Ressourceneffizientes Verfahren zur Lithiumherstellung

Lithium gilt als ein Schlüsselrohstoff der nächsten Jahrzehnte. Weltweit wachsen Nachfrage und Produktion von Lithium und Lithiumverbindungen stetig. Hintergrund ist die zunehmende Bedeutung von Lithium bei der Speicherung von Energie mithilfe von Lithium-Ionen-Akkumulatoren, die längst unverzichtbar etwa in Handys und Laptops geworden sind. Derzeit werden Lithiumverbindungen aus Mineralien und aus einigen wenigen Salzseen in Chile und Argentinien gewonnen, wobei große Mengen von Lithium dabei noch ungenutzt bleiben.

Während das in Mineralien vorkommende Lithium energieaufwendig aufgeschlossen werden muss, liegt es in Natursolen in gelöster Form vor und kann durch Verdunsten des Wassers und nach dem bisherigen Stand der Technik nur durch Zugabe von Hilfsstoffen als Salz gewonnen werden. Ziel eines Forschungsvorhabens der K-UTEC AG Salt Technologies (Sondershausen) war die Entwicklung eines neuartigen, ressourcenschonenden Verfahrens zur Direktgewinnung der leichtlöslichen Lithiumsalze, Lithiumchlorid und Lithiumsulfat aus Natursolen. Kernelement ist eine fraktionierte Kristallisation, die sowohl solare als auch technische Eindampfschritte enthält: Dabei werden die Lithiumsalze unmittelbar aus den Natursolen durch intelligente Prozessführung und Abtrennung der kristallisierten Salze gewonnen – das spart bisher notwendige energie- und rohstoffintensive Aufbereitungsschritte ein.

Die experimentellen Arbeiten fanden am Salinas Grandes-Salzsee (Argentinien) mit dort gewonnener lithiumchloridhaltiger Natursole und im Technikum der K-UTEC AG statt. Ein wichtiges Ziel war die Schaffung einer ausreichend hohen Lithiumkonzentration, um den für die nachfolgende technische Eindampfung erforderlichen Energieaufwand und die damit verbundenen Aufwendungen möglichst gering zu halten. Dies konnte mit den vor Ort in Argentinien durchgeführten Versuchen zur solaren Eindunstung erreicht werden. Die sich anschließende zweistufige technische Eindampfung führte letztendlich zur Kristallisation von Lithiumchlorid, das noch mit Magnesiumchlorid verunreinigt war. Durch einen nachfolgenden Waschprozess konnte Lithiumchlorid in technischer Qualität mit einer Reinheit von 99 % gewonnen werden. Batteriequalität lässt sich durch weitere Reinigungsschritte erreichen.

Im Rahmen des Projektes ist es der K-UTEC AG gelungen, das im Labormaßstab entwickelte Verfahren weiter zu optimieren und modellhaft zu demonstrieren. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ergab, dass eine auf diese Weise arbeitende Anlage wirtschaftlich und gegenüber dem konventionellen Verfahren ressourcenschonender betrieben werden kann. Die Übertragung des Ansatzes auf andere lithiumchloridhaltige Natursolen ist möglich, setzt aber lösungs- und standortspezifische Untersuchungen sowie eine ausreichend hohe Startkonzentration an Lithium voraus.

Projektthema:
Design eines ressourceneffizienten Verfahrens zur Herstellung von Lithiumverbindungen und Nebenprodukten aus Natursolen

Projektdurchführung:
K-UTEC AG Salt Technologies
Am Petersenschacht 7
99706 Sondershausen
Telefon:    03632 | 610-0
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