Una panoramica della produzione di litio commerciale

Una panoramica della produzione di litio commerciale
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Per decenni, la produzione di litio commerciale si è basata su fonti minerali minerali come spodumene, petalite e lepidolite. L'estrazione del litio da tali fonti, tuttavia, è significativamente più costosa rispetto all'estrazione del metallo da lattine contenenti litio. Infatti, si stima che il costo dell'estrazione del litio dalla roccia dura sia doppio rispetto a quello della produzione di brine, spiegando perché la maggior parte di tali fonti siano state prese dal mercato negli ultimi 20 ann

Per decenni, la produzione di litio commerciale si è basata su fonti minerali minerali come spodumene, petalite e lepidolite. L'estrazione del litio da tali fonti, tuttavia, è significativamente più costosa rispetto all'estrazione del metallo da lattine contenenti litio. Infatti, si stima che il costo dell'estrazione del litio dalla roccia dura sia doppio rispetto a quello della produzione di brine, spiegando perché la maggior parte di tali fonti siano state prese dal mercato negli ultimi 20 anni.

Estrazione del litio

Per estrarre il litio da salamoia, le acque ricche di sale devono essere pompate prima sulla superficie in una serie di stagni di evaporazione dove l'evaporazione solare avviene per un certo numero di mesi. Poiché le saline salare si verificano naturalmente ad alta quota e in aree di scarsa precipitazione, l'evaporazione solare è un metodo ideale e conveniente per precipitare sali.

Il potassio è spesso raccolto prima dagli stagni precoci, mentre gli stagni successivi hanno sempre più alte concentrazioni di litio. Le lattine economiche a base di litio normalmente contengono da qualche centinaia di pezzi per milione di litio fino a oltre 7000 pppm.

Quando il cloruro di litio negli stagni di evaporazione raggiunge una concentrazione ottimale, la soluzione viene pompata in un impianto di recupero in cui l'estrazione e il filtraggio rimuovono qualsiasi boro o magnesio indesiderato.

Viene quindi trattato con carbonato di sodio (soda cenere), precipitando così il carbonato di litio. Il carbonato di litio viene filtrato, essiccato e pronto per la consegna. Le eccedenze di residui superiori vengono pompati nel salare.

Il carbonato di litio è una polvere bianca stabile, che è un intermediario chiave nel mercato del litio perché può essere convertito in sali e sostanze chimiche specifiche industriali o trasformato in metallo di litio.

L'estrazione di litio da spodumene e da altri minerali, in contrasto con le sorgenti salate di salamoia, richiede una vasta gamma di processi idrometallurgici.

Forze galassiose, che minano spodumene minato in Australia, ad esempio, prima schiaccia e riscalda il minerale in un forno calcinante rotante per convertire la fase cristallina di litio da alfa a beta (un processo denominato decrepimento). Ciò consente al litio presente nel minerale di essere spostato da sodio.

Il concentrato di spodumene risultante viene raffreddato e macinato in una polvere fine prima di essere mescolato con acido solforico e arrostito di nuovo.

Un sistema di filtrante di thickener quindi separa i rifiuti dal liquido concentrato, mentre la precipitazione rimuove il magnesio e il calcio da questa soluzione.

Infine, viene aggiunta la cenere di sodio e il carbonato di litio viene cristallizzato, riscaldato, filtrato e asciugato come 99% di puro carbonato di litio.

Fabbricazione in metallo

La trasformazione del litio in forma metallica avviene in una cella elettrolitica usando cloruro di litio.

Il cloruro è miscelato con cloruro di potassio in un rapporto di 55 percento di litio cloruro al 45% di cloruro di potassio per produrre un elettrolito eutettico fuso. Il cloruro di potassio viene aggiunto per aumentare la conducibilità del litio mentre abbassa la temperatura di fusione.

Quando viene fuso ed elettrolizzato a circa 450

° C il cloro viene liberato mentre il litio fuso sale alla superficie dell'elettrolito, raccogliendo in scatole di ghisa. Il litio puro prodotto è avvolto in cera di paraffina per evitare l'ossidazione. Il rapporto di conversione del carbonato di litio al metallo di litio è di circa 5. 3 a 1. Anche se Cile e Australia sono le più grandi fonti di litio al mondo, gli Stati Uniti, l'Argentina e la Cina sono anche i principali produttori. Il mercato del litio è fortemente dominato da quattro società: Sociedad Química y Minera de Chile (Cile), Chemetall (Germania), FMC (USA) e Talison (Australia). Il carbonato di litio è generalmente venduto da contratti da tre a cinque anni da minatori a raffinatori, compresi quelli sopra elencati, che producono e commercializzano prodotti chimici a valle e metalli di litio.

Nel 2012 l'US Geological Survey (USGS) ha stimato la produzione mondiale di litio a oltre 37.000 tonnellate.

Mentre la maggior parte di questo viene utilizzato come sali e sostanze chimiche, solo una piccola frazione - probabilmente, meno del 10 percento - è in ultima analisi elettrolita e usata come metallo.

Il riciclaggio del litio è notevolmente cresciuto anche dal momento che il Giappone ha aperto il primo impianto per la riciclaggio di batterie agli ioni di litio nel 1992. Le installazioni in Belgio, Germania, Giappone, Stati Uniti e Canada possono ora tutte le batterie per il loro litio e altri componenti.

Fonti

Kunasz, Ihor "Risorse al Litio".

Minerali industriali e rocce : merci, mercati e utenti. Ed. Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, James M. Barker. // www. segemar. gov. ar / bibliotecaintemin / litio / lithiumindminrocks. pdf
Barrett, Wayne T. e Bernard J. O'Neill Jr. "Recupero di litio da brine saline usando l'evaporazione solare". Foote Mineral Company. Fonte: Saltinstitute. org
// web. archivio. org / web / 20090404023936 / // www. saltinstitute. org / content / download / 1089/6304