个基础工艺技术的评估工作,但是据我们所知,这是第一次全面的评估工作,重点聚焦生产工艺中与应用科学有关的环节。”

 Stringfellow及论文合著作者Patrick Dobson是劳伦斯伯克利实验室地热系统项目的负责人,他们对已发表的文献、行业报告和政府报告进行了综述,并且对提锂技术专利也进行了全面评估。从技术上来看,目前最先进的技术方法是采用无机吸附剂来提锂,但是还有一些其他具有应用前景的技术也在研发之中。具体到从卤水中提锂的技术应用,目前正在采用一种无机分子筛的离子交换吸附剂技术,这篇论文针对这项技术的历史和当前应用情况进行了讨论。

 Dobson和Stringfellow都是锂资源研究与创新中心(LiRRIC)的成员,该中心创立于劳伦斯伯克利实验室,旨在研发与锂资源开发相关的科学技术,包括可持续的国内锂资源提取、精炼和材料合成等,以用于多项领域,例如电池。

 该中心最近的研发项目主要聚焦于如何在不需要冷却的情况下对热卤水的化学成分进行实时测定,从而实现更好的工艺控制,以便最大限度地提高提锂效率。他们还正在与两家公司开展技术经济效益分析工作,这两家公司分别是Berkshire Hathaway Energy公司和Controlled Thermal Resources公司,正在针对Salton Sea地区的热卤水资源进行开发。通过这项工作发现,与其他的锂生产工艺技术相比,新的提锂技术更具有成本竞争力。这些技术研发方面的工作得到了加利福尼亚州能源委员会和美国能源部先进制造技术办公室的支持。

 锂资源研究与创新中心主管Mike Whittaker表示,“在锂电池技术研发领域,劳伦斯伯克利实验室处于领先地位。该实验室通过自然资源的开发利用,以及与这些自然资源赋存区所在社区的平等互利的交流,持续推动锂电池技术的创新迈向新的高度。”


 (中国地质调查局地学文献中心编译,张炜审校,陈秀法审核。信息来源:https://techxplore.com/news/2021-11-sizing-lithium-geothermal-brine.html/)

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