Komercijalna litijska proizvodnja i rudarstvo litij

Desetljećima se komercijalna proizvodnja litija oslanjala na izvore mineralnih ruda, kao što su spodumene, petaliti i lepidoliti. Međutim, ekstrakcija litija iz takvih izvora znatno je skuplji od izdvajanja metala iz litija koji sadrže litij. U stvari, trošak izdvajanja litija od tvrde stijene procjenjuje se dvostruko veći od proizvodnje od slane vode, objašnjavajući zašto je većina takvih izvora otkupljena od tržišta od ranih dvadesetih godina.

Salar slane vode mogu se opisati kao podzemni rezervoari koji sadrže visoke koncentracije otopljenih soli, kao što su litij, kalij i natrij. Obično se nalaze ispod površine suhih jezera, poznatih kao salari.

Litij se obrađuje od slane vode, spodumena i glina.

Obrada od slane vode

Kako bi se ekstrahirao litij iz slane vode, mora se mora najprije pumpati na površinu u niz bara za isparavanje gdje se solarni isparavanje odvija tijekom nekoliko mjeseci. Budući da se Salar salate prirodno pojavljuju na visokim nadmorskim visinama - iu područjima niske kiše - solarno isparavanje je idealna i ekonomična metoda za taloženje soli.

Kalij je često prvo ubran iz ranih ribnjaka, dok kasnije ribnjake imaju sve veće koncentracije litija. Ekonomični litijevi izvori soli obično sadrže od nekoliko stotina dijelova na milijun litijuma do više od 7,000 ppm.

Kada litijev klorid u isparivačkim jezerima dosegne optimalnu koncentraciju, otopina se pumpa u postrojenje za oporavak gdje ekstrakcija i filtriranje uklanjaju bilo koji neželjeni bor ili magnezij. Zatim se tretira natrijevim karbonatom (soda pepelom), čime se istaloži litijev karbonat. Litijev karbonat je filtriran, osušen i spreman za isporuku. Prekomjerno ostatne slane vode ponovo se vraćaju u salar.

Litij karbonat je stabilan bijeli prah, koji je ključni posrednik na litijskom tržištu jer se može pretvoriti u specifične industrijske soli i kemikalije, ili obraditi u litijev metal.

Obrada od spodumena

Za razliku od izvora slane soli, ekstrakcija litija iz spodumena i drugih minerala zahtijeva širok raspon hidrometalurških procesa.

Galaxy Resources, koji rudari špinatum miniran u Australiji, primjerice, prvo udara i zagrijava rudu u rotacijskoj peći za kalciniranje kako bi pretvorila litij kristalnu fazu od alfa do beta (proces koji se naziva pečenje opeke ). To omogućava da litij prisutan u rude zamijeni natrijom. Dobiveni spodumenski koncentrat se ohladi i melje u fini prah prije nego se pomiješa s sumpornom kiselinom i ponovo peče. Sustav za filtriranje zgušnjivača zatim odvaja otpad od koncentrirane tekućine, dok taloženje uklanja magnezij i kalcij iz ove otopine.

Konačno, dodaje se natrij pepel, a litij karbonat kristalizira, zagrijava, filtrira i osuši kao 99% čisti litijev karbonat.

Obrada od glina

Moguće je širok raspon pristupa ekstrakciji litija od glina. Izbor kojeg slijedi ovisi o prirodi specifične sirovine koja se razmatra. Iako su korišteni mnogi postupci ekstrakcije litija, većina postojećih procesa razvijena je za pegmatitne sirovine i ne mora biti potpuno učinkovita za ekstrakciju litija iz materijala za obradu gline. Zavod za istraživanje mina istražio je pečenje vapnenog gipsa i kloridnu pečenje za litijevu ekstrakciju iz spodumena i amblygonita.

Tehnike koje se istražuju za ekstrakciju litija od glina uključuju disagregiranje vode, hidrotermalnu obradu, ispiranje kiselinom, ispiranje kiselog peciva i vode, prosijavanje alkalnog praha i prašine, ispiranje sulfata, ispiranje kloridnog prašine i ispiranje višestrukim reagensima , Međutim, unatoč ispitivanju, glina još nije dokazala troškovno održivo i nije komercijalno.

Na kraju, ekstrakcija litija iz slane vode je jeftina, ali spor, spodumena je skupo, ali brzo, a glina još nije komercijalno dokazana na ljestvici. Postoje razorne nove tehnologije ekstrakcije litijem (uključujući ispiranje, ekstrakciju otapala, geotermalnu ekstrakciju i elektrolizu), no rezultati su previše neuvjerljivi da bi se komercijalno koristili.

Okretanje litij u metal

Pretvaranje litija u metal obavlja se u elektrolitskoj ćeliji korištenjem litijevog klorida.

Klorid se pomiješa s kalij kloridom u omjeru od 55% litij klorida do 45% kalijevog klorida kako bi se proizveo rastopljeni eutektni elektrolit. Kalijev klorid je dodan da se poveća vodljivost litijuma, a snižava temperaturu fuzije.

Kada je fuzioniran i elektroliziran na oko 450° C, plinovi klora se oslobađaju, a rastopljeni litij se diže na površinu elektrolita, sakupljajući u kućištu od lijevanog željeza. Proizvedeni čisti litij je umotan u parafinski vosak kako bi se spriječila oksidacija. Omjer konverzije litijevog karbonata prema litijevom metalu je oko 5,3 do 1.

Globalna litijska proizvodnja

Iako su Čile i Australija najveći svjetski litijevi izvori, SAD, Argentina i Kina također su glavni proizvođači. Na tržištu litija dominiraju četiri tvrtke: Sociedad Química y Minera de Chile (Čile), Talison (Australija), Chemetall (Njemačka) i FMC (SAD). Litij karbonat općenito se prodaje na rok od tri do pet godina od rudara do prerađivača, uključujući gore navedene, koji proizvode i prodaju nizvodne kemikalije i litijev metal.

Godine 2017. (zaokružena) svjetska proizvodnja litija (bez američke proizvodnje) iznosila je 43 tisuće tona.