ENVIRONMENTAL SOLUTIONS
die Online-RFA nicht in der Lage, leichte Elemente wie Lithium und Natrium zu messen, und es ist fast unmöglich, die RFA für Messungen von Verunreinigungen in geringer Konzentration zu kalibrieren.
Vorteile der kontinuierlichen Überwachung
Angesichts der hohen Kosten, die mit der Lithiumherstellung (Rohstoffe und Endprodukt) verbunden sind, ist die genaue Dosierung von
Fällungschemikalien äußerst wichtig. Wenn beispielsweise Natriumcarbonat unter hoher Temperatur und hohem Druck zu einer Aufschlämmung, die Beta-Spodumen enthält, zugegeben wird, bilden sich Lithiumcarbonat und Analcimfeststoffe. Wenn zu wenig Natriumcarbonat dosiert wird, reagiert ein Teil des Lithiums nicht und bildet kein Lithiumcarbonat. Unreagiertes Lithium geht im Nebenprodukt Analcimsand verloren. Dies ist äußerst unerwünscht, da es finanzielle Verluste bedeutet. Demgegenüber ist auch eine Überdosierung unerwünscht, da dies zu einer Verschwendung von Prozesschemikalien führt.
Eine kontinuierliche Überwachung ist auch für die Reduzierung von Verunreinigungen von Batteriemetallen wie Natrium, Kalium, Kupfer, Zink und Calcium von entscheidender Bedeutung, die alle in jeder Phase des hydrometallurgischen Produktions- und Recyclingprozesses mit µDOES® gemessen werden können. Eine strenge Überwachung und Kontrolle kann daher die Verunreinigungsgrade reduzieren und damit Kosten und Verzögerungen vermeiden, die durch Nachbehandlungen anfallen können.
Fallstudie – Lithiumproduktion aus Spodumen Keliber, eine Tochtergesellschaft von Sibanye-Stillwater, setzte den µDOES®-Analysator 2022 testweise in einem Pilotprojekt ein. Während des Projekts wurde Lithiumhydroxid-Monohydrat in Batteriequalität aus Spodumenkonzentrat hergestellt, das in einem Drehrohrofen bei hoher Temperatur umgewandelt wurde. Um Lithiumhydroxid-Monohydrat in Batteriequalität durch Sodadrucklaugung herzustellen, wurde eine hydrometallurgische Technologie entwickelt. Der Pilot lief 400 Stunden lang kontinuierlich in der Demonstrationsanlage und konnte insgesamt mehr als 88 % des gesamten Lithiums zurückgewinnen.
Keliber testete die Analyseleistung des µDOES®-Analysators zur kontinuierlichen Optimierung im Hinblick auf die Dosierung der Fällungschemikalien. Aus dem Prozess wurden ca. 80 Proben genommen und die Natrium- und Lithiumkonzentrationen wurden parallel sowohl mit dem µDOES®-Daueranalysator als auch mit einem ICP-OES-Labor analysiert. Die Ergebnisse zeigten einen ausgezeichneten Korrelationsgrad zwischen den µDOES®- Ergebnissen und der Laboranalyse.
Sami Heikkinen, Standortleiter des Lithiumwerks von Keliber, erklärt die Vorteile dieser neuen Überwachungstechnologie: „Die Dosierung von Chemikalien auf Grundlage zuverlässiger Echtzeitdaten bringt Stabilität in den Prozess. Dies ist sehr wichtig, da es Drift vermeidet, sowohl Ausbeute als auch Qualität optimiert und gleichzeitig die Kosten minimiert.“
28 Fazit
Der Umstieg von fossilen Brennstoffen auf elektrisch betriebene Fahrzeuge und erneuerbare Energien hat den Stellenwert der verfügbaren Batterietechnologien dramatisch erhöht. Dies wiederum setzt Batteriehersteller und ihre Lieferketten unter großen Druck entsprechende technologische Lösungen zu finden. Folglich besteht eine hohe Nachfrage nach neuen Technologien, die dazu beitragen können, die Qualität und Effizienz der Produktionsprozesse zu verbessern.
Da sich der Markt für Elektrofahrzeuge weiterentwickelt und die weltweiten Metallressourcen für Batterien nach und nach abnehmen, wird das Recycling von Altbatterien immer wichtiger. Auch hier bietet der µDOES®-Onlineanalysator eine Lösung, da die Prozesse, die mit dem
Recycling von schwarzer Masse verbunden sind, genau überwacht und kontrolliert werden müssen.
Der µDOES® von Sensmet stellt eine bahnbrechende Technologie dar, die es der Batterieindustrie ermöglicht, ihre Ziele im Hinblick auf effektivere Prozess- und Qualitätskontrollen zu verwirklichen. Die Fähigkeit, kontinuierliche, gleichzeitige Messungen mehrerer Metallarten in einer wässrigen Matrix durchzuführen, bietet Herstellern von Batteriemetallen die Möglichkeit, Prozesseffizienz und damit die Qualität des Endprodukts zu verbessern, Kosten zu senken und den Durchsatz zu erhöhen.
Über Keliber:
Keliber ist ein finnisches Bergbauunternehmen und Hersteller von Batteriechemiekalien, der Lithiumhydroxid in Batteriequalität unter Verwendung eigener Erzrohstoffe nachhaltig herstellen möchte. Die Produkte von Keliber sind ein wesentlicher Bestandteil von Lithium-Ionen-Batterien, die die Elektrifizierung des Verkehrs, die Speicherung erneuerbarer Energien und eine beschleunigte Digitalisierung ermöglichen.
Keliber ist in Finnland tätig, wo sich einige der bedeutendsten Lithiumvorkommen Europas befinden. Das Unternehmen nutzt mit Blick auf eine nachhaltige Produktion die besten verfügbaren Bergbau- und Fertigungstechnologien, um die Umweltauswirkungen seiner Geschäftstätigkeit zu minimieren und die für die Kreislaufwirtschaft erforderlichen Bedingungen zu gewährleisten.
Über Sensmet:
Sensmet wurde 2017 nach mehrjähriger Forschungsarbeit an der Technologie der Mikroentladungsanalysatoren und der damit verbundenen Anwendungsentwicklung als Spin-off einer Universität gegründet. µDOES®, die bahnbrechende Micro- Discharge Optical Emission Spectroscopy von Sensmet, ermöglicht die Online-Multimetallanalyse in wässrigen Proben. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen gehören die kontinuierliche Überwachung von Lithium und anderen Batteriemetallen während des Fertigungsprozesses und das Recycling von Batteriemetallen. Weitere Anwendungen für die kontinuierliche Messung von Metallen sind Reinstwasser, gesättigte Sole und Prozesswasser.
aappo.roos@
sensmet.com
www.sensmet.com
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