Le lithium est un minéral essentiel utilisé dans les batteries des véhicules électriques, le stockage sur réseau et une multitude d’appareils électroniques personnels. Il est également relativement rare, il est donc très important de pouvoir l’isoler efficacement des divers minéraux hôtes.
Le Canada possède d'importantes réserves de lithium : on estime que le pays possède 5,7 millions de tonnes de réserves totales (y compris roche dure, saumures et sources géothermiques), ce qui le classe au 5e rang mondial.
Des chercheurs de l'Université Queen's ont utilisé la Source de lumière canadienne (CLS) de l'Université de la Saskatchewan pour identifier de meilleures façons de séparer la montébrasite du spodumène, deux des minéraux contenant du lithium les plus courants. Il est plus facile et moins coûteux d’extraire le lithium des deux minéraux hôtes individuellement que lorsqu’ils sont combinés.
La recherche est publiée dans Le Journal de Chimie Physique C.
Les sociétés minières utilisent un procédé appelé flottation par mousse pour concentrer le spodumène et la montebrasite. Le minerai est broyé en une fine poudre qui est mélangée à de l’eau. Des produits chimiques spéciaux sont ensuite ajoutés qui rendent le minéral contenant du lithium hydrophobe, lui permettant de coller aux bulles d'air injectées dans le mélange. Les bulles transportent les minéraux de lithium à la surface sous forme de mousse qui est écumée, nettoyée et traitée ultérieurement pour extraire le lithium.
Chercheur principal Espoir Murhula, titulaire d'un doctorat. étudiant au département de génie minier Robert M. Buchan à Queen's, affirme que ce qu'ils ont observé sur l'interaction entre l'eau et la surface de la montebrasite – à l'aide du CLS – a constitué une percée.
« C'était fascinant, car nous avons constaté de manière inattendue que la montebrasite était capable de modifier très rapidement le pH de l'eau », explique Murhula. « Dans des conditions acides, il se comportait comme une base et dans des conditions alcalines, il se comportait comme un acide. » En plus des réactions acido-basiques, la montébrasite a également perdu des ions de surface, tels que le fluorure et le lithium.
Murhula affirme que cette réactivité – modification de la chimie et du pH de l'eau – contribue à expliquer pourquoi les sociétés minières ont souvent des problèmes avec la flottation de la mousse. L’efficacité du processus dépend du bon pH. Les résultats de l'équipe suggèrent que les mineurs peuvent optimiser l'extraction du lithium en ajoutant des réactifs pour ajuster le pH de l'eau tout au long du processus de flottation.
Murhula et ses collègues ont également découvert que le lithium et le fluorure dégagés par la montebrasite peuvent former du fluorure de lithium stable, nocif pour l'environnement et la santé humaine.
« Il est essentiel d'être conscient de ce phénomène, car il permet de prévenir la pollution de l'environnement due aux rejets d'eaux de procédé contenant du fluorure de lithium, ainsi que les effets nocifs potentiels sur la santé humaine », a-t-il souligné.
« L'accès à la ligne de lumière de la Source de lumière canadienne a joué un rôle déterminant dans la compréhension des changements dans la chimie de surface à l'échelle atomique », explique Murhula. « Aucune autre méthode expérimentale n'a pu indiquer un changement dans la force de liaison et la coordination des atomes de surface. »
