Yleiskatsaus kaupalliseen litiumparistoon

Kaupallinen litiumatuotanto perustui vuosikymmeniä mineraalimalmien lähteisiin, kuten spodumeeniin, peteliittiin ja lepidoliittiin. Litiumin uuttaminen tällaisista lähteistä on kuitenkin huomattavasti kalliimpaa kuin metallin uuttaminen litiumia sisältävistä suolavedestä. Itse asiassa on arvioitu, että kalliokivestä peräisin olevan litiumin talteenoton kustannukset ovat kaksinkertaiset verrattuna suolaveden tuottamiseen, mistä syystä useimmat tällaiset lähteet on hinnoiteltu markkinoilta viimeisten 20 vuoden aikana.

Saler-suolavedet voidaan kuvata maanalaisiksi säiliöiksi, jotka sisältävät suuria liuenneiden suolojen pitoisuuksia, kuten litiumia, kaliumia ja natriumia. Nämä löytyvät yleisesti kuivattujen järviperäisten pintojen alapuolella, jotka tunnetaan nimellä salar.

Litiumin puraaminen

Litiumin purkamiseksi suolavedestä on ensin pumpattava suolapitoiset vedet pinnalle sarjaan haihdutusaltaita, joissa aurinko haihtuu useita kuukausia. Koska salar-suolavesi esiintyy luonnollisesti suurilla korkeuksilla ja alueilla, joilla on vähäinen sademäärä, aurinko haihtuminen on ihanteellinen ja kustannustehokas menetelmä suolan saostamiseksi.

Kaliumia korjataan usein varhaisimmista lampeista, kun taas lammikoissa on yhä korkeampia pitoisuuksia. Taloudelliset litiumlähdevedet sisältävät normaalisti muutamia satoja miljoonasosaa litiumia ylöspäin 7000ppm.

Kun haihdutusaltaiden litiumkloridi saavuttaa optimaalisen pitoisuuden, liuos pumpataan talteenottolaitokseen, jossa uutto ja suodatus poistavat minkä tahansa ei-toivotun boorin tai magnesiumin.

Sitten sitä käsitellään natriumkarbonaatilla (kalsinoitu sooda), jolloin saostuu litiumkarbonaatti. Litiumkarbonaatti suodatetaan, kuivataan ja valmis toimitettavaksi. Jäljelle jääneet suolavedet pumpataan takaisin salariin.

Litiumkarbonaatti on pysyvä valkoinen jauhe, joka on keskeinen välittäjä litiummarkkinoilla, koska se voidaan muuntaa erityisiksi teollisuuiksi ja kemikaaleiksi tai jalostaa litiummetalliksi.

Spodumeenin ja muiden mineraalien litiumin ekstraktio, toisin kuin Salar-suolaliuoslähteet, vaatii laajan valikoiman hydrometallurgisia prosesseja.

Galaxy Resources, joka kaivelee esimerkiksi Australiassa louhittua spodumeenia, murskaa ja lämmittää ensin malmin pyörivässä kalsinointiuunissa litiumkidefaasin muuttamiseksi alfa-beetasta (prosessi, jota kutsutaan vähennykseksi). Tämä mahdollistaa malmissa läsnä olevan litiumin siirtymisen natriumin avulla.

Tuloksena oleva spodumeenikonsentraatti jäähdytetään ja jauhetaan hienoksi jauheeksi, ennen kuin se sekoitetaan sulferiinihapon kanssa ja paahdetaan uudelleen.

Tällöin sakeuttamisaine suodatinjärjestelmä erottaa jätteet väkevästä liuoksesta, kun taas saostuminen poistaa magnesiumin ja kalsiumin tästä liuoksesta.

Lopuksi lisätään soodaa ja litiumkarbonaattia kiteytetään, kuumennetaan, suodatetaan ja kuivataan 99-prosenttisesti puhdas litiumkarbonaatti.

Säilyttäminen metalliin

Litiumin muuntaminen metallimuodoksi tapahtuu elektrolyysikennossa käyttäen litiumkloridia.

Kloridia sekoitetaan kaliumkloridin kanssa 55-prosenttisen litiumkloridin ja 45-prosenttisen kaliumkloridin suhteen sulan eutektisen elektrolyytin tuottamiseksi. Kaliumkloridia lisätään litiumin johtavuuden lisäämiseksi laskemalla samalla fuusiolämpötilaa.

Kun sulatetaan ja elektrolysoidaan noin 450

° C: n kloorikaasulla, vapautuu, kun sula litium nousee elektrolyytin pinnalle keräämällä valurautakoteloihin. Valmistettu puhdasta litiumia kääritään parafiinivahaun hapettumisen estämiseksi. Litiumkarbonaatin ja litiummetallin muuntosuhde on noin 5,3-1. Vaikka Chile ja Australia ovat maailman suurimmat litiumlähteet, myös Yhdysvallat, Argentiina ja Kiina ovat merkittäviä tuottajia. Litiumin markkinoita hallitsevat voimakkaasti neljä yritystä: Sociedad Química y Minera de Chile (Chile), Chemetall (Saksa), FMC (USA) ja Talison (Australia). Litiumkarbonaattia myydään yleensä kolmesta viiteen vuoteen sopimuksista kaivostyöläisistä jalostamoihin, mukaan lukien edellä luetellut, jotka valmistavat ja markkinoivat loppupään kemikaaleja ja litiummetallia.

US Geological Survey (USGS) arvioi vuonna 2012, että litiumin globaali tuotanto on yli 37 000 tonnia.

Vaikka suurin osa tätä käytetään suoloina ja kemikaaleina, vain pieni osa - todennäköisesti alle 10 prosenttia - lopulta elektrolysoidaan ja käytetään metallina.

Litiumin kierrätys on myös kasvanut huomattavasti, koska Japani avasi ensimmäisen litiumioniakun kierrätyslaitoksen vuonna 1992. Belgian, Saksan, Japanin, Yhdysvaltojen ja Kanadan laitokset voivat nyt käsitellä kaikkia litium- ja muita komponenttejaan käyttäviä akkuja.

Lähteet

Kunasz, Ihor. "Litiumresurssit".

Teollisuusmineraalit ja kalliot : hyödykkeet, markkinat ja käyttäjät. Painos Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, James M. Barker. // www. segemar. gov. AR / bibliotecaintemin / LITIO / lithiumindminrocks. pdf
Barrett, Wayne T. ja Bernard J. O'Neill Jr. "Litiumin talteenotto suolaveden suolavedestä käyttäen auringon haihtumista". Foote Mineral Company. Lähde: Saltinstitute. org
// web. arkisto. org / web / 20090404023936 / // www. saltinstitute. org / content / lataa / 1089/6304