En oversikt over kommersiell litiumproduksjon

Lithium Americas 2013

Det meste av litium produseres kommersielt fra enten utvinning av litiumholdige salter fra underjordiske saltlake reservoarer eller utvinning av litiumholdig bergart, som spodumene. Litiumproduksjon fra leirekilder forventes å bli kommersielt levedyktig, men kanskje ikke før i 2022.

Litium er et metall som vanligvis brukes i batterier som de oppladbare som finnes i bærbare datamaskiner, mobiltelefoner og elektriske biler, så vel som i keramikk og glass. Det er det letteste metallet på jorden og er mykt nok til å kuttes med en kniv når det er i sin elementære form.

Behandling fra saltlake

Mye av litiumet som produseres i dag, utvinnes fra saltlake-reservoarer kalt salarer som ligger i høye områder i Bolivia, Argentina og Chile. For å utvinne litium fra saltlake må det saltrike vannet først pumpes til overflaten inn i en rekke store fordampningsdammer hvor solfordampning skjer over flere måneder.

Kalium høstes ofte først fra tidlige dammer, mens senere dammer har stadig høyere konsentrasjoner av litium. Økonomisk saltlake fra litium inneholder normalt alt fra noen få hundre deler per million (ppm) litium til oppover 7000 ppm.

Når litiumkloridet i fordampningsdammene når en optimal konsentrasjon, pumpes løsningen til et gjenvinningsanlegg hvor ekstraksjon og filtrering fjerner uønsket bor eller magnesium . Den behandles deretter med natriumkarbonat (soda), og utfeller dermed litiumkarbonat. Litiumkarbonatet filtreres deretter og tørkes. Overskytende saltlake pumpes tilbake i lønna.

Litiumkarbonat er et stabilt hvitt pulver som er et sentralt mellomledd i litiummarkedet fordi det kan omdannes til spesifikke industrielle salter og kjemikalier – eller bearbeides til rent litiummetall.

Bearbeiding fra mineraler

I motsetning til kilder til saltlake krever utvinning av litium fra spodumen, lepidolitt, petalitt, amblygonitt og eukryptitt et bredt spekter av prosesser. På grunn av mengden energiforbruk og materialer som kreves, er litiumproduksjon fra gruvedrift en mye mer kostbar prosess enn saltvannsutvinning, selv om disse mineralene har et høyere litiuminnhold enn saltvannet.

Av de fem mineralene er spodumen det mest brukte for litiumproduksjon. Etter at det er utvunnet, varmes spodumene opp til 2012 grader Fahrenheit og avkjøles deretter til 149 grader. Den blir deretter knust og stekt igjen, denne gangen med konsentrert svovelsyre. Til slutt tilsettes natriumkarbonat, eller soda, og det resulterende litiumkarbonatet krystalliseres, varmes opp, filtreres og tørkes.

Bearbeiding fra leire

Flere selskaper utforsker utvinning av litium fra leire i Nevada, bl.a Amerikansk litium og Noram Ventures. Selskapene tester ulike produksjonsmetoder, inkludert svovelsyreutvasking.

Gjør om litium til metall

Konvertering av litium til metall gjøres i en elektrolysecelle ved bruk av litiumklorid. Litiumkloridet blandes med kaliumklorid i et forhold på 55 % til 45 % for å produsere en smeltet eutektisk elektrolytt. Kaliumklorid tilsettes for å øke ledningsevnen til litiumet samtidig som fusjonstemperaturen senkes.

Når den smeltes og elektrolyseres ved omtrent 840 grader Farhenheit, frigjøres klorgass mens smeltet litium stiger til overflaten og samler seg i støpe- jern innhegninger. Det rene litium som produseres er pakket inn i parafinvoks for å forhindre oksidasjon. Omdannelsesforholdet mellom litiumkarbonat og litiummetall er omtrent 5,3 til 1.

Global litiumproduksjon

De topp fem land for litiumproduksjon i 2018 var Australia, Chile, Kina, Argentina og Zimbabwe. Australia produserte 51 000 tonn litium det året, de siste tallene er tilgjengelige for. Total global produksjon, unntatt USA, utgjorde 70 000 tonn.

De selskaper som produserer mest litium er Albemarle, Sociedad Quimica y Minera de Chile og FMC.