Een overzicht van commerciële lithiumproductie

In decennia was commerciële lithiumproductie gebaseerd op minerale bronnen, zoals spodumene, petaliet en lepidoliet. Het opsporen van lithium uit dergelijke bronnen is echter aanzienlijk duurder dan het metaal uit lithium bevattende pekelwater uitzetten. In feite wordt het geschat dat de kosten van het extraheren van lithium uit hardrock dubbel zo groot zijn als het produceren van pekelen, en verklaart waarom de meeste dergelijke bronnen de laatste 20 jaar uit de markt zijn geprijsd.

Salarbrines kunnen worden beschreven als ondergrondse reservoirs die hoge concentraties opgeloste zouten bevatten, zoals lithium, kalium en natrium. Deze worden meestal onder het oppervlak van gedroogde lakebeds, bekend als salars, gevonden.

Het lithium uitpakken

Om lithium uit pekelwater te verwijderen, moeten de zoutrijke wateren eerst naar een oppervlakte worden verdampt in een reeks verdampingsvijvers waar zonneverdamping over een aantal maanden optreedt. Omdat salar pekelen natuurlijk op hoge hoogten en in gebieden met lage regenval optreden, is zonneverdamping een ideale en kosteneffectieve methode voor het precipiteren van zouten.

Kalium wordt vaak eerst geoogst uit vroege vijvers, terwijl later vijvers steeds hogere concentraties lithium hebben. Economische lithium bronzen bevatten normaal gesproken over een paar honderd delen per miljoen lithium tot en met 7000 ppm.

Wanneer het lithiumchloride in de verdampingsvijvers een optimale concentratie bereikt, wordt de oplossing gepompt naar een herstellingsinstallatie waarbij extractie en filtering ongewenst boor of magnesium verwijderd wordt.

Het wordt vervolgens behandeld met natriumcarbonaat (soda-as), waardoor lithiumcarbonaat wordt neergeslagen. Het lithiumcarbonaat wordt gefilterd, gedroogd en klaar voor afgifte. Overmatige restbronnen worden terug in de salar gepompt.

Lithiumcarbonaat is een stabiel wit poeder, dat een belangrijke tussenpersoon in de lithiummarkt is, omdat het omgezet kan worden in specifieke industriële zouten en chemicaliën, of verwerkt tot lithiummetaal.

Extractie van lithium uit spodumene en andere mineralen, in tegenstelling tot salar pekelbronnen, vereist een breed scala aan hydrometallurgische processen.

Galaxy Resources, die in Australië bijvoorbeeld mines spodumene ontginnen, verrukken en verhit eerst de erts in een roterende calcinerende oven om de lithiumkristalfase van alfa naar bèta om te zetten (een proces dat wordt genoemd vermindering). Hierdoor kan het lithium dat in de erts aanwezig is, door natrium worden verplaatst.

Het resulterende spodumeenconcentraat wordt gekoeld en gemalen in een fijn poeder alvorens met sulpherzuur te worden gemengd en opnieuw geroosterd.

Een verdikkingsfiltersysteem scheidt vervolgens afval uit de geconcentreerde drank, terwijl precipitatie magnesium en calcium uit deze oplossing verwijdert.

Ten slotte wordt sodaas toegevoegd en lithiumcarbonaat wordt gekristalliseerd, verwarmd, gefiltreerd en gedroogd als 99 procent zuiver lithiumcarbonaat.

Het maken van metaal

Het omzetten van lithium in metaalvorm wordt in een elektrolytische cel uitgevoerd met lithiumchloride.

Het chloride wordt gemengd met kaliumchloride in een verhouding van 55 procent lithiumchloride tot 45 procent kaliumchloride om een ​​gesmolten eutectische elektrolyt te produceren. Kaliumchloride wordt toegevoegd om de geleidbaarheid van het lithium te verhogen, terwijl de fusionstemperatuur wordt verlaagd.

Wanneer gesmolten en geelektrolyseerd bij ongeveer 450 ° wordt C-chloorgas bevrijd, terwijl gesmolten lithium op het oppervlak van de elektrolyt stijgt, verzamelen in gietijzeren behuizingen. Het pure geproduceerde lithium is verpakt in paraffine wax om oxidatie te voorkomen. De omzettingsgraad van lithiumcarbonaat naar lithiummetaal bedraagt ​​ongeveer 5. 3 tot 1.

Hoewel Chili en Australië de grootste lithiumbronnen ter wereld zijn, zijn de VS, Argentinië en China ook belangrijke producenten. De markt voor lithium wordt sterk gedomineerd door vier bedrijven: Sociedad Química y Minera de Chili (Chili), Chemetall (Duitsland), FMC (USA) en Talison (Australië). Litiumcarbonaat wordt over het algemeen verkocht op drie tot vijf jaar contracten van mijnwerkers aan raffinaderijen, waaronder die welke hierboven zijn vermeld, die downstream chemicaliën en lithiummetaal produceren en verkopen.

In 2012 schatte het Amerikaanse Geologische Onderzoek (USGS) de wereldwijde productie van lithium op 37.000 ton.

Terwijl het merendeel hiervan wordt gebruikt als zouten en chemicaliën, wordt slechts een kleine fractie - waarschijnlijk minder dan 10 procent - uiteindelijk geëlektrolyseerd en gebruikt als metaal.

Recycling van lithium is ook sterk gegroeid sinds Japan in 1992 de eerste recyclingcentrale voor lithium-ionbatterijen opende. In België, Duitsland, Japan, de VS en Canada kunnen alle fabrikanten nu batterijen verwerken voor hun lithium- en andere componenten.

Bronnen

Kunasz, Ihor. "Lithium Resources". Industriële Mineralen en Rotsen : Goederen, Markten en Gebruikers. Ed. Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, James M. Barker.
// www. segemar. gov. ar / bibliotecaintemin / litio / lithiumindminrocks. pdf
Barrett, Wayne T. en Bernard J. O'Neill Jr. "Herstel van lithium uit zoutoplossingen met behulp van zonneverdamping". Foote Mineral Company. Bron: Saltinstitute. org
// web. archief. org / web / 20090404023936 / // www. saltinstitute. org / content / download / 1089/6304