Theo quyết định số 49/2010/QĐ-TTg ngày 19/07/2010 của Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt danh mục công nghệ cao được ưu tiên đầu tư phát triển và danh mục sản phẩm công nghệ cao được khuyến khích phát triển thì vật liệu phục vụ quá trình thu, lưu trữ và chuyển hóa các nguồn năng lượng mới và các hợp kim có tính năng đặc biệt là hai trong số nhiều những hướng ưu tiên phát triển. Như vậy Lithi và hợp chất của nó có nhiều đặc tính quý được xử dụng trong nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao, là nguyên liệu quan trọng để phát triển các loại vật liệu mới.
Sự bùng nổ của ngành xe điện và lưu trữ năng lượng đang tạo nên một cơn khát toàn cầu đối với một nguyên tố nhẹ, dễ phản ứng nhưng đóng vai trò nền tảng – lithi. Từ việc là thành phần phụ trong sản xuất gốm sứ hay dược phẩm, lithi nay trở thành “trái tim” của công nghệ pin hiện đại, đặc biệt là pin lithium-ion – nguồn năng lượng chủ lực cho xe điện, thiết bị điện tử và các hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo.
Thị trường toàn cầu và nguồn cung chiến lược
Tăng trưởng nhu cầu lithi đang được thúc đẩy mạnh mẽ bởi các chính sách khuyến khích năng lượng sạch trên toàn thế giới. Theo dự báo, lượng tiêu thụ lithi sẽ tiếp tục tăng phi mã đến năm 2030. Chile hiện nắm giữ khoảng 48% trữ lượng lithi toàn cầu, nhưng Úc mới là quốc gia sản xuất nhiều nhất nhờ khai thác quặng spodumen – loại khoáng phổ biến giàu lithi. Bên cạnh đó, Trung Quốc và Argentina cũng đóng vai trò quan trọng trong chuỗi cung ứng toàn cầu.
Lithi được khai thác từ hai nguồn chính: nước muối tại các hồ khô (salars) và quặng đá như spodumen, lepidolite. Trong khi khai thác từ hồ muối có chi phí thấp hơn, khai thác từ quặng lại cho phép tiếp cận những mỏ giàu lithi ở các khu vực không có điều kiện địa chất đặc thù như Nam Mỹ.
Công nghệ chiết tách – từ thiêu kết đến dung môi ion
Quá trình sản xuất các hợp chất lithi (như Li₂CO₃, LiOH) từ quặng thường trải qua ba giai đoạn chính: thiêu kết và hòa tách quặng, loại bỏ tạp chất và tinh chế sản phẩm có độ tinh khiết cao. Với spodumen – loại quặng phổ biến nhất – cần nung ở hơn 1.000°C để chuyển pha trước khi hòa tách bằng axit. Quá trình xử lý quặng lepidolite tương đối đơn giản khi sử dụng phụ gia (CaO, Na2SO4, FeSO4) khi thiêu kết nhằm tăng hiệu quả hóa tách axit ở giai đoạn sau.
Trong giai đoạn tinh chế, các phương pháp hiện đại như chiết dung môi và trao đổi ion đang thay thế cho kỹ thuật kết tủa truyền thống để đạt hiệu suất và độ tinh khiết cao hơn. Nhiều nghiên cứu gần đây tập trung vào chiết chọn lọc lithi từ dung dịch giàu tạp chất như Mg²⁺, Ca²⁺ bằng các tổ hợp dung môi ion kết hợp với chất tạo phức như TOPO, D2EHPA, hoặc các dẫn xuất β-diketone (DBM, FDOD). Một số hệ dung môi đạt hiệu suất chiết lithi tới 96–100% và có độ chọn lọc vượt trội so với các ion cản trở khác.
Quy trình chiết dung môi
Cơ hội từ mỏ Lavi – Quảng Ngãi
Tại Việt Nam, mỏ Lithi La Vi (Quảng Ngãi) được đánh giá là giàu tiềm năng, với trữ lượng khoảng 1,5 triệu tấn quặng chứa trung bình 1,25% Li₂O. Các nghiên cứu từ năm 2009 đến nay đã chứng minh khả năng tuyển và chế biến hiệu quả quặng Lavi bằng phương pháp tuyển nổi và xử lý hóa học. Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi cuối cùng của quá trình chế biến truyền thống mới đạt khoảng 65%. Để có thể đưa mỏ khoáng sản quý này vào khai thác, chế biến phục vụ phát triển đất nước, rất cần có sự đầu tư nghiên cứu về công nghệ chế biến quặng và phải làm chủ được công nghệ tách chiết và tinh sạch Lithi ở hiệu suất cao.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang đề xuất phát triển công nghệ chiết tách hiện đại áp dụng trên quặng Lithi ở Lavi với quy mô pilot. Hướng đi này sẽ tập trung vào ứng dụng các hệ dung môi có chọn lọc cao, tăng hiệu suất thu hồi và giảm tổn thất nguyên liệu trong chuỗi xử lý.
Hướng tới tương lai: Khai thác thông minh và bền vững
Trong bối cảnh thế giới đang hướng đến phát thải ròng bằng 0 và điện khí hóa giao thông, cuộc đua công nghệ trong ngành khai thác – tinh chế lithi trở nên khốc liệt hơn bao giờ hết. Những cải tiến về quy trình chiết dung môi, hòa tách áp suất và tái chế pin cũ sẽ là chìa khóa để đảm bảo nguồn cung lithi bền vững, giảm tác động môi trường và đưa lithi trở thành biểu tượng của công nghệ “xanh”.
Đối với Việt Nam, việc làm chủ công nghệ chế biến lithi không chỉ là cơ hội kinh tế mà còn là bước tiến chiến lược để tham gia vào chuỗi giá trị toàn cầu trong lĩnh vực năng lượng sạch – lĩnh vực sẽ định hình tương lai của thế giới.
