En översikt över kommersiell litiumproduktion

I flera årtionden litade kommersiell litiumproduktion på mineralmalmskällor, såsom spodumen, petalit och lepidolit. Extraktionen av litium från sådana källor är dock betydligt dyrare än att extrahera metallen från litiumhaltiga saltlösningar. Det är faktiskt uppskattat att kostnaden för att extrahera litium från hårdrock är dubbelt så mycket som att producera från saltlake och förklarar varför de flesta sådana källor har blivit prissatta ute på marknaden under de senaste 20 åren.

Salarbrines kan beskrivas som underjordiska reservoarer som innehåller höga koncentrationer av upplösta salter, såsom litium, kalium och natrium. Dessa finns generellt under ytan av torkade lakebeds, kända som salrar.

Utdragning av litium

För att extrahera litium från saltlösningar måste det saltrika vattnet först pumpas till ytan i en serie av evaporationsdammar där solavdunstning sker över ett antal månader. Eftersom salarbrinerna naturligt förekommer vid höga höjder och i områden med lågt nedbörd är solavdunstning en idealisk och kostnadseffektiv metod för utfällning av salter.

Kalium sköts ofta först från tidiga dammar, medan senare dammar har allt högre koncentrationer av litium. Ekonomiska litiumkällor innehåller normalt någonstans från några hundra delar per miljon litium till upp till 7000 ppm.

När litiumkloriden i förångningsdammarna når en optimal koncentration pumpas lösningen till en återvinningsanläggning där extraktion och filtrering avlägsnar oönskade bor eller magnesium.

Det behandlas sedan med natriumkarbonat (soda) och därigenom utfäller litiumkarbonat. Litiumkarbonatet filtreras, torkas och är klart för tillförsel. Överflödiga kvarvarande bränslen pumpas tillbaka in i salongen.

Litiumkarbonat är ett stabilt vitt pulver som är en viktig förmedlare på litiummarknaden eftersom den kan omvandlas till specifika industriella salter och kemikalier eller bearbetas till litiummetall.

Utvinning av litium från spodumen och andra mineraler, i motsats till salar saltlake källor, kräver ett brett spektrum av hydrometallurgiska processer.

Galaxy Resources, som minar spodumene bryts ut i Australien, först förstör och värmer malmen i en roterande kalcinerugn för att omvandla litiumkristallfasen från alfa till beta (en process som kallas minskning). Detta medger att litium närvarande i malmen förskjuts av natrium.

Det resulterande spodumenkoncentratet kyles och malas till ett fint pulver innan det blandas med sulpherinsyra och rostas igen.

Ett förtjockningsfilterfilter separerar sedan avfall från den koncentrerade vätskan, medan utfällning avlägsnar magnesium och kalcium från denna lösning.

Slutligen tillsättes sodaaska och litiumkarbonat kristalliseras, upphettas, filtreras och torkas som 99 procent rent litiumkarbonat.

Gör det till metall

Omvandling av litium till metallform görs i en elektrolytisk cell med litiumklorid.

Kloriden blandas med kaliumklorid i ett förhållande av 55 procent litiumklorid till 45 procent kaliumklorid för att producera en smält eutektisk elektrolyt. Kaliumklorid tillsättes för att öka litiumens konduktivitet samtidigt som fusionstemperaturen sänks.

När smält och elektrolyserad vid ca 450

° befrias C-klorgas medan smält litium stiger till elektrolytens yta och samlar i gjutjärnskåpan. Det rena litiumproduktet är inslaget i paraffinvax för att förhindra oxidation. Omvandlingsförhållandet litiumkarbonat till litiummetall är ca 5. 3 till 1. Även om Chile och Australien är världens största litiumkällor, är USA, Argentina och Kina också stora producenter. Marknaden för litium domineras starkt av fyra företag: Sociedad Química y Minera de Chile (Chile), Chemetall (Tyskland), FMC (USA) och Talison (Australien). Litiumkarbonat säljs vanligtvis på tre till fem årskontrakt från gruvarbetare till raffinaderier, inklusive de som anges ovan, som producerar och marknadsför nedströms kemikalier och litiummetall.

Under 2012 uppskattade den amerikanska geologiska undersökningen (USGS) den globala produktionen av litium till över 37 000 ton.

Medan det mesta används som salter och kemikalier, är det bara en liten del - sannolikt mindre än 10 procent - i slutändan elektrolyserad och används som metall.

Återvinning av litium har också ökat markant sedan Japan öppnade den första återvinningsanläggningen för litiumjonbatterier år 1992. Anläggningar i Belgien, Tyskland, Japan, USA och Kanada kan nu alla bearbeta batterier för sina litium- och andra komponenter.

Källor

Kunasz, Ihor. "Lithium Resources".

Industriella mineraler och stenar : Varor, marknader och användare. Ed. Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, James M. Barker. // www. segemar. LEDARE Ar / bibliotecaintemin / Litio / lithiumindminrocks. pdf
Barrett, Wayne T. och Bernard J. O'Neill Jr. "Återvinning av litium från saltlösning med hjälp av solavdunstning". Foote Mineral Company. Källa: Saltinstitut. org
// web. arkiv. org / web / 20090404023936 / // www. saltinstitute. org / content / download / 1089/6304