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Kommerzielle Lithiumproduktion und Abbau von Lithium

Kommerzielle Lithiumproduktion und Abbau von Lithium

Das meiste Lithium wird kommerziell entweder durch Extraktion von lithiumhaltigen Salzen aus unterirdischen Solereservoirs oder durch Abbau von lithiumhaltigem Gestein wie Spodumen hergestellt. Die Lithiumproduktion aus Tonquellen wird voraussichtlich wirtschaftlich rentabel, wenn auch möglicherweise erst 2022.

Lithium ist ein Metall, das üblicherweise in Batterien wie den wiederaufladbaren in Laptops, Mobiltelefonen und Elektroautos sowie in Keramik und Glas verwendet wird. Es ist das leichteste Metall der Erde und weich genug, um in seiner elementaren Form mit einem Messer geschnitten zu werden.

 

Verarbeitung aus Salzlake

Ein Großteil des heute produzierten Lithiums wird aus Salzreservoirs gewonnen, die als Salare bezeichnet werden und sich in hoch gelegenen Gebieten Boliviens, Argentiniens und Chiles befinden. Um Lithium aus Salzlaken zu gewinnen, muss das salzreiche Wasser zunächst an die Oberfläche in eine Reihe großer Verdunstungsteiche gepumpt werden, in denen die Sonnenverdunstung über mehrere Monate erfolgt.

Kalium wird oft zuerst aus frühen Teichen geerntet, während spätere Teiche zunehmend hohe Lithiumkonzentrationen aufweisen. Wirtschaftliche Lithiumquellen-Sole enthält normalerweise einige hundert ppm (ppm) Lithium bis über 7.000 ppm.

Wenn das Lithiumchlorid in den Verdampfungsteichen eine optimale Konzentration erreicht, wird die Lösung zu einer Rückgewinnungsanlage gepumpt, wo durch Extraktion und Filterung unerwünschtes Bor oder Magnesium entfernt wird. Es wird dann mit Natriumcarbonat (Soda) behandelt, wodurch Lithiumcarbonat ausgefällt wird. Das Lithiumcarbonat wird dann filtriert und getrocknet. Überschüssige Restsole wird in den Salar zurückgepumpt.

Lithiumcarbonat ist ein stabiles weißes Pulver, das ein wichtiger Vermittler auf dem Lithiummarkt ist, da es in bestimmte Industriesalze und Chemikalien umgewandelt oder zu reinem Lithiummetall verarbeitet werden kann.

 

Verarbeitung aus Mineralien

Im Gegensatz zu Salzsolequellen erfordert die Extraktion von Lithium aus Spodumen, Lepidolit, Petalit, Amblygonit und Eukryptit eine breite Palette von Verfahren. Aufgrund des Energieverbrauchs und der benötigten Materialien ist die Lithiumproduktion aus dem Bergbau ein viel teurerer Prozess als die Gewinnung von Sole, obwohl diese Mineralien einen höheren Lithiumgehalt als das Salzwasser aufweisen.

Von den fünf Mineralien wird Spodumen am häufigsten für die Lithiumproduktion verwendet. Nach dem Abbau wird Spodumen auf 2012 Grad Fahrenheit erhitzt und dann auf 149 Grad abgekühlt. Es wird dann wieder zerkleinert und geröstet, diesmal mit konzentrierter Schwefelsäure. 1 Letztendlich wird Natriumcarbonat oder Soda zugegeben und das resultierende Lithiumcarbonat wird kristallisiert, erhitzt, filtriert und getrocknet.

 

Verarbeitung aus Ton 

Mehrere Unternehmen untersuchen die Gewinnung von Lithium aus Ton in Nevada, darunter American Lithium und Noram Ventures. Die Unternehmen testen verschiedene Produktionsmethoden, einschließlich der Schwefelsäureauslaugung.

 

Lithium in Metall verwandeln

Die Umwandlung von Lithium in Metall erfolgt in einer Elektrolysezelle unter Verwendung von Lithiumchlorid. Das Lithiumchlorid wird mit Kaliumchlorid in einem Verhältnis von 55% zu 45% gemischt, um einen geschmolzenen eutektischen Elektrolyten herzustellen. Kaliumchlorid wird zugesetzt, um die Leitfähigkeit des Lithiums zu erhöhen und gleichzeitig die Schmelztemperatur zu senken.

Beim Schmelzen und Elektrolysieren bei etwa 840 Grad Fahrenheit wird Chlorgas freigesetzt, während geschmolzenes Lithium an die Oberfläche steigt und sich in Gusseisengehäusen sammelt . Das erzeugte reine Lithium wird in Paraffinwachs eingewickelt, um eine Oxidation zu verhindern. Das Umwandlungsverhältnis von Lithiumcarbonat zu Lithiummetall beträgt etwa 5,3 zu 1.

 

Globale Lithiumproduktion

Die fünf wichtigsten Länder für die Lithiumproduktion im Jahr 2018 waren Australien, Chile, China, Argentinien und Simbabwe. Australien produzierte in diesem Jahr 51.000 Tonnen Lithium, die neuesten Zahlen liegen vor. Die weltweite Gesamtproduktion ohne die USA belief sich auf 70.000 Tonnen.

Die Unternehmen. die am meisten Lithium produzieren, sind Albemarle, Sociedad Quimica und Minera de Chile sowie FMC.

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