Спрос на литий-ионные аккумуляторы сделал литий одним из самых ценных ресурсов современного мира, а зависимость от зарубежных поставок становится слабым местом в нынешней геополитической ситуации. Сейчас в области очистки лития доминирует Китай с его богатыми месторождениями. В США, Европе и Австралии тоже есть литий в виде твердых минералов, в первую очередь, сподумена. Переработка сподумена требует прокаливания при 1000°C и последующего химического выщелачивания. Процесс энергоемкий, дорогой и оставляет много отходов. В результате США и Австралия добывают руду, но отправляют ее на переработку в Китай.

Команда ученых из Массачусетского технологического института решила найти способ химически разорвать кристалл сподумена, рассказывает MIT News. Они придумали, как растворить оксид кремния при комнатной температуре. Обычно считается, что кремниево-кислородные связи самые прочные, но фторид аммония успешно справился с этой задачей. После этого кремний переходит в раствор в виде гексафторосиликата аммония, а литий и алюминий остаются в твердом остатке в виде фторидов.

Затем из смеси выделяют фторид лития, сырье для электролитов; добавляя углекислый газ или карбонат натрия, получают гидроксид лития и карбонат лития, основные литиевые соли для катодов; алюминий извлекают высокотемпературным разделением (но это все равно энергетически выгоднее плавки всей породы); из раствора осаждают диоксид кремния, пригодный для цемента. Аммиак, образующийся при регенерации фторида аммония, возвращают в процесс, замыкая цикл.

Тесты на 17 образцах сподумена из разных месторождений мира подтвердили универсальность метода.

Авторы подсчитали: их метод в два раза дешевле традиционной плавки и выщелачивания, и становится конкурентоспособным даже с рассольным литием, хотя прежде твердый литий был значительно дороже. Поскольку процесс замкнутый, отходы стремятся к нулю. Кроме того, снижают себестоимость побочные продукты: глинозем и кремнезем, которые можно реализовать при должном масштабе производства.

Исследователи из США предложили потенциальную альтернативу традиционной добыче лития из шахт. Они разработали передовую мембранную технологию извлечения этого ценного для современных технологий элемента из соленой воды. Новая мембрана фильтрует ионы лития с исключительной эффективностью.