Úpravu vytěžené české lithné rudy by měly zvládnout zdejší chemičky bez větších potíží. Čeští vědci přišli na nový postup jejího zpracování a věří, že obstojí v praxi.
Ruda na Cínovci, takzvaný cinvaldit, má nízký obsah lithia, proto se ji nevyplatí dopravovat daleko. Čeští vědci přišli na nový postup, jak zpracovávat lithný koncentrát prakticky bez vzniku odpadu. V laboratoři tento postup funguje dobře, čeká se ale na zatěžkávací zkoušky v provozu, vysvětluje vedoucí skupiny chemické metalurgie Ústavu kovových materiálů a korozního inženýrství Vysoké školy chemicko-technologické v Praze Vu Nguyen Hong.
Všichni básní o miliardových ziscích z lithia, ale jeho dobývání a úprava rozhodně není tak jednoduchý proces, jak se na první pohled zdá. Jak se upravuje?
Po těžbě se ruda musí upravit na slídový koncentrát s obsahem lithia kolem 1,2 až 1,4 procent. Teoreticky lze dosáhnout maximálně 1,7 procenta lithia, které je dáno chemickým složením cinvalditu, ale úprava bude nesmírně nákladná.
Co je při výrobě lithia nejsložitější?
Nejtvrdším oříškem je převedení lithia ze slídového koncentrátu na ve vodě rozpustné sloučeniny a jejich zpracování na uhličitan lithný s kvalitou pro výrobu baterií (battery grade) a to hlavně kvůli nízkému obsahu lithia v tomto koncentrátu a obsahu dalších prvků obsažených v koncentrátu. Na světě zatím neexistuje žádný průmyslový závod na zpracování cinvalditového koncentrátu na uhličitan lithný. Bylo ale ověřeno několik různých metod v laboratorním nebo i velkoobjemovém měřítku.
Kolik?
V podstatě existují dva způsoby zpracování cinvalditového koncentrátu: spékací a loužící. Cinvaldit se míchá s činidly a směs se spéká při vysokých teplotách. Po spékání se produkt - spečenec - vyluhuje ve vodě, kam se dostává lithium. Výluh, roztok po vyluhování s obsahem lithia, se pak dále zpracovává na lithné sloučeniny. Při loužících metodách se koncentrát vyluhuje v minerálních kyselinách. V Kanadě se používá kyselina sírová, v Německu kyselina chlorovodíková. Lithium se vyluhuje do roztoku společně s ostatními kovy. Výluh se pak rafinuje a separují se sloučeniny lithia a další produkty, hlavně sloučeniny draslíku, železa nebo hliníku.
A další?
Nejdále je zatím technologie od firmy Lepidico, která patentovala loužící postup v kyselině sírové. Firma Anzaplan pak testovala spékání se síranem sodným, který se po získání uhličitanu lithného recykluje a znovu se používá. Všechny metody počítají se získáváním dalších doprovodných prvků jako například draslíku ve formě síranu nebo chloridu jako hnojiva. Jinak by výroba nebyla ekonomická.
Paradox. Hon za čistými energiemi může zplundrovat planetu
Jak je tedy výroba drahá?
Provozní cena výroby 1 kilogramu uhličitanu lithného - LCE (lithium carbonate equivalent) použitím zmíněných dvou postupů se pohybuje kolem 3,5 do 4,5 dolarů, maximálně 5 dolarů. Jeden kilogram LCE získaný ze solanek stojí kolem 2,5 až 3,5 dolarů. Tyto kalkulace vycházely z velkoobjemových zkoušek. V praxi se ale musí ještě postavit poloprovoz, který je velmi nákladný. Až po poloprovozních zkouškách se ukáže, jestli daná technologie je průchozí, či ne.
Dokážete si představit, že by mohla vytěženou rudu upravovat nějaká existující česká továrna? Nebo by musel vyrůst zbrusu nový provoz?
Pokud se lithium dostane z cinvalditu do ve vodě rozpustných sloučenin, tak získávání uhličitanu lithného je docela jednoduché a známé. Měla by to zvládnout každá chemička, například ústecká Spolchemie, Spolana Neratovice nebo hydrometalurgický závod DIAMO v Dolní Rožínce. Bude se sice muset modifikovat stávající technologie, ale Investice nebude tak vysoká.
Jaká je pak výnosnost úpravy z uhličitanu lithného na produkt do baterií? A jak ten proces vlastně probíhá?
Neznám přesně marži výrobců elektrodových hmot, ale domnívám se, že není vysoká. Typuji 5 až 10 procent. Na světě jsou stovky těchto výrobců, hlavně v Asii, Číně, Japonsku a Koreji. V Evropě znám například společnost Umicore. Konkurence je vysoká. Lithium se nachází v bateriích ve dvou složkách, v katodové hmotě a elektrolytu. Katodová hmota se připravuje kalcinací uhličitanu nebo hydroxidu lithného s dalšími oxidy jako například kobaltu, niklu nebo manganu. Elektrolyt pak obsahuje lithné soli a další organické sloučeniny.
Čtěte komentář Pavla Párala:
Život na baterky
Mohl by se na tom podílet některý z českých miliardářů nebo například Číňani, kteří se tváří býti hegemony na trhu?
Zatím nevidím, že by v současné době naši miliardáři skutečně investovali do lithia. Možná je to zatím pro ně předčasné, protože obvykle investují do zavedeného byznysu. Situace bude jiná, pokud studie proveditelnosti ukáže, že výroba bude ekonomická. V tomto případě vidím možnost financování výstavby závodu a výroby. Totéž platí pro Číňany. Ti mají kolem třiceti procent trhu. Zpracovávají hlavně dovezené koncentráty z Austrálie a z Kanady.
Takže jste optimista?
V současnosti vidím možnost výroby uhličitanu lithného v České republice mírně optimisticky. Přišli jsme na nový postup, jak ekonomicky zpracovávat lithný koncentrát prakticky bez vzniku odpadu a s využitím všech složek. Nyní nás čeká velmi náročné ověření technologie v poloprovozním měřítku. Až při něm se ukáže, zda bude tento postup fungovat stejně dobře i v průmyslovém měřítku. V laboratoři funguje postup dobře. Bude skvělé, pokud nová technologie úspěšně překoná takzvané „údolí smrti“, jak se někdy označuje právě úspěšné poloprovozní ověření. Bohužel víc vám nyní nemůžu sdělit.
Jak významné je české ložisko lithia?
Významné je, ale cinvaldit má nízký obsah lithia, proto se vůbec nevyplatí ho dopravovat daleko, například do Austrálie nebo do Číny. Sami Australané exportují lithné koncentráty s třikrát vyšším obsahem lithia, než by měl český koncentrát.
Jak jsou na tom okolní státy?
Okolní státy také investují do ložisek lithia. Firma European Lithium například v Rakousku, letos v únoru se pak společnost Bacanora Minerals dohodla s německou firmou Solarworld na společném projektu těžby lithia na německé straně od Cínovce. Bacanora Minerals bude používat jejich technologii, ověřenou v Mexiku pro zpracování cinvalditu. Pro informaci Bacanora Minerals uzavřela kontrakt s automobilkou Tesla na dodání lithia pro výrobu baterií v závodě Gigafactory v americké Nevadě. Němci si důležitost ložiska lithia na svém území uvědomili velmi rychle. Spolková vláda a vláda Saska vyčlenily desítky milionů eur na iniciativu pro vývoj technologií těžby a výroby lithia. Pamatuji si, že se na nás v letech 2007 až 2009 obraceli kolegové z Německa s prosbou o rady. Teď jsou minimálně stejně dobří jako my. Troufnu si říct, že nás v některých věcech předstihli.
Je s českým lithiem ještě jiný problém?
S českým cinvalditem je ještě jeden zásadní problém. Ten je spojen s poplatkem za těžbu rubidia. V cinvalditu je rubidia kolem jednoho procenta. A pokud se bude těžit například 1000 tun lithia, které odpovídá asi 6000 tunám LCE, tak vznikne také kolem 900 až 1000 tun rubidia. Poplatek za vydobytí 1 kilogramu rubidia je přes 114 tisíc korun (rubidium mimořádně rychle až explozivně reaguje s kyslíkem na superoxid rubidný a vodou na hydroxid rubidný a v přírodě se s ním proto setkáváme pouze ve formě sloučenin – pozn. red.). Přičemž světová poptávka po rubidiu je pouze 2 až 4 tuny ročně. Pro těžaře by to byla likvidační záležitost. Pro porovnání, poplatek za jeden kilogram zlata je kolem 40 tisíc korun. Napsali jsme otevřený dopis premiérovi Bohuslavu Sobotkovi, ale zatím nemáme žádnou odezvu.
Dále čtěte:
Velký byznys. Česko zažívá obrovský nárůst zájmu o výrobu li-ion baterií
