數十年來,商業鋰生產依賴於礦石來源,如鋰輝石,花崗岩和鋰雲母。 然而,從這些來源中提取鋰比從含鋰鹽水中提取金屬要昂貴得多。 事實上,從硬岩中提取鋰的成本估計是鹽水生產的兩倍,解釋了為什麼大多數此類資源自21世紀初以來已被定價出市。
撒拉鹽水可以被描述為含有高濃度溶解鹽(如鋰,鉀和鈉)的地下儲層。 這些通常被發現在被稱為撒拉族的干燥湖床表面之下。
鋰由鹽水,鋰輝石和粘土加工而成。
處理從鹽水
為了從鹽水中提取鋰,富含鹽的水必須首先被泵入地表,形成一系列蒸發池,太陽能蒸發在幾個月內發生。 由於鹽水鹵水天然存在於高海拔地區和低降雨量地區,因此太陽蒸發是沉澱鹽類的理想且具有成本效益的方法。
鉀通常首先從早期的池塘中收穫,而後期的池塘中鋰的濃度越來越高。 經濟的鋰源鹵水通常含有從百萬分之幾到百萬分之七百的鋰。
當蒸發池中的氯化鋰達到最佳濃度時,將溶液泵入回收裝置,在該裝置中萃取和過濾除去任何不需要的硼或鎂 。 然後用碳酸鈉(蘇打灰)處理,從而沉澱碳酸鋰。 將碳酸鋰過濾,乾燥並準備好輸送。
剩餘的多餘鹽水被泵入水中。
碳酸鋰是一種穩定的白色粉末,它是鋰市場的關鍵媒介,因為它可以轉化為特定的工業鹽和化學品,或加工成鋰金屬。
加工來自鋰輝石
與鹽水鹵水源相比,鋰輝石和其他礦物中的鋰提取需要各種濕法冶金工藝。
例如,在澳大利亞開採鋰輝石的銀河資源首先在旋轉煅燒窯中粉碎和加熱礦石,以便將鋰晶體相從α轉化為β(一種稱為爆裂的過程)。 這可以使礦石中的鋰被鈉置換。 將所得的鋰輝石濃縮物冷卻並研磨成細粉末,然後與硫酸混合併再次烘烤。 一個增稠器 - 過濾器系統然後從濃縮液中分離廢物,同時沉澱從該溶液中除去鎂和鈣。
最後,加入蘇打灰並結晶碳酸鋰,加熱,過濾並以99%純度的碳酸鋰乾燥。
從粘土處理
從粘土中提取鋰可能有多種方法。
選擇採用哪種方法取決於所考慮的特定原材料的性質。 儘管已經使用了許多鋰提取工藝,但目前大多數工藝已經開髮用於偉晶岩原料,並且可能不能完全有效地從粘土原料中提取鋰。 礦業局研究調查了石膏 - 石膏焙燒和氯化物焙燒,以從鋰輝石和鎂橄欖石中提取鋰。
探索從粘土中提取鋰的技術包括水解,水熱處理,酸浸,酸洗水浸,鹼性焙燒 - 水浸,硫酸鹽焙燒 - 水浸,氯化物焙燒 - 水浸和多試劑焙燒 - 水浸。 然而,儘管進行了測試,粘土還沒有被證明是成本可行的,並且沒有在商業上進行。
最後,從鹽水中提取鋰很便宜,但速度很慢,鋰輝石價格昂貴但速度很快,並且粘土在規模上尚未得到商業驗證。 目前正在研究一些破壞性的新型鋰萃取技術(包括浸出,溶劑萃取,地熱萃取和電解),但研究結果太不確定,無法在商業上使用。
將鋰轉變為金屬
將鋰轉化為金屬是在使用氯化鋰的電解池中完成的。
氯化物與氯化鉀以55%氯化鋰與45%氯化鉀的比例混合,以產生熔融共晶電解質。 加入氯化鉀以提高鋰的電導率,同時降低熔化溫度。
當在約450 ℃下熔融並電解時,釋放氯氣,而熔融鋰上升至電解質表面,收集在鑄鐵罩中。 所產生的純鋰用石蠟包裹以防止氧化。 碳酸鋰與鋰金屬的轉化率約為5.3至1。
全球鋰產量
儘管智利和澳大利亞是全球最大的鋰資源,但美國,阿根廷和中國也是主要生產國。 鋰的市場主要由四家公司:智利的SociedadQuímicay Minera de(智利),Talison(澳大利亞),Chemetall(德國)和FMC(美國)主導。 碳酸鋰一般以三到五年的時間從礦工到煉油廠銷售,包括上述那些生產和銷售下游化學品和鋰金屬的煉油廠。
2017年,全球(全球)鋰產量(不包括美國產量)達43,000公噸。