Trung Quốc đột phá trong công nghệ tách kim loại hiếm từ quặng lithium

Dây chuyền khai thác liên tục dạng tháp quy mô 1.000 tấn để sản xuất rubidi carbonat và cesi carbonat tại tỉnh Giang Tây, Trung Quốc. Ảnh: CCTV News

Theo hãng thông tấn Tân Hoa Xã, dây chuyền này do Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) phối hợp với Tập đoàn Ganfeng Lithium phát triển, đặt tại tỉnh Giang Tây, miền Đông Trung Quốc. Hệ thống có khả năng thu hồi hiệu quả rubidi và cesi, hai kim loại hiếm thường tồn tại với hàm lượng rất thấp trong quặng lithium, đồng thời sản xuất rubidi carbonat và cesi carbonat có độ tinh khiết trên 99,9%.

Các sản phẩm này hiện đã được đưa ra thị trường.

Rubidi và cesi là những kim loại có giá trị cao, được sử dụng trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, thiết bị đo lường và dụng cụ chính xác. Tuy nhiên, Trung Quốc có trữ lượng hạn chế đối với pollucite, loại khoáng vật có thể được khai thác trực tiếp để thu cesi.

Thay vào đó, phần lớn nguồn rubidi và cesi của nước này tồn tại dưới dạng hàm lượng thấp trong quặng lithium và nước muối tại các hồ muối. Việc thu hồi hai kim loại này từ những nguồn tài nguyên nói trên từ lâu được xem là bài toán kỹ thuật khó do nồng độ kim loại thấp, trong khi dung dịch khoáng chứa nhiều thành phần khác.

Các phương pháp tách truyền thống thường đòi hỏi số lượng lớn thiết bị và hóa chất, khiến chi phí sản xuất tăng cao, đồng thời gây khó khăn trong việc tạo ra sản phẩm có độ tinh khiết cao.

Công nghệ mới có thể giúp giải quyết những hạn chế này nhờ thay đổi đáng kể quy mô và hiệu quả của hệ thống chiết tách.

Để khắc phục những điểm yếu của phương pháp cũ, các nhà nghiên cứu phối hợp với doanh nghiệp phát triển hệ thống chiết tách sử dụng các tháp vận hành liên tục. Theo CAS, mỗi tháp mới có năng lực xử lý tương đương tới 15 thiết bị chiết tách truyền thống, trong khi lượng hóa chất chiết sử dụng được giảm khoảng 40%.

Hệ thống cũng giúp giảm hơn một nửa diện tích mặt bằng cần thiết cho quá trình sản xuất. Đáng chú ý, thiết bị mới được cải thiện khả năng kín khí, qua đó hạn chế rò rỉ và giúp quá trình sản xuất sạch hơn, thân thiện hơn với môi trường.

Toàn bộ hệ thống công nghiệp gồm 17 tháp chiết tách. Sau khi lithium được thu hồi từ quặng, phần dung dịch khoáng còn lại được đưa vào hệ thống để tiếp tục tách và tinh chế rubidi, cesi qua nhiều công đoạn.

Dữ liệu vận hành cho thấy tỷ lệ thu hồi cesi của toàn hệ thống đạt trên 98%, trong khi tỷ lệ thu hồi rubidi vượt 95%. Dây chuyền có thể duy trì sản xuất ổn định các muối rubidi và cesi có độ tinh khiết cao ở quy mô công nghiệp.

Trước đây, rubidi và cesi có trong quặng lithium thường không được thu hồi trong quá trình sản xuất lithium. Phần tài nguyên đi kèm này vì thế có nguy cơ bị bỏ phí do hàm lượng thấp và chi phí tách riêng tương đối cao.

Công nghệ mới mở ra khả năng thu hồi thêm các kim loại có giá trị từ cùng một nguồn quặng, qua đó nâng cao hiệu quả sử dụng tổng thể tài nguyên lithium thay vì chỉ tập trung vào lithium và bỏ qua các nguyên tố đi kèm.

Dự án là một trong những kết quả đáng chú ý của chương trình nghiên cứu rộng hơn về khai thác an toàn và hiệu quả các loại quặng lithium đặc thù. CAS cho rằng công nghệ này có thể giúp Trung Quốc nâng cao mức độ tận dụng toàn diện nguồn tài nguyên lithium, đồng thời củng cố an ninh nguồn cung đối với các kim loại hiếm như rubidi và cesi.

Trong bối cảnh nhu cầu đối với lithium và nhiều kim loại quan trọng ngày càng tăng, việc thu hồi thêm các nguyên tố có giá trị từ nguồn quặng hiện có không chỉ giúp giảm lãng phí tài nguyên mà còn có thể góp phần tăng khả năng tự chủ của Trung Quốc trong chuỗi cung ứng nguyên liệu cho các ngành công nghiệp công nghệ cao.