Hệ thống chiết tách kim loại hiếm từ chất thải lithium

Tại tỉnh Giang Tây, Trung Quốc vừa đưa vào vận hành ổn định dây chuyền đầu tiên trên thế giới sử dụng công nghệ tháp chiết tách liên tục để thu hồi rubidium và cesium từ quặng lithium. Công nghệ này được kỳ vọng mở ra hướng khai thác kim loại hiếm hiệu quả hơn, đồng thời hạn chế đáng kể những tác động bất lợi thường đi kèm các phương pháp xử lý truyền thống. Theo Global Times, dây chuyền là dự án hợp tác giữa Viện Kỹ thuật Quy trình thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và công ty Ganfeng Lithium. Hệ thống có công suất khoảng 500 tấn mỗi năm, đủ khả năng sản xuất rubidium carbonate và cesium carbonate với độ tinh khiết vượt 99,9%. Hai sản phẩm này giữ vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao, gồm đồng hồ nguyên tử, định vị hàng không vũ trụ, nghiên cứu y sinh, pin thể rắn và mạng máy tính lượng tử. Interesting Engineering cho biết rubidium cùng cesium thường không tồn tại thành các mỏ khoáng độc lập lớn, mà phân bố với nồng độ thấp trong quặng lithium và nước hồ muối. Chính nồng độ thấp, cùng sự hiện diện của nhiều hợp chất khác trong dung dịch khoáng, khiến việc thu gom hai kim loại trở thành bài toán kỹ thuật phức tạp. Những quy trình truyền thống thường cần nhiều thiết bị và hóa chất, làm chi phí tăng cao, trong khi sản phẩm cuối cùng khó đạt độ tinh khiết cần thiết. Tại Giang Tây, quặng lepidolite chứa lithium được cho là nắm gần 40% trữ lượng rubidium của Trung Quốc, nhưng phần tài nguyên này lâu nay dễ bị bỏ lại trong chất thải. Theo SCMP, phương pháp nung sulphate truyền thống phải duy trì nhiệt độ khoảng 800-1.000 độ C, khiến lượng đáng kể rubidium và cesium bị giữ trong chất thải aluminosilicate. Phần vật chất này cuối cùng bị loại bỏ cùng xỉ lithium, đồng nghĩa một nguồn kim loại có giá trị bị thất thoát ngay trong quá trình xử lý quặng. Để khắc phục điểm yếu đó, nhóm nghiên cứu phát triển hệ thống tháp chiết tách, đưa dung dịch khoáng còn lại sau khi thu lithium vào quy trình phân tách nhiều giai đoạn. Dây chuyền công nghiệp hoàn chỉnh gồm 17 tháp chiết tách, trong đó mỗi tháp mới có năng lực xử lý tương đương 15 thiết bị truyền thống. Thiết kế này giúp giảm 40% lượng hóa chất chiết tách cần sử dụng, đồng thời thu hẹp hơn một nửa diện tích mặt bằng so với hệ thống cũ. Sau nhiều bước xử lý liên tiếp, rubidium và cesium được tách riêng, tinh chế, rồi chuyển thành các loại muối có độ tinh khiết cao ở quy mô công nghiệp. Dữ liệu vận hành cho thấy tỷ lệ thu hồi cesium đạt trên 98%, còn rubidium vượt 95%, những con số cho thấy khả năng tận dụng phần tài nguyên vốn thường bị xem như chất thải. Dây chuyền cũng duy trì ổn định sản lượng rubidium carbonate và cesium carbonate, thay vì chỉ tạo ra kết quả trong quy mô thử nghiệm phòng thí nghiệm. Hệ thống tháp chiết tách liên tục hiện được sử dụng để sản xuất hai loại carbonate này tại tỉnh Giang Tây, theo thông tin từ CAS Trung Quốc. Trung Quốc được cho là sở hữu nguồn rubidium và cesium đáng kể ẩn trong quặng lithium cùng nước hồ muối, với một nghiên cứu ước tính khoảng 1,16 triệu tấn rubidium oxide và 140.000 tấn cesium oxide. Nguồn tài nguyên này có thể giúp giải quyết điểm yếu trong chuỗi cung ứng nội địa, nhất là khi Trung Quốc thiếu pollucite thương mại, loại khoáng chất có thể khai thác trực tiếp để lấy cesium. Trước đây, Bắc Kinh chủ yếu nhập khẩu quặng cesium thô từ Canada, Australia và Zimbabwe, nên việc tận dụng nguồn trong nước mang ý nghĩa đáng kể. Theo VnExpress tổng hợp từ các nguồn Global Times, Interesting Engineering và SCMP, công nghệ mới cho phép thu hồi kim loại hiếm ngay từ chất thải công nghiệp phát sinh trong nước. Cách tiếp cận này giúp ngành công nghệ cao có thêm nguồn nguyên liệu, đồng thời giảm lượng tài nguyên bị bỏ phí sau quá trình khai thác lithium. Nếu được mở rộng cho những kim loại chủ chốt khác, hệ thống có thể giúp thu nhiều giá trị hơn từ cùng một mỏ, nâng hiệu suất sử dụng tổng thể và giảm áp lực lên môi trường.