Большая часть лития коммерчески производится либо путем извлечения литийсодержащих солей из подземных резервуаров с рассолом, либо путем добычи литийсодержащих пород, таких как сподумен. Ожидается, что производство лития из глинистых источников станет коммерчески жизнеспособным, хотя, возможно, не раньше 2022 года.
Литий – это металл, обычно используемый в батареях, подобных перезаряжаемым, используемым в ноутбуки, мобильные телефоны и электромобили, а также керамика и стекло. Это самый легкий металл на Земле, и он достаточно мягкий, чтобы его можно было разрезать ножом в своей элементарной форме.
Обработка из рассола
Большая часть производимого сегодня лития добывается из резервуаров для рассола, называемых саларами, которые расположены в высокогорных районах Боливии, Аргентины и Чили. Чтобы извлечь литий из рассолов, богатые солью воды необходимо сначала выкачать на поверхность в серию больших прудов-испарителей, где солнечное испарение происходит в течение нескольких месяцев.
Калий часто сначала собирают из первых прудов, в то время как в более поздних прудах концентрация лития становится все более высокой. Экономичные рассолы из источника лития обычно содержат от нескольких сотен частей на миллион (ppm) лития до более 7000 ppm.
Когда хлорид лития в пруды-испарители достигают оптимальной концентрации, раствор перекачивается на регенерационную установку, где экстракция и фильтрация удаляют нежелательные бор или магний. Затем его обрабатывают карбонатом натрия (кальцинированной содой), тем самым осаждая карбонат лития. Затем карбонат лития фильтруют и сушат. Избыточные остаточные рассолы перекачиваются обратно в оклад.
Карбонат лития – это стабильный белый порошок, который является ключевым посредником на рынке лития, поскольку его можно превратить в специальные промышленные соли и химические вещества – или переработанные в чистый металлический литий.
Обработка из минералов
В отличие от саларских источников рассола, Для извлечения лития из сподумена, лепидолита, петалита, амблигонита и эвкриптита требуется широкий спектр процессов. Из-за количества потребляемой энергии и необходимых материалов производство лития в горнодобывающей промышленности является гораздо более дорогостоящим процессом, чем добыча рассола, даже несмотря на то, что эти минералы содержат более высокое содержание лития, чем соленая вода.
Из пяти минералов сподумен наиболее часто используется для производства лития. После добычи сподумен нагревают до 2012 градусов по Фаренгейту, а затем охлаждают до 149 градусов. Затем его измельчают и снова обжаривают, на этот раз с концентрированной серной кислотой. В конце добавляют карбонат натрия или кальцинированную соду, и полученный карбонат лития кристаллизуется, нагревается, фильтруется и сушится.
Обработка из глины
Несколько компаний изучают возможность извлечения лития из глины в Неваде, в том числе American Lithium и Noram Ventures. Компании тестируют различные методы производства, включая выщелачивание серной кислотой.
Превращение лития в металл
Преобразование лития в металл завершено в электролитической ячейке с использованием хлорида лития. Хлорид лития смешивают с хлоридом калия в соотношении от 55% до 45% для получения расплавленного эвтектического электролита. Хлорид калия добавляется для увеличения проводимости лития при одновременном снижении температуры плавления.
При плавлении и электролизе при температуре около 840 градусов по Фаренгейту выделяется газообразный хлор, в то время как расплавленный литий поднимается на поверхность, собираясь в чугунных корпусах. Произведенный чистый литий оборачивают парафином для предотвращения окисления. Коэффициент конверсии карбоната лития в металлический литий составляет примерно 5,3 к 1.
Мировое производство лития
Пять стран с наибольшим производством литиевые производства в 2018 году были в Австралии, Чили, Китае, Аргентине и Зимбабве. В том году Австралия произвела 51 000 метрических тонн лития, последние данные по которым доступны. Общее мировое производство без учета США составило 70 000 метрических тонн.
Больше всего лития производят компании Albemarle, Sociedad Quimica y Minera de Chile и FMC.