En oversikt over kommersiell litiumproduksjon

I flere tiår var kommersiell litiumproduksjon avhengig av mineralmalmkilder som spodumene, petalitt og lepidolitt. Utvinning av litium fra slike kilder er imidlertid betydelig dyrere enn å ekstrahere metallet fra litiumholdige saltvann. Faktisk er det anslått at kostnadene ved utvinning av litium fra hardrock er dobbelt så stor som å produsere fra saltlake, og forklarer hvorfor de fleste slike kilder har blitt priset ut av markedet de siste 20 årene.

Salarbrines kan beskrives som underjordiske reservoarer som inneholder høye konsentrasjoner av oppløste salter, slik som litium, kalium og natrium. Disse er vanligvis funnet under overflaten av tørket lakebeds, kjent som salarer.

Utvinning av litium

For å trekke ut litium fra saltlake, må det saltrike vannet først pumpes til overflaten i en serie av fordampningsdammer hvor solens fordamping skjer i løpet av flere måneder. Fordi salarbrines naturlig forekommer i høye høyder og i områder med lav nedbør, er solavdamping en ideell og kostnadseffektiv metode for utfelling av salter.

Kalium blir ofte først høstet fra tidlige dammer, mens senere dammer har stadig høyere konsentrasjoner av litium. Økonomiske litiumkilder inneholder vanligvis fra et par hundre deler per million litium til opptil 7000 ppm.

Når litiumkloridet i fordampningsdammer når en optimal konsentrasjon, pumpes løsningen til et gjenvinningsanlegg hvor utvinning og filtrering fjerner uønsket bor eller magnesium.

Det blir deretter behandlet med natriumkarbonat (soda) og derved utfelt litiumkarbonat. Litiumkarbonatet blir filtrert, tørket og klar til levering. Overflødige rester av brønner pumpes tilbake inn i salen.

Litiumkarbonat er et stabilt hvitt pulver, som er nøkkelformidler på litiummarkedet fordi det kan omdannes til spesifikke industrisalter og kjemikalier, eller bearbeides til litiummetall.

Ekstraksjon av litium fra spodumene og andre mineraler, i motsetning til salarbrine kilder, krever et bredt spekter av hydrometallurgiske prosesser.

Galaxy Resources, som mines spodumene mines i Australia, for eksempel, knuses og oppvarmer malmen først i en roterende kalsinovn for å konvertere litiumkrystallfasen fra alfa til beta (en prosess referert til som decrepitation). Dette gjør at litium til stede i malmen kan forskyves av natrium.

Det resulterende spodumenkoncentratet avkjøles og formales til et fint pulver før det blandes med sulpherinsyre og ristes på nytt.

Et fortykningsmiddelfilter separerer deretter avfall fra den konsentrerte væsken, mens utfelling fjerner magnesium og kalsium fra denne løsningen.

Til slutt tilsettes soda, og litiumkarbonat krystalliseres, oppvarmes, filtreres og tørkes som 99 prosent rent litiumkarbonat.

Gjør det til metall

Konvertering av litium til metallform gjøres i en elektrolytisk celle ved bruk av litiumklorid.

Kloridet blandes med kaliumklorid i et forhold på 55 prosent litiumklorid til 45 prosent kaliumklorid for å fremstille en smeltet eutektisk elektrolytt. Kaliumklorid tilsettes for å øke ledningsevnen av litium mens fusjonstemperaturen senkes.

Ved smelting og elektrolysering ved ca. 450

° frigjøres C klorgass mens smeltet litium stiger til overflaten av elektrolytten og samler seg i støpejernsinnkapslinger. Det rene litiumproduktet er pakket inn i parafinvoks for å forhindre oksidasjon. Omdannelsesforholdet mellom litiumkarbonat og litiummetall er ca. 5,3 til 1,99. Selv om Chile og Australia er verdens største litiumkilder, er USA, Argentina og Kina også store produsenter. Markedet for litium domineres sterkt av fire selskaper: Sociedad Química y Minera de Chile (Chile), Chemetall (Tyskland), FMC (USA) og Talison (Australia). Litiumkarbonat blir vanligvis solgt på tre til fem års kontrakter fra gruvearbeidere til raffinaderier, inkludert de som er nevnt ovenfor, som produserer og markedsfører nedstrøms kjemikalier og litiummetall. I 2012 estimerte US Geological Survey (USGS) global produksjon av litium til over 37 000 tonn.

Selv om det meste av dette brukes som salter og kjemikalier, blir det bare en liten brøkdel - sannsynligvis mindre enn 10 prosent - til slutt elektrolysert og brukt som metall.

Gjenvinning av litium har også vokst vesentlig siden Japan åpnet det første resirkuleringsanlegget for litiumionbatterier i 1992. Fasilitetene i Belgia, Tyskland, Japan, USA og Canada kan nå alle behandle batterier for deres litium og andre komponenter.

Kilder

Kunasz, Ihor. "Lithium Resources".

Industrielle mineraler og bergarter

: Råvarer, markeder og brukere. Ed. Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, James M. Barker. // www. segemar. gov. ar / bibliotecaintemin / Litio / lithiumindminrocks. pdf Barrett, Wayne T. og Bernard J. O'Neill Jr. "Gjenoppretting av litium fra saltvannskilder ved bruk av solenergifordampning". Foote Mineral Company. Kilde: Saltinstitute. org
// web. arkivet. org / web / 20090404023936 / // www. saltinstitute. org / innhold / nedlasting / 1089/6304