Новое исследование показывает, что на химию литийсодержащих рассолов значительное влияние оказывает бор, а не карбонаты, что кардинально отличается от типичных солёных вод. Это удивительное открытие может изменить будущее добычи лития и улучшить управление сточными водами, образующимися в процессе извлечения.
Скрытая химия литийсодержащих рассолов
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, вносит неожиданный поворот в наше понимание мировых источников лития. Литий, ключевой элемент в революции возобновляемой энергетики, часто добывают из подземных бассейнов солёной воды, известных как рассолы. Эти бассейны находятся под огромными соляными равнинами, или салярами, такими как Салар-де-Уюни в Боливии, где расположено крупнейшее из известных месторождений литиевого рассола.
В то время как традиционные солёные воды, такие как морская, регулируются карбонатной химией, новое исследование показывает, что в литийсодержащих регионах химия рассола принципиально иная, где доминирует бор.
«Мы обнаружили, что pH рассолов в этих регионах почти полностью определяется бором, в отличие от морской воды и других распространённых солёных вод. Это совершенно другой геохимический ландшафт, как при изучении внеземной планеты», — сказал Авнер Венгosh, заслуженный профессор качества окружающей среды в Университете Дьюка, который возглавлял исследование.
Химический поворот в Салар-де-Уюни
Команда сосредоточила свои исследования на Салар-де-Уюни, огромной соляной равнине в Боливии, где находится крупнейшее в мире месторождение литиевого рассола. Во время добычи лития рассол закачивают из-под земли в серию неглубоких наземных прудов. По мере испарения жидкости рассол становится всё более концентрированным по литию и бору.
Анализ показал, что образцы рассола из испарительных прудов были значительно более кислыми по сравнению с образцами природного рассола. Этот сдвиг был обусловлен высокими концентрациями бора в рассоле, которые влияли на изменения pH.
«Интеграция химического анализа с геохимическим моделированием помогла нам количественно определить различные молекулярные структуры бора, которые способствуют щелочности в этих литийсодержащих рассолах», — сказала Паз Натив, научный сотрудник, участвовавший в исследовании.
Открытие лития, которое изменит горнодобывающую промышленность навсегда
Это открытие выходит за рамки Салар-де-Уюни. Исследовательская группа изучила более 300 образцов рассола из различных соляных равнин в «Литиевом треугольнике», который охватывает Чили, Аргентину и Боливию, а также Тибетское нагорье. Их моделирование последовательно показало, что бор играет важную роль в определении щелочности и pH рассолов, влияя на процессы добычи лития во всём мире.
«Помимо новых данных, которые мы получили, мы составили геохимическую базу данных литиевых рассолов со всего мира и последовательно обнаружили, что бор часто является преобладающим компонентом щелочности рассола и контролирует его pH, подтверждая результаты, полученные в Салар-де-Уюни в Боливии», — объяснил Гордон Уильямс, аспирант лаборатории Венгosh.
Результаты могут оказать значительное влияние на технологии добычи лития, позволяя внедрить более эффективные методы извлечения и улучшить управление сточными водами, образующимися в процессе. Понимая решающую роль бора в химии рассола, горнодобывающие предприятия могут оптимизировать свои методы, повышая как экономическую эффективность, так и экологическую устойчивость добычи лития.