لعقود من الزمن ، اعتمد إنتاج الليثيوم التجاري على مصادر المعادن الخام مثل spodumene ، petalite ، و lepidolite. ومع ذلك ، فإن استخلاص الليثيوم من مثل هذه المصادر يكون أكثر تكلفة بكثير من استخلاص المعدن من المحاليل الملحية المحتوية على الليثيوم. في الواقع ، تقدر تكلفة استخلاص الليثيوم من الصخور الصلبة بما يعادل ضعف إنتاجها من المحاليل الملحية ، موضحًا لماذا تم تسعير معظم هذه المصادر خارج السوق منذ أوائل العقد الأول من القرن الحالي.
يمكن وصف محاليل ملحية سالار بأنها خزانات تحت الأرض تحتوي على تركيزات عالية من الأملاح الذائبة ، مثل الليثيوم والبوتاسيوم والصوديوم. توجد هذه عموما تحت سطح lakebeds المجففة ، والمعروفة باسم سالار.
تتم معالجة الليثيوم من المحاليل الملحية ، وسبودومين ، والطين.
معالجة من الماء المالح
من أجل استخراج الليثيوم من المحاليل الملحية ، يجب أولاً ضخ المياه الغنية بالملح إلى السطح في سلسلة من برك التبخير حيث يحدث التبخر الشمسي على مدى عدد من الأشهر. ولما كانت المحاليل الملحية للذوبان تحدث بشكل طبيعي على ارتفاعات عالية ـ وفي المناطق ذات الأمطار المنخفضة ـ فإن التبخر الشمسي هو طريقة مثالية وفعالة من حيث التكلفة للأملاح المترسبة.
غالبا ما يتم حصاد البوتاسيوم لأول مرة من البرك الأولى ، في حين أن البرك المتأخرة لها تركيزات عالية بشكل متزايد من الليثيوم. تحتوي المحاليل الإقتصادية ذات المصدر الليثيوم عادةً في أي مكان من بضع مئات من الأجزاء لكل مليون من الليثيوم إلى أعلى من 7000 جزء في المليون.
عندما يصل كلوريد الليثيوم الموجود في أحواض التبخير إلى تركيز أمثل ، يتم ضخ المحلول إلى محطة استعادة حيث يقوم الاستخراج والترشيح بإزالة أي بورون أو مغنيسيوم غير مرغوب فيهما . ثم يتم معالجتها بكربونات الصوديوم (رماد الصودا) ، وبالتالي ترسب كربونات الليثيوم. يتم تصفية كربونات الليثيوم ، وتجفيفها ، وجاهزة للتسليم.
يتم ضخ المحاليل الملحية المتبقية الزائدة في المرسل.
كربونات الليثيوم هو مسحوق أبيض مستقر ، وهو وسيط رئيسي في سوق الليثيوم لأنه يمكن تحويله إلى أملاح صناعية محددة ومواد كيميائية ، أو معالجتها إلى معدن الليثيوم.
تجهيز من Spodumene
على النقيض من مصادر محلول ملحي salar ، يتطلب استخراج الليثيوم من spodumene والمعادن الأخرى مجموعة واسعة من العمليات الهيدرولوجية.
على سبيل المثال ، تقوم شركة جالاكسي ريسورسز ، التي تقوم بتصنيع ألغام spodumene المستخرجة في أستراليا ، أولاً بسحق وتسخين الركاز في فرن التكليس الدوار من أجل تحويل طور البلورة الليثيوم من ألفا إلى بيتا (وهي عملية يشار إليها بالتدوير ). هذا يسمح للليثيوم الموجود في الخام أن يتم تهجيره بواسطة الصوديوم. يتم تبريد تركيز spodumene الناتج إلى مسحوق ناعم قبل خلطه بحمض الكبريت وتحميصه مرة أخرى. ثم يقوم نظام التصفية المكثف بفصل النفايات من الخمور المركزة ، في حين يزيل الترسيب المغنيسيوم والكالسيوم من هذا المحلول.
وأخيرا ، يضاف رماد الصودا وكربونات الليثيوم تبلور ، وتسخن ، وتصفيتها وتجفيفها كالكربون الليثيوم النقي بنسبة 99 في المائة.
تجهيز من الطين
هناك مجموعة واسعة من الطرق الممكنة لاستخراج الليثيوم من الطين.
يعتمد اختيار النهج الذي يجب اتباعه على طبيعة المادة الخام المحددة التي يتم النظر فيها. على الرغم من استخدام العديد من عمليات استخلاص الليثيوم ، فقد تم تطوير معظم العمليات الحالية للمواد الخام pegmatite وقد لا تكون فعالة تماما لاستخراج الليثيوم من المواد تغذية الطين. وقد حققت دراسات مكتب المناجم في تحميص الجبس والجير مشوي كلوريد لاستخراج الليثيوم من spodumene و amblygonite.
التقنيات التي يتم استكشافها لاستخراج الليثيوم من الطين تشمل تفصيل المياه ، المعالجة المائية ، رشح الحمض ، رش المياه بالحامض ، رش المياه بالمياه القلوية ، رشح تحميص الكبريتات ، تحلية مياه التحميص بالكلوريد ، رش المياه بالمواد الكاشفة المتعددة . ومع ذلك ، على الرغم من الاختبار ، لم يثبت الطين حتى الآن أنه قابل للتطبيق ، ولا يتم تنفيذه تجارياً.
في النهاية ، استخلاص الليثيوم من المحلول الملحي رخيص ولكن بطيء ، فالسودوميني غالي الثمن ولكنه سريع ، والصلصال لم يثبت بعد تجارياً على نطاق واسع. هناك تقنيات جديدة لاستخراج الليثيوم يتم النظر إليها (بما في ذلك الترشيح ، واستخلاص المذيبات ، واستخراج الطاقة الحرارية الأرضية ، والتحليل الكهربائي) ، ولكن النتائج غير حاسمة للغاية لاستخدامها تجاريًا.
تحول الليثيوم إلى معدن
يتم تحويل الليثيوم إلى معدن في خلية إلكتروليتية باستخدام كلوريد الليثيوم.
يتم خلط كلوريد مع كلوريد البوتاسيوم بنسبة 55 في المئة كلوريد الليثيوم إلى 45 في المئة كلوريد البوتاسيوم من أجل إنتاج المنحل بالكهرباء المنصهر المنصهر. يضاف كلوريد البوتاسيوم لزيادة موصلية الليثيوم مع خفض درجة حرارة الانصهار.
عندما يتم تنصهرها وتحللها بالكهرباء عند حوالي 450 درجة مئوية ، يتم تحرير غاز الكلور ، بينما يرتفع الليثيوم المنصهر إلى سطح الإلكتروليت ، ويتجمع في حاويات من الحديد . يتم تغليف الليثيوم النقي في شمع البارافين لمنع الأكسدة. نسبة التحويل من كربونات الليثيوم إلى معدن الليثيوم حوالي 5.3 إلى 1.
إنتاج الليثيوم العالمية
على الرغم من أن تشيلي وأستراليا هما أكبر مصادر الليثيوم في العالم ، فإن الولايات المتحدة والأرجنتين والصين هي أيضاً منتجة رئيسية. وتهيمن أربع شركات على سوق الليثيوم بشدة: سوسيداداد كويميكا إي مينيرا دي تشيلي (شيلي) ، تاليسون (أستراليا) ، شيمتال (ألمانيا) ، إف إم سي (الولايات المتحدة). وتباع كربونات الليثيوم عمومًا بعقود من ثلاثة إلى خمسة أعوام من عمال المناجم إلى مصافي التكرير ، بما في ذلك تلك المذكورة أعلاه ، التي تنتج وتسوق المواد الكيميائية في اتجاه مجرى النهر ومعدن الليثيوم.
في عام 2017 ، بلغ الإنتاج العالمي (المستدير) من الليثيوم (باستثناء الإنتاج الأمريكي) 43 ألف طن متري.