Что делают из лития. Литий: ключевое сырье для электромобилей и аккумуляторов — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Почему литий так важен для современных технологий. Как и где добывают этот металл. Какие проблемы связаны с его добычей. Каковы перспективы использования лития в будущем.

Содержание

Что представляет собой литий и почему он так востребован

Литий — это мягкий серебристо-белый щелочной металл, обладающий уникальными свойствами. Он является самым легким металлом и твердым элементом. Благодаря своим характеристикам литий нашел широкое применение в различных областях:

Производство литий-ионных аккумуляторов для электромобилей, смартфонов, ноутбуков и других электронных устройств
Изготовление специальных сплавов для авиакосмической отрасли
Использование в ядерной энергетике
Применение в медицине для лечения психических расстройств
Добавки в стекло и керамику для придания прочности

Особенно востребован литий стал в последние годы в связи с бурным развитием электротранспорта. Для производства батареи одного электромобиля требуется около 8-10 кг лития. По прогнозам экспертов, спрос на литий в ближайшие годы будет только расти.

Основные способы добычи лития

Существует два основных способа промышленной добычи лития:

Добыча из руд (преимущественно сподумена) открытым или шахтным способом. Этот метод применяется в Австралии, Китае и некоторых других странах.
Извлечение из рассолов соленых озер и подземных вод. Такой способ используется в Чили, Аргентине и других странах Южной Америки.

При добыче из рассолов литийсодержащий раствор выкачивается на поверхность и помещается в специальные бассейны для выпаривания. Под действием солнца и ветра вода испаряется, а концентрация солей лития повышается. Затем полученный концентрат проходит дополнительную очистку.

Крупнейшие месторождения и производители лития

Основные запасы лития сосредоточены в следующих странах:

Чили — 8 млн тонн
Австралия — 2,7 млн тонн
Аргентина — 2 млн тонн
Китай — 1 млн тонн

Лидерами по добыче лития в 2018 году были:

Австралия — 51 000 тонн
Чили — 16 000 тонн
Китай — 8 000 тонн
Аргентина — 6 200 тонн

В последние годы Австралия значительно нарастила объемы производства и вышла на первое место, опередив традиционного лидера — Чили.

Экологические проблемы, связанные с добычей лития

Добыча лития, особенно из рассолов, вызывает серьезные опасения у экологов и местных жителей. Основные проблемы заключаются в следующем:

Истощение запасов пресной воды в засушливых регионах
Нарушение водного баланса и засоление почв
Угроза местным экосистемам и биоразнообразию
Загрязнение окружающей среды химическими отходами

Особенно острая ситуация сложилась в пустыне Атакама в Чили, где сосредоточены крупнейшие месторождения лития. Местные жители жалуются на усиление засухи, которая угрожает традиционному сельскому хозяйству.

Перспективы развития литиевой отрасли

Несмотря на экологические проблемы, эксперты прогнозируют дальнейший рост спроса на литий в ближайшие десятилетия. Это связано с несколькими факторами:

Быстрое развитие электротранспорта и увеличение производства электромобилей
Расширение использования систем накопления энергии на основе литий-ионных аккумуляторов
Рост потребления портативной электроники
Развитие «зеленой» энергетики, требующей аккумуляторов большой емкости

По оценкам аналитиков, к 2025 году мировой спрос на литий может вырасти в 2-3 раза по сравнению с текущим уровнем. Это потребует значительного увеличения объемов добычи и производства лития.

Альтернативные источники лития

Для удовлетворения растущего спроса на литий ведутся исследования альтернативных источников его получения:

Извлечение лития из морской воды
Добыча из геотермальных источников
Переработка использованных литий-ионных аккумуляторов
Разработка новых месторождений, в том числе глубоководных

Однако пока эти методы находятся на стадии экспериментов и не могут обеспечить промышленные объемы производства. В ближайшие годы основным источником лития останутся традиционные месторождения.

Роль ведущих автопроизводителей в обеспечении поставок лития

Крупнейшие автоконцерны, активно развивающие производство электромобилей, стремятся обеспечить себе стабильные поставки лития. Для этого они:

Заключают долгосрочные контракты с производителями лития
Инвестируют в разработку новых месторождений
Участвуют в проектах по переработке использованных аккумуляторов
Разрабатывают новые технологии производства батарей с меньшим содержанием лития

Например, концерн Volkswagen подписал соглашение о поставках лития с китайской компанией Ganfeng Lithium. Также Volkswagen участвует в инициативах по обеспечению экологичной и ответственной добычи лития.

Где применяется литий? | Карьера и бизнес | Деньги

22.09.2020 16:26

Елена Слободян

Примерное время чтения: 4 минуты

10913

Категория: Доступная экономика

Горнорудная компания «Росатома» Uranium One намерена к 2030 году занять порядка 10% мирового рынка лития. К концу следующего года предприятие планирует заключить ряд контрактов и в 2023 году выйти на рынок со своей продукцией, начав производство лития из рудного сырья, а к 2025 году — из гидроминерального сырья.

Что представляет собой литий?

Литий (Li, лат. lithium) — серебристо-белый, мягкий и пластичный металл, который в чистом виде не встречается, но является основным компонентом гранита, содержится в морской воде, солевых отложениях, глинах. Сегодня литий является незаменимым сырьевым ресурсом для электротранспорта и систем хранения энергии. Из всех щелочных металлов он характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения, также у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов.

Где используют литий?

Литий — один из наиболее востребованных редких металлов в мире. Из этого сырья получают минеральные концентраты сподумена (минерал, силикат лития и алюминия из группы пироксенов), который применяют в производстве различных видов стекла и керамики. Литиевые добавки делают стеклянную массу более вязкой и придают стеклу большую прочность и сопротивляемость атмосферной коррозии. Такие стекла частично пропускают ультрафиолетовые лучи, и их применяют в телевизионной технике.

При производстве керамики применяется карбонат лития. Он улучшает качество, повышает химическую и термостойкость, поэтому глазури и эмали с литием более устойчивы к атмосферным воздействиям.

В черной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов. Добавление этого щелочного металла улучшает пластичность, повышает прочность, устойчивость к коррозии.

Литий также широко применяют в ядерной энергетике и в современной ядерной технике. Его используют для получения трития (радиоактивный изотоп водорода) в термоядерных реакциях, как экранирующее средство для обнаружения тепловых нейтронов, как теплоноситель в ядерных реакторах и как замедлитель или в качестве растворителя для ядерного горючего.

Используют литий и при производстве электромобилей, он является главным компонентом литий-ионных аккумуляторов. Также его применяют в авиации и военной технике, где необходимы литиевые консистентные смазки. Кроме этого, литий используют в щелочных аккумуляторах. Добавки LiOH к электролиту повышают емкость аккумуляторных батарей и срок их службы в 2-3 раза.

Соединения лития, также известные как соли лития, используют в медицине для изготовления препаратов для лечения биполярных расстройств, маний и депрессий. Психотропные препараты на их основе увеличивают синтез серотонина и приводят к усилению нейропротекторных механизмов.

Литий также используется в системах кондиционирования. Водный раствор бромида лития (50-60%) используется в качестве осушителя. Литий также активно используют для производства литий-полимерных батарей, которые есть в планшетах, тонких ноутбуках, смартфонах. Например, в батарейке iPhone 7 содержится 1 грамм этого металла.

Где больше всего месторождений лития?

Крупнейшие месторождения лития расположены в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии и Австралии. Наиболее развита добыча этого металла в Австралии, Чили и Аргентине.

Где в России добывают литий и производят литиевую продукцию?

Собственная добыча лития в России была полностью утрачена после распада СССР. Первый литиевый рудник был введен в эксплуатацию еще в 1941 году в Восточном Забайкалье, на Завитинском месторождении сподумена. Предприятие проработало 56 лет и было законсервировано в 1997 году в связи с изменением экономической ситуации. С конца 1990-х годов из-за закрытия единственного рудника в Восточном Забайкалье литиевую продукцию импортировали в основном из Чили, Боливии, Аргентины, США и Китая.

В 2017 году в России была запущена экспериментальная установка, позволяющая добывать литий из бедных руд с небольшими затратами. Внедряемая технология поможет обеспечить потребность страны в литии полностью за счет собственных запасов и избавиться от импортного сырья.

Запасы лития в России, по оценке экспертов Аналитического кредитного рейтингового агентства (АКРА), составляют около 900 тыс. тонн. Более 50% запасов сосредоточено в редкометалльных месторождениях Мурманской области. Производство литиевой продукции ведется на Сибирском химическом комбинате (Северск), а также на Химико-металлургическом заводе (Красноярск), Новосибирском заводе химических концентратов, также им занимается «ТД Халмек» (Москва).

Следующий материал

Новости СМИ2

Добыча лития для аккумуляторов

Литий — мягкий, пластичный металл серебристо-белого цвета, открытый в 1817 году шведским химиком минералогом Иоганном Арфведсоном. Новый металл стали использовать в производстве фарфора и стекла, а позднее в атомной энергетике и металлургии. В XXI веке с развитием электроники и электротранспорта спрос на литий резко вырос. Больше половины добываемого в мире лития уходит на производство аккумуляторов. Только на изготовление одной батареи для электромобиля требуется 63 кг лития.

Существует два способа добычи лития: рудный и гидроминеральный. В первом случае металл добывают в шахтах или карьерах из пегматитовых минералов, во-втором — из подземных рассолов. Большая часть лития добывается из глин солончаков. Из подземных месторождений богатую литием воду выкачивают с помощью мощных насосов и пропускают через очистительные бассейны для повышения содержания металла в рассоле. Для этого требуется много воды и солнечного света. Чем дольше соляной раствор простоит на солнце, тем концентрированней он становится. Площадь одного такого бассейна можно сравнить с площадью двадцати футбольных полей вместе взятых. Рассольный способ добычи лития дешевле рудного, так как концентрат залегает на глубине не более двух метров.

Сам процесс выпаривания долгий и обычно занимает до восемнадцати месяцев. После выпаривания на солнце раствор хлорида лития перевозится в цистернах на перерабатывающий завод. Там литий отделяется в виде мелкой белой муки, затем прессуется в брикеты и отправляется заказчикам.

Как добыча лития влияет на природу и жизнь людей

Большая часть месторождений лития находится в засушливых высокогорьях на границах Боливии, Чили и Аргентины. Литиевая добыча уже нанесла вред экосистеме этих мест, а особенно пустыне Атакама, расположенной на севере Чили. Для добычи материала требуется огромное количество воды. Например, чтобы добыть одну тонну металла, необходимо израсходовать около двух миллионов литров. Происходит истощение водных запасов для населения. Из-за нехватки влаги территории лишаются пастбищной травы, что создает угрозу существования фермерских хозяйств. Еще одной серьезной проблемой является химические стоки, загрязняющие реки и водоемы. Отравленная химикатами вода убивает все живое. Все чаще местные жители задаются вопросом: — Неужели добыча лития важнее уникальной окружающей среды и древнего образа жизни, который процветает в ней?

Как обстоят дела с добычей лития в России

Россия импортирует литий, хотя и обладает собственными запасами этого металла, находящимися на Кольском полуострове, в республике Тыва, в Иркутской области. Все это рудные месторождения. Выпаривать на солнце минералы из соленых озер в нашей стране не позволяет климат, да и внутреннее потребление не достаточно развито. Дешевле покупать сырье за рубежом, чем добывать самостоятельно. “Но чтобы не зависеть от иностранных поставщиков лития и скачков цен на рынке, было бы разумно создать собственное производство полного цикла”, ‒ сказал главный геолог Красноярского химико-металлургического завода Николай Ворогушин.

Литий

6,94

Химический элемент литий относится к щелочным металлам. Он был открыт в 1817 году Йоханом Арфведсоном.

Зона данных

Классификация	Литий является щелочным металлом
Цвет	серебристый
Атомный вес	6,941
Государственный	твердый
Температура плавления	180,54 ^или С, 453,69 К
Температура кипения	1347 ^или С, 1615 К
Электроны:	3
Протоны:	3
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе:	4
Электронные оболочки	2,1
Электронная конфигурация	1 с ² 2 с ¹
Плотность @ 20 ^o C	0,53 г/см ³

Реакции, Соединения, Радиусы, Проводимости»>Показать больше, в том числе: Теплота, Энергия, Окисление,
Реакции, Соединения, Радиусы, Проводимости

Атомный объем	13,10 см ³ /моль
Структура	bcc объемно-центрированная кубическая
Твердость	0,6 месяца
Удельная теплоемкость	3,58 Дж г ^-1 К ^-1
Теплота плавления	3,00 кДж моль ^-1
Теплота распыления	159 кДж моль ^-1
Теплота парообразования	147,1 кДж моль ^-1
1 ^ст энергия ионизации	520,2 кДж моль ^-1
2 ^nd энергия ионизации	7298,1 кДж моль ^-1
3 ^rd энергия ионизации	11815,0 кДж моль ^-1
Сродство к электрону	59,63 кДж моль ^-1
Минимальная степень окисления	-1
Мин. общее окисление нет.	0
Максимальная степень окисления	1
Макс. общее окисление нет.	1
Электроотрицательность (шкала Полинга)	0,98
Объем поляризуемости	24,3 Å ³
Реакция с воздухом	энергичный,⇒ Li ₂ O
Реакция с 15 M HNO ₃	энергичный,⇒ LiNO ₃
Реакция с 6 М HCl	энергичный,⇒ H ₂ , LiCl
Реакция с 6 М NaOH	мягкий, ⇒ H ₂ , LiOH
Оксид(ы)	Ли ₂ О
Гидрид(ы)	LiH
Хлорид(ы)	LiCl
Атомный радиус	145 часов
Ионный радиус (1+ ион)	90 вечера
Ионный радиус (2+ ион)	–
Ионный радиус (3+ ион)	–
Ионный радиус (1-ион)	–
Ионный радиус (2-ионный)	–
Ионный радиус (3-ионный)	–
Теплопроводность	84,8 Вт·м ^-1 К ^-1
Электропроводность	11,7 x 10 ⁶ S m ^-1
Температура замерзания/плавления:	180,54 ^или С, 453,69 К

Литий был получен в первые три минуты существования Вселенной, когда повсеместно температура была достаточно высокой для осуществления ядерного синтеза. Эта короткая высокоэнергетическая фаза представлена в самом низу диаграммы. Изображение: Гниксон

Открытие лития

Доктор Дуг Стюарт

Литий был обнаружен Йоханом Арфведсоном в 1817 году в Стокгольме, Швеция, во время анализа петалита (LiAlSi ₄ O ₁₀ ).

Он обнаружил, что петалит содержит «диоксид кремния, оксид алюминия и щелочь». ⁽¹⁾

Новый щелочной металл в петалите обладал уникальными свойствами.

Для его нейтрализации требовалось больше кислоты, чем натрия, а его карбонат был очень плохо растворим в воде — в отличие от карбоната натрия.

Новая щелочь отличалась от калия тем, что не давала осадка с винной кислотой.

Арфведсон пытался получить чистый образец нового металла электролизом, но безуспешно; батарея, которую он использовал, была недостаточно мощной. ⁽²⁾

Чистый металл был выделен в следующем году шведским химиком Уильямом Бранде и английским химиком Хамфри Дэви, работавшими независимо друг от друга.

Дэви получил небольшое количество металлического лития путем электролиза карбоната лития. ⁽³⁾

Он отметил, что новый элемент имеет красный цвет пламени, несколько похожий на стронций, и образует раствор щелочи при растворении в воде.

В те дни, когда безопасность была меньше, чем сейчас, сказал Бранде о литии, «его раствор на вкус едкий, как другие фиксированные щелочи». ⁽⁴⁾

К 1855 году Роберт Бунзен и Август Маттиссен независимо производили металл в больших количествах путем электролиза расплавленного хлорида лития.

Название лития происходит от греческого слова «lithos», означающего «камень».

Интересные факты о литии

Считается, что литий является одним из трех элементов (остальные — водород и гелий), которые в значительных количествах образовались в результате Большого взрыва. Синтез этих элементов происходил в течение первых трех минут существования Вселенной.
Литий — единственный щелочной металл, реагирующий с азотом.
Хамфри Дэви впервые в мире произвел металлический литий из карбоната лития. Сегодня карбонат лития, а точнее ионы лития в карбонате лития, используются для подавления маниакальной фазы биполярного (маниакально-депрессивного) расстройства.
Аккумуляторы на основе лития произвели революцию в потребительских устройствах, таких как компьютеры и сотовые телефоны. При заданном весе литиевые батареи производят больше энергии, чем батареи на основе других металлов; другими словами, литиевые батареи имеют высокую плотность энергии.

Как извлечь полоску лития из батарейки Энерджайзер?

Литий в порошке реагирует с водой.

Литиевая батарея питает электронное устройство.

Внешний вид и характеристики

Вредное воздействие:

Литий вызывает коррозию и вызывает ожоги кожи в результате образования едкого гидроксида при контакте с влагой. Женщинам, принимающим карбонат лития для лечения биполярного расстройства, может быть рекомендовано изменить лечение во время беременности, поскольку литий может вызвать врожденные дефекты.

Характеристики:

Литий мягкий, серебристо-белый, наименее плотный из металлов. Он очень реакционноспособен и не встречается в природе свободно.

Свежеотрезанные поверхности быстро окисляются на воздухе с образованием черного оксидного покрытия. Это единственный распространенный металл (но см. радий), который реагирует с азотом при комнатной температуре, образуя нитрид лития.

Литий горит малиновым пламенем, но когда металл горит достаточно хорошо, пламя становится ярко-белым.

Литий обладает высокой удельной теплоемкостью и существует в жидком состоянии в широком диапазоне температур.

Использование лития

Чистый металлический литий используется в перезаряжаемых ионно-литиевых батареях, а металл используется в виде сплава с алюминием, медью, марганцем и кадмием для изготовления деталей самолетов с высокими эксплуатационными характеристиками.

Литий также имеет различные ядерные применения, например, в качестве теплоносителя в ядерных реакторах-размножителях и источника трития, который образуется при бомбардировке лития нейтронами.

Карбонат лития используется как лекарство, стабилизирующее настроение.

Хлорид и бромид лития используются в качестве осушителей.

Лития стеарат используется как универсальная и высокотемпературная смазка.

Содержание и изотопы

Содержание в земной коре: 20 частей на миллион по массе, 60 частей на миллион по молям

Изобилие солнечной системы: 60 частей на триллион по весу, 10 частей на триллион по молям

Стоимость в чистом виде: 27 долларов за 100 г

Стоимость в чистом виде: 9,50 долларов за 100 г природа. Он содержится в небольших количествах в рудах изверженных пород и в солях из минеральных источников. Чистый металлический литий получают электролизом из смеси плавленых (расплавленных) хлоридов лития и хлоридов калия.

Изотопы: Литий имеет 7 изотопов с известными периодами полураспада и массовыми числами от 5 до 11. Встречающийся в природе литий представляет собой смесь двух его стабильных изотопов ⁶ Li и ⁷ Li с естественным содержанием 7,6% и 92,4% соответственно.

Ссылки

Томас Томсон, Система химии неорганических тел, 1831, Том 1
Мэри Эльвира Уикс, Открытие элементов., 2003, стр. 125 Kessinger Publishing.
Королевский институт Великобритании, Ежеквартальный журнал науки и искусства, том 5, 1818 г., стр. 338. (pdf)
Уильям Томас Бранде, Уильям Джеймс Макнивен Руководство по химии (1821 г.), стр. 191. (pdf)

Процитировать эту страницу

Для онлайн-ссылки скопируйте и вставьте один из следующих элементов:

 Литий

или

 Факты о литиевых элементах

Для цитирования этой страницы в научном документе используйте следующую ссылку в соответствии с MLA:

 «Литий».  Химическая периодическая таблица. Chemicool.com. 17 октября 2012 г. Интернет.
.

Что нужно знать о спорном вопросе

Сколько лития нужно миру?
Мировой рынок лития из щелочного металла быстро растет. Только в период с 2008 по 2018 год годовой объем производства в основных странах-производителях вырос с 25 400 до 85 000 тонн. Важным драйвером роста является его использование в батареях электромобилей. Однако литий также используется в батареях ноутбуков и сотовых телефонов, а также в стекольной и керамической промышленности.

Откуда можно получить литий?
Чили с 8 миллионами тонн лития обладает крупнейшими в мире известными запасами лития. Это ставит южноамериканскую страну впереди Австралии (2,7 миллиона тонн), Аргентины (2 миллиона тонн) и Китая (1 миллион тонн). В Европе Португалия имеет меньшее количество ценного сырья. Общие мировые запасы оцениваются в 14 миллионов тонн. Это в 165 раз превышает объем производства в 2018 году.

Где добывается больше всего лития?
Австралия с 51 000 тонн лития была самым важным поставщиком лития в 2018 году, опережая Чили (16 000 тонн), Китай (8 000 тонн) и Аргентину (6 200 тонн). Об этом свидетельствуют данные Геологической службы США (USGS). Четыре упомянутые страны уже давно доминируют на картине, а Австралия только в последние годы явно обогнала Чили.
Чем отличаются методы добычи?
Проще говоря, литий в Австралии поступает из добычи руды, а в Чили и Аргентине литий поступает из соляных пустынь, так называемых саларов. Добыча сырья из саларов осуществляется следующим образом: литийсодержащие соленые воды из подземных озер выносятся на поверхность и испаряются в больших бассейнах. Оставшийся солевой раствор далее обрабатывается в несколько этапов, пока литий не станет пригодным для использования в батареях.
Почему добыча лития подвергается критике?
Всегда есть критические сообщения об извлечении лития из саларов: В некоторых районах местные жители жалуются на усиление засухи, которая, например, угрожает животноводству или приводит к высыханию растительности. С точки зрения экспертов, до сих пор неясно, в какой степени засуха на самом деле связана с добычей лития. Бесспорно, что для самого производства лития питьевая вода не нужна. С другой стороны, спорным является то, в какой степени добыча соленой воды приводит к притоку пресной воды и, таким образом, влияет на грунтовые воды на краю саларов. Для того чтобы это оценить, потоки подземных вод в пустыне Атакама в Чили, например, еще недостаточно изучены. Помимо добычи лития, возможные факторы влияния включают добычу меди, туризм, сельское хозяйство и изменение климата.

Как Volkswagen получает литий?
Volkswagen очень тесно сотрудничает с поставщиками аккумуляторов, чтобы обеспечить использование лития, добываемого экологически безопасным способом, в цепочке поставок. В прошлом году Volkswagen заключил первоначальный Меморандум о взаимопонимании с китайским поставщиком лития Ganfeng. Ganfeng получает сырье, в частности, из нескольких шахт в Австралии. Литий из Чили также используется в электрических моделях Volkswagen.
Как Volkswagen реагирует на критику в отношении добычи лития?
Volkswagen в настоящее время собирает факты, чтобы составить собственное представление о водоснабжении пустыни Атакама в Чили при поддержке независимых экспертов. В принципе, все поставщики Volkswagen по контракту обязаны соблюдать высокие экологические и социальные стандарты. Это касается и поставщиков лития. Цель состоит в том, чтобы обеспечить устойчивые поставки всего сырья. С этой целью Volkswagen также участвует в таких инициативах, как Responsible Minerals Initiative и Global Battery Alliance Всемирного экономического форума.
Лауреат Нобелевской премии по химии М. Стэнли Уиттингем — на заднем плане полностью электрический Volkswagen ID.3.*
Каковы долгосрочные перспективы спроса на литий?
Сырье остается важным в долгосрочной перспективе, — говорит, например, лауреат Нобелевской премии М.