Klimaat & energie › Solid-state batterijen & energieopslag
China haalt cesium en rubidium terug uit resten van lithiummijnbouw
Chinese onderzoekers hebben een fabriek gebouwd die op industriële schaal rubidium en cesium terugwint uit lithiumerts, twee zeldzame metalen die tot nu toe simpelweg werden weggegooid. De installatie in de provincie Jiangxi haalt herwinningspercentages van meer dan 95 en 98 procent en levert al 500 ton aan hoogzuivere metaalzouten per jaar.
Volgens Chinese staatsmedia haalt de fabriek herwinningspercentages van meer dan 95 procent voor rubidium en 98 procent voor cesium, met een zuiverheid van de eindproducten boven de 99,9 procent. De fabriek produceert jaarlijks 500 ton aan rubidium- en cesiumcarbonaat, dat inmiddels ook al wordt verkocht.
Weggegooide metalen krijgen een tweede leven
Rubidium en cesium zijn notoir lastig te winnen. Cesium komt vooral voor in het mineraal polluciet, rubidium zit verspreid in mineralen als lepidoliet en in zoute pekel. Omdat de concentraties laag zijn, was het tot nu toe niet rendabel om ze apart te delven. Bij de verwerking van lithiumerts kwamen beide metalen daarom vaak in het afval terecht.
Onderzoeksleider Wang Yong van het Institute of Process Engineering rekent voor dat een ton lithiumconcentraat gemiddeld 25 kilogram lithiumoxide bevat, tegenover 7,8 kilogram rubidiumoxide en 1,8 kilogram cesiumoxide. Klein in hoeveelheid, maar met de nieuwe methode toch de moeite waard om te verwaarden.
Van 70 tanks naar 17 compacte kolommen
De doorbraak zit in de apparatuur. In plaats van open extractietanks gebruikt de fabriek zeventien gesloten extractiekolommen, verdeeld over vier processtappen die samen een vorm van hydrometallurgie vormen. Eén kolom vervangt tot vijftien traditionele scheidingsstappen, verbruikt zo'n 40 procent minder oplosmiddel en heeft meer dan de helft minder ruimte nodig. Een conventionele installatie met dezelfde capaciteit zou meer dan zeventig tanks hebben gevergd.
Doordat het systeem volledig afgesloten is, ontsnappen er nauwelijks oplosmiddeldampen. Dat vermindert stank en brandgevaar, en maakt het proces beter geschikt voor continue, geautomatiseerde productie. Dat is belangrijk omdat rubidium en cesium chemisch sterk op elkaar lijken: scheiden bij lage concentraties vereist precieze controle om zowel hoge zuiverheid als hoge opbrengst te garanderen.
Toepassingen in ruimtevaart en kwantumtechnologie
De carbonaten die de fabriek nu produceert, kunnen verder verwerkt worden tot chloriden, oxiden, sulfaten en uiteindelijk zuiver metallisch rubidium en cesium. Beide worden gerekend tot de kritieke mineralen: ze vinden hun weg naar precisie-instrumenten, ruimtevaart, 6G-communicatie en kwantumsensoren.
Het onderzoek naar de kolomtechnologie loopt al bijna twintig jaar en is volledig Chinees ontwerp en fabricaat. Dezelfde extractietechniek wordt al industrieel toegepast bij de scheiding van zirkonium en de zuivering van fosforzuur. Onderzoekers werken nu aan een versie voor het terugwinnen van nikkel, kobalt en lithium uit erts en andere grondstoffen. De bredere betekenis van de fabriek: ze laat zien hoe je meer waarde haalt uit bestaande mijnbouwstromen, iets dat cruciaal wordt nu de vraag naar batterijmetalen als lithium wereldwijd blijft groeien.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Deze technologie laat zien hoe grondstoffen die tot nu toe als afval werden beschouwd, alsnog een economische en strategische waarde kunnen krijgen. Nu de vraag naar batterijmetalen en zeldzame elementen voor ruimtevaart, communicatie en kwantumtechnologie wereldwijd groeit, kan deze aanpak mijnbouwstromen efficiënter en minder verspillend maken. Als de techniek zich verder verspreidt naar andere metalen zoals nikkel en kobalt, kan dat de druk op nieuwe mijnbouw verminderen.
- Rubidium
- Een zacht, zilverwit alkalimetaal dat zelden in hoge concentraties voorkomt en wordt gebruikt in precisie-instrumenten en communicatietechnologie.
- Cesium
- Een zeldzaam alkalimetaal dat onder meer wordt toegepast in atoomklokken, ruimtevaart en kwantumtechnologie.
- Polluciet
- Het belangrijkste mineraal waaruit cesium wordt gewonnen.
- Lepidoliet
- Een lithiumhoudend mineraal waarin ook rubidium voorkomt.
- Extractiekolom
- Een gesloten, verticale installatie waarin vloeistoffen met verschillende metalen langs elkaar stromen zodat de metalen zich scheiden, zonder dat er tanks nodig zijn.
- Hydrometallurgie
- Een verzamelnaam voor technieken waarbij metalen met behulp van waterige oplossingen uit erts worden gewonnen, in plaats van met hitte.
- Kritieke mineralen
- Grondstoffen die essentieel zijn voor technologie zoals batterijen, ruimtevaart en telecommunicatie, en waarvan de aanvoer kwetsbaar is.
- Kwantumsensor
- Een meetinstrument dat gebruikmaakt van kwantummechanische effecten om extreem nauwkeurige metingen te doen.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
