Évtizedeken keresztül a kereskedelmi lítiumgyártás ásványi eredetű forrásokra támaszkodott, mint például a spodumén, a petalite és a lepidolite. Az ilyen forrásokból származó lítium kivonása azonban sokkal költségesebb, mint a fém lítiumtartalmú sóoldatokból való kivonása. Valójában a keménykövekből származó lítium kivonásának költsége kétszerese a sóoldat előállításának, ami azt magyarázza, hogy a legtöbb ilyen forrást a 2000-es évek eleje óta a piacon árulják.
A Salar sóoldatokat föld alatti tartályokként írhatjuk le, amelyek nagy koncentrációban oldott sókat, például lítiumot, káliumot és nátriumot tartalmaznak. Ezek általában a szárított tóágyak felületén találhatók, salar néven.
A lítiumot sóoldatból, spoduménből és agyagból készítik.
Feldolgozás a sóoldaltól
A lítium sóoldatból való kivonásához a sóban gazdag vizeket először szivattyúzzuk a felszínre egy sor párologtató tóba, ahol a nappárolgás több hónapon keresztül következik be. Mivel a salar sóoldatok természetesen nagy magasságokban fordulnak elő - és az alacsony csapadékmennyiségű területeken - a napsugárzás ideális és költséghatékony módszer a sók kicsapására.
A káliumot gyakran először a korai tavakról gyűjtik be, míg a későbbi tavakban egyre magas a lítium koncentrációja. A gazdaságos lítiumforrású sóoldatok rendszerint néhány száz millió lítiumot tartalmaznak, és 7,000 ppm-nél magasabbak.
Amikor a párologtató tározókban lévő lítium-klorid eléri az optimális koncentrációt, az oldatot egy visszanyerő üzembe szivattyúzzuk, ahol az extrahálás és a szűrés eltávolítja a nem kívánt bórt vagy magnéziumot . Ezután nátrium-karbonáttal (nátronpaprika) kezeljük, ezáltal lítium-karbonátot kicsapjuk. A lítium-karbonátot leszűrjük, szárítjuk és készen állunk a szállításra.
A túlzott maradék sóoldatot visszaadják a salárba.
A lítium-karbonát stabil fehér por, amely a lítiumpiac kulcsfontosságú közvetítője, mivel speciális ipari sókká és vegyi anyagokká alakítható, vagy lítiumfémré alakítható.
Feldolgozás a spoduménből
Ellentétben a Salar sóoldatforrásokkal, a lithium spoduménből és más ásványi anyagokból történő extrakciója számos hidrometallurgiai folyamatot igényel.
Az ausztráliai bányászati bányászati bányák például először összezúzzák és felmelegítik az ércet forgó kalcináló kemencében annak érdekében, hogy a lítium-kristályfázist alfa-béta-bétavá alakítsák (ez a folyamat a dekompozíciónak nevezhető). Ez lehetővé teszi, hogy az ércben lévő lítiumot nátriummal helyettesítsük. A kapott spodumén koncentrátumot lehűtjük és finom porba őröljük, mielőtt szalferinsavval összekeverjük és ismét pörkölni. A sűrítő-szűrő rendszer ezután elválasztja a hulladékot a koncentrált folyadéktól, miközben a csapadék eltávolítja a magnéziumot és a kalciumot az oldatból.
Végül hozzáadjuk a nátronlisztet, és a lítium-karbonátot kristályosítjuk, melegítjük, szűrjük és 99% -os tiszta lítium-karbonát formájában szárítjuk.
Agyagos feldolgozás
A lítium agyagból történő kivonására számos megközelítés lehetséges.
A követendő megközelítés megválasztása a konkrét nyersanyag természetétől függ. Bár számos lítium-extrakciós eljárást alkalmaztak, a jelenlegi folyamatok nagy részét pegmatit nyersanyagokra fejlesztették ki, és nem feltétlenül hatásosak a lítium extrakciójára az agyag takarmányanyagból. A Bányászati Minisztériumi Tanulmányok a lime-gipsz sült és a kloridos pörkölést vizsgálták a spodumén és a amblygonit lítium-extrahálásához.
A lítium agyagból történő kivonására szolgáló technikák közé tartoznak a vízbontás, a hidrotermális kezelés, a savkiürítés, a savas sütő-víz kiszivárgása, az alkalikus pörkölés-víz kiszivárgása, a szulfát pörkölés-víz kiszivárgása, a kloridos pörkölő-víz kiszivárgása és a többszörös reagens pörkölő-víz kiszivárgása . Azonban a tesztelés ellenére az agyag még nem bizonyult költségkímélőnek és nem kereskedelmi szempontból.
Végül a lítium sóoldatból való kivonása olcsó, de lassú, a spodumén drága, de gyors, és az agyag még nem bizonyított kereskedelmi szinten. Bomlasztó új lítium-extrakciós technológiákat vizsgálnak (beleértve a kioldódást, az oldószeres extrakciót, a geotermikus kitermelést és az elektrolízist), de a megállapítások túlságosan meggyőzőek a kereskedelmi célú felhasználásra.
A lítium átalakítása a fémbe
A lítiumot fémré alakítja elektrolitikus cellában lítium-kloriddal.
A kloridot kálium-kloriddal 55% lítium-klorid és 45% kálium-klorid arányban összekeverjük annak érdekében, hogy olvadt eutektikus elektrolit képződjön. Kálium-kloridot adunk hozzá a lítium vezetőképességének növeléséhez, miközben csökkentjük a fúziós hőmérsékletet.
Kb. 450 ° C- on olvasztott és elektrolizált, klórgáz felszabadul, míg az olvadt lítium az elektrolit felszínére emelkedik, és öntöttvas kapszulákban gyűlik össze. Az előállított tiszta lítiumot paraffinviaszba csomagolják az oxidáció megelőzése érdekében. A lítium-karbonát és a lítium fém konverziós aránya körülbelül 5,3-1.
Globális lítium termelés
Bár Chile és Ausztrália a világ legnagyobb lítiumforrásai, az USA, Argentína és Kína is jelentős gyártók. A lítium piacát négy vállalat határozza meg: a Sociedad Química y Minera de Chile (Chile), a Talison (Ausztrália), a Chemetall (Németország) és az FMC (US). A lítium-karbonátot általában a bányászoktól a finomítókig - beleértve a fent felsoroltakat - három- vagy ötéves szerződésekben értékesítik, amelyek a folyékony vegyi anyagokat és a lítium-fémeket gyártják és forgalmazzák.
2017-ben a lítium (kerekített) világméretű termelése (az amerikai termelés kivételével) 43 ezer tonna volt.