Decenijama, proizvodnja komercijalnih litija se oslanjala na izvore mineralne rude kao što su podumene, petalit i lepidolit. Međutim, ekstrakcija litijuma iz takvih izvora je znatno skuplja od ekstrakcije metala iz slanova koji sadrže litijum. U stvari, trošak izdvajanja litijuma od tvrdog kamena procjenjuje se da je duplo veći od proizvodnje slanog rastvora, objašnjavajući zašto je većina takvih izvora cijenjena van tržišta od ranih 2000-ih godina.
Rastvorine salara se mogu opisati kao podzemne rezervoare koje sadrže visoke koncentracije rastvorenih soli, kao što su litijum, kalijum i natrijum. Ovi se uglavnom nalaze ispod površine sušenih lakebeda, poznatih kao salari.
Litijum se obrađuje iz slanog, podumena i gline.
Obrada od slanine
Da bi se litijum izvadio iz slatkiša, vode bogate soli moraju prvo da se pumpaju na površinu u niz isparivačkih jezera u kojima se tokom nekoliko mjeseci pojavljuje sunčeva isparenja. Budući da se rastvori salara prirodno javljaju na velikim nadmorskim visinama - iu područjima slabih padavina - solarna isparavanja je idealna i ekonomična metoda za precipitaciju soli.
Kalijum se često prvo beru iz ranih jezera, a kasnije u jezerima ima sve veće koncentracije litijuma. Ekonomični rastvori litijumskog izvora normalno sadrže bilo gde od nekoliko stotina delova na milijun litija do više od 7,000 ppm.
Kada litijum hlorid u bazama za isparavanje dostigne optimalnu koncentraciju, rastvor se pumpa u postrojenje za oporavak, gde ekstrakcija i filtriranje uklanjaju neželjeni bor ili magnezijum . Zatim se tretira natrijum karbonatom (soda pepeo), čime se precipitira litijum karbonat. Litijum karbonat se filtrira, osuši i spremni za isporuku.
Prekomerne rezidualne slane rastvorene su u salar.
Litijum karbonat je stabilan beli prah, koji je ključni posrednik na tržištu litijuma, jer se može pretvoriti u specifične industrijske soli i hemikalije, ili preraditi u litijum-metal.
Obrada iz Spodumena
Za razliku od izvora salara, ekstrakcija litija iz podumena i drugih minerala zahteva širok spektar hidrometalurških procesa.
Na primer, Galaxy Resources, koji minima podumene mined u Australiji, prvo sruši i zagreva rudu u rotacionoj peći za kalcifikaciju kako bi pretvorio fazu litijum-kristala iz alfa na beta (proces koji se naziva " dekrepitacija" ). Ovo omogućava da litijum koji je prisutan u rudi treba premestiti natrijumom. Rezultujući podumenski koncentrat se ohladi i mleveni u fini prah, pre nego što se pomeša sa sulfonskom kiselinom i ponovo se peče. Sistem za zgušnjavanje filtrira tada odvajajući otpad iz koncentrovane tečnosti, a padavina uklanja magnezijum i kalcijum iz ovog rastvora.
Konačno, doda se soda, a litijum karbonat se kristališe, zagreva, filtrira i osuši kao 99% čistog litijum karbonata.
Obrada od gline
Dostupan je širok spektar pristupa za uklanjanje litijuma od gline.
Izbor pristupa koji sledi zavisi od prirode specifičnog sirovina koji se razmatra. Iako su korišćeni mnogi procesi ekstrakcije litijuma, većina postojećih procesa je razvijena za sirovine pegmatita i možda ne može biti potpuno efikasna za ekstrakciju litijuma iz materijala za gnoj. Istraživanje Biroa rudnika istražilo je pečenje krečnjaka i hlorida za ekstrakciju litija iz podumena i ambligonita.
Tehnike koje se istražuju za ekstrakciju litijuma iz gline uključuju razdvajanje vode, hidrotermalni tretman, ispuštanje kiseline, ispuštanje kisele vode, alkalno pražnjenje vode za pražnjenje, izlučivanje pražnjenja sulfata, hloridno pražnjenje vode i razblaživanje vode sa višestrukim reagensom . Međutim, uprkos testiranju, glina još nije dokazala da je trošak održiv i ne vrši se komercijalno.
Na kraju, ekstrakcija litijuma iz slanog je jeftina, ali sporo, podomene su skupe, ali brze, a glina još nije komercijalno dokazana na skali. Postoje mračne nove tehnologije za ekstrakciju litija (uključujući ispuštanje, ekstrakciju rastvarača, ekstrakciju geotermalne vode i elektrolizu), ali su nalazi suviše neodređeni da se koriste komercijalno.
Pretvaranje litijuma u metal
Pretvaranje litijuma u metal se vrši u elektrolitskoj ćeliji koristeći litijum hlorid.
Hlorid se pomeša sa kalijum hloridom u odnosu od 55% litijum hlorida do 45% kalijum hlorida kako bi se proizvela rastopljen eutektični elektrolit. Dodaje se kalijum hlorid kako bi se povećala provodljivost litijuma i smanjila temperatura fuzije.
Kada se spoji i elektrolizuje na oko 450 ° C, gas hlora se oslobađa, dok se staljeni litijum podiže na površinu elektrolita, prikupljajući u kućištima od livenog gvožđa . Čisti proizvedeni litijum je umotan u parafinski vosak kako bi se sprečila oksidacija. Pretvorbeni odnos litijum karbonata u litijum metal je oko 5,3 do 1.
Globalna proizvodnja litijuma
Iako su Čile i Australija najveći svetski izvori litija, SAD, Argentina i Kina su takođe glavni proizvođači. Na tržištu litijuma dominiraju četiri kompanije: Sociedad Química y Minera de Chile (Čile), Talison (Australija), Chemetall (Nemačka) i FMC (SAD). Litijum karbonat se generalno prodaje na tri do petogodišnjim ugovorima od rudara do rafinerije, uključujući i one navedene gore, koje proizvode i plasiraju nizvodne hemikalije i litijum metale.
U 2017. godini (zaokružena) svetska proizvodnja litijuma (isključujući američku proizvodnju) iznosila je 43 hiljade metričkih tona.