Литий как добывают: Получится ли у России производить литий

Зачем нужен литий и где в России его можно добывать? | ОБЩЕСТВО


(обновлено )

Ирина Перевалова

Примерное время чтения: 3 минуты

626

Категория: 
Архив

Чили и Аргентина приостановили отгрузку литиевого сырья для российских предприятий. Об этом сообщил замдиректора департамента металлургии и материалов Минпроторга РФ Владислав Демидов. Он отметил, что завозить литий в Россию сейчас может только Боливия. 

«По литию проблема вообще-то уже гигантская, потому что в случае, если будет отказ в поставке сырья из Боливии, точно так же и Чили и Аргентина не будут поставлять нам сырье, то к сожалению, литиевого сырья нам брать негде. Если не будет сырья, то очень большая может быть проблема в обеспечении собственных литиевых потребностей в литий-ионных аккумуляторных батареях», — отметил Демидов (цитата по ТАСС).  

Зачем нужен литий? 

Как рассказал «АиФ-Забайкалье» главный научный сотрудник Института природных ресурсов экологии и криологии СО РАН, доктор геолого-минералогических наук Георгий Юргенсон, литий — редкий, но очень востребованный в военной и гражданской промышленности металл. 

«Масштабы его производства и использования несоизмеримы с другими редкими металлами», — говорит ученый. 

Литий жизненно необходим для создания литий-ионных аккумуляторов, необходимых в том числе для гибридных и электрических автомобилей. В России литиевую продукцию в основном используют предприятия авиационной и аэрокосмической техники. Сплав, содержащий этот металл, например, необходим для производства истребителей МИГ-29М.

Кроме того, за литием сохраняется роль ведущего компонента ядерной энергетики. 

Мировой спрос на продукцию из лития в 2015 — 2020 годах оценивали в 150 — 300 тыс. тонн, а к 2025 году, по прогнозам, он может вырасти до  550 тыс. тонн. В пересчете на металл общемировое производство лития превышает 32,5 тыс. тонн в год. 

«В России сложилась парадоксальная ситуация: есть производства, выпускающие конечную продукцию из лития, но нет горнодобывающих предприятий, обеспечивающих эти производства собственным литиевым сырьем», — говорит Георгий Юргенсон, отмечая, что собственная минерально-сырьевая база сподуменовых руд (а это главный носитель лития, из которого его добывают) в России есть. 

Где литий можно добывать в России? 

По информации ученых, месторождения, на которых можно добывать литий, есть в Иркутской области, Якутии, но самым перспективным считается Завитинское месторождение в Забайкальском крае. Прежде всего, из-за того, что здесь уже создана часть инфраструктуры для добычи. 

С 1941 и до 1997 года на месторождении работал Забайкальский ГОК. Он добывал открытым способом и перерабатывал до 1200 тыс. тонн сподуменовой литиеносной руды в год. 

Сейчас запасы лития на Завитинском месторождении оценивают примерно в 210 тыс. тонн. Георгий Юргенсон отмечает, что возможность возобновить добычу коренных сподуменовых руд Завитинского месторождения есть. Кроме того, в Забайкалье литий можно извлекать и из Олондинского месторождения, находящегося в непосредственной близости к Байкало-Амурской магистрали.

По информации ТАСС, к началу добычи литиевого сырья в Забайкалье уже готовятся. Лицензию на извлечение лития из техногенных отвалов Завитинского месторождения оформляет Химико-металлургический завод. Он находится в Красноярском крае и производит в том числе гидроксид лития. Также предприятия планируют разрабатывать месторождения в Мурманской области.

По словам Владислава Демидова, оформление лицензий на эти работы необходимо ускорить. 

Источники

https://tass.ru/ekonomika/14357269

ПАО ХМЗ

«Перспективы воссоздания и развития литиевых горнопромышленных производств на базе отечественного сырья» — Г.Б. Мелентьев, Г.А Юргенсон, Л.М.Делицын.

Производство лития

Следующий материал

Новости smi2. ru

Ученые нашли способ добычи лития для аккумуляторов из воды (видео)

Специальные наночастицы позволяют легко и быстро извлекать ценный металл из промышленных стоков при помощи магнитов.

Related video

Сотрудники Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США тестируют новый метод добычи лития из воды. Подробности исследования раскрыли на сайте научного учреждения.

Американские исследователи решили использовать магнитные наночастицы на основе железа, окруженные адсорбирующей оболочкой, которая фиксируется на металлах, которые попадают в воду в результате различных промышленных процессов. Как только железные элементы попадают в жидкость, то притягивают к себе кусочки лития и связываются с ними, после чего «улов» вытаскивают при помощи магнитного сепаратора. После извлечения наночастицы можно перезарядить и использовать снова.

Литий является важным компонентом литий-ионных аккумуляторов, которые питают различных устройств от смартфонов для автомобилей, а также многих электронных и энергетических технологий. По прогнозам, к 2028 году мировой рынок лития достигнет $8,2 млрд, но в США этого металла добывается мало. Новая технология позволит американцам быстрый и дешевый способ добычи, который поможет избежать дефицита и снизить расходы.

По словам ученых, литий содержится в воде на геотермальных электростанциях или в воде, которую поднимают на поверхность во время добычи нефти и газа, поэтому добыча металла может повысить рентабельность производства энергии. Наночастицы также можно запускать в стоки опреснительных установок и даже в морскую воду. Магнитное вылавливание гораздо быстрее традиционных методов добычи, которые предусматривают закачку подземных вод в большие пруды с ее последующим испарением — этот процесс занимает месяцы, если не годы, к тому же происходят в основном в засушливых регионах.

В настоящее время лаборатория запатентовала технологию добычи лития из воды и продолжает развивать технологию в партнерстве с компанией Moselle Technologies, которая получила лицензию и уже планирует испытать ее в нескольких местах. Кроме того, ученые проводят испытания в месторождениях нефти и газа, а также сотрудничают с другими партнерами для оценки коммерческого использования технологии штате Невада и Канаде.

Еще представители Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории модифицируют оболочку наночастицы, чтобы научиться вылавливать другие дорогостоящие элементы и минералы, используемые в энергетических технологиях, медицинских устройствах визуализации, электронике и многом другом. Вместе с Moselle и Geo40 они пытаются извлечь частицы цезия и сурьмы из рассолов на геотермальной электростанции в Новой Зеландии.

Отметим, что это не первая попытка ученых добывать литий из воды. В прошлом году сотрудники Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) разработали метод извлечения лития высокой чистоты из морской (соленой) воды.

Ранее мы сообщали, что недавнее исследование показало: литий-ионные аккумуляторы могут работать до 100 лет. Компания Tesla разрабатывает новую конструкцию батарей для электромобилей, которая призвана увеличить плотность энергии и уменьшить габариты.

Писали также, что в Японии изобрели литий-воздушная батарея с рекордной плотностью энергии — более 500 Втч/кг. По мнению разработчиков, она значительно увеличит запас хода электротранспорта, уменьшив при этом вес.

До этого американская компания Natron создала мощную батарею из берлинской лазури. Благодаря непривычному материалу натрий-ионный аккумулятор выдерживает 50 000 циклов, а заряжается до 99% всего за 8 минут.

возможности и проблемы литиевой промышленности

Сколько портативных электрических устройств вы видите прямо сейчас?

Телефоны, ноутбуки, планшеты, цифровые фотоаппараты и многие другие устройства с батарейным питанием, как правило, питаются от литий-ионных аккумуляторов. Литий имеет множество других применений. Его также можно использовать для хранения сетки, для производства термостойкого стекла и керамики, промышленных смазок и даже для лечения биполярного расстройства и депрессии.

Но, наряду со смартфонами, это, возможно, самая монументальная разработка, которую дал литий, поскольку они впервые появились на рынке в 1990-е годы, это бум электромобилей (EV).

Этот рост может быть частично связан с тем, что Китай отдает приоритет производству электромобилей в своей 13-й -й -й пятилетке, запущенной в 2015 году. В настоящее время Китай производит 10 000 электромобилей каждый месяц, и все они используют литий-ионные батареи.

Литий сейчас так востребован, что страны от Австралии до Китая и Южной Америки спешат использовать его ресурсы. Тем не менее, это также связано с экологическими конфликтами и международными торговыми спорами.

Что делает литий таким особенным?

Литий входит в химическую группу щелочных металлов, которые настолько реакционноспособны, что никогда не встречаются в чистом виде в природе, только в виде соединений. Его реакционная способность обусловлена ​​его электронной конфигурацией. Литий имеет один электрон на внешней оболочке, известный как валентный электрон, который позволяет ему образовывать химическую связь, когда оболочка открыта. Это означает, что он может легко проводить тепло и электрический ток.

Литий также является самым легким щелочным металлом, что делает его идеальным выбором для использования в портативных устройствах. Ионы лития (электрически заряженные атомы) перемещаются от отрицательного электрода к положительному при разрядке и наоборот, позволяя перезаряжать литиевые батареи. Литий-ионные батареи также могут обеспечивать в три раза большую плотность энергии, чем обычные перезаряжаемые свинцовые батареи.

Благодаря этим уникальным свойствам литий получил прозвище «белое золото».

Как добывают литий?

Большая часть лития в мире добывается из богатой минералами рассола, расположенной примерно в десяти метрах под солеными озерами высокогорных солончаков. Процесс начинается с бурения земной коры, а затем закачки соляного раствора на поверхность в испарительные бассейны, где он остается на несколько месяцев. Это создает соленую грязь, состоящую из смеси солей марганца, калия, буры и лития, которые затем перемещаются в другой испарительный бассейн под открытым небом.

Испарительные бассейны в Салар-де-Уюни, Боливия. Этот процесс добычи лития может длиться до 18 месяцев. (изображение: psyberartist)

Через 12-18 месяцев смесь достаточно перегоняется для извлечения карбоната лития, основного сырья, используемого в литий-ионных батареях.

Этот метод добычи обычно используется в так называемом «литиевом треугольнике», который охватывает Боливию, Чили и Аргентину. Этот метод выгоден своей низкой стоимостью и эффективностью при извлечении карбоната лития. Однако процесс чрезвычайно водоемкий.

Какие страны богаты литием?

По данным Геологической службы США, Литиевый треугольник обладает 47 миллионами тонн запасов лития — около 65% мировых запасов.

Ресурсы лития в стране отличаются от ее запасов. Ресурсы лития — это то, что находится под землей, тогда как запасы лития — это месторождения, пригодные для эксплуатации.

По запасам Боливия даже не входит в первую десятку мировых лидеров. Чили занимает первое место с запасами 8,6 млн тонн, за ней следует Австралия с 2,8 млн тонн. Однако в 2018 году Австралия обогнала Чили и стала крупнейшим производителем лития в метрических тоннах.

Это частично связано с ограничениями Чили на иностранную эксплуатацию природных ресурсов. Чили считает литий стратегически важным для своего экономического развития.

Почему существует такая жесткая конкуренция за промышленное производство лития?

Многие страны конкурируют за доступ к «белому золоту». Южная Корея (483 млн долларов США), Япония (312 млн долларов США) и Китай (240 млн долларов США) являются основными покупателями карбоната лития, используемого для производства высокотехнологичной продукции для внутреннего потребления и экспорта.

В прошлом Китай пытался задушить конкуренцию в сфере высоких технологий и атомной промышленности, ограничивая собственные поставки лития в Японию с помощью запретительно высоких экспортных тарифов. С 2012 года Всемирная торговая организация (ВТО) ввела против Китая правила, запрещающие такую ​​практику.

Экспортируя литий и импортируя готовые технологии по значительно более высокой цене, страны Латинской Америки попали в ловушку цикла ухудшения условий торговли

Эти экспортируемые товары часто возвращаются в страны, где изначально добывался литий. Например, десять латиноамериканских стран сейчас имеют в общей сложности 1229 китайских электробусов, которые используют на своих дорогах литиевые батареи. Некоторые из них покупаются национальными правительствами на сумму до 400 000 долларов США.

Экспортируя сырье, такое как литий, и импортируя готовые технологии по значительно более высокой цене, есть опасения, что латиноамериканские экономики попали в ловушку цикла ухудшения условий торговли, не в состоянии сохранить добавленную стоимость.

В последние годы Чили попыталась разорвать этот порочный круг, ограничив иностранный контроль над природными ресурсами, приняв законопроект, в котором говорится, что добыча, индустриализация и коммерциализация лития отвечает национальным интересам. Однако в мае 2019 года китайская горнодобывающая компания, контролирующая самую большую долю запасов лития в мире, приобрела почти 24% чилийской Sociedad Química y Minera (SQM), крупного отечественного производителя. С тех пор Tianqi столкнулась с серьезными финансовыми трудностями.

Каковы социальные и экологические последствия добычи лития?

Приблизительно 500 000 галлонов используется для производства одной тонны лития. В чилийском Салар-де-Атакама добыча полезных ископаемых потребляет 65% воды в этом районе. В регионе, где годовое количество осадков составляет менее 15 миллиметров в год, деятельность истощает и без того скудные водные ресурсы, от которых зависят местные сообщества и виды.

500 000

галлонов воды (количество, используемое для производства одной тонны лития) может обеспечить 3500 человек в течение одного года.

Кроме того, токсичные химические вещества, используемые в процессе сепарации, такие как соляная кислота, могут просачиваться из испарительных бассейнов в местное водоснабжение, а также влиять на качество воздуха. Общины, которые во многих случаях являются коренными жителями этого района и обладают традиционными или общинными правами на землю и ресурсы, часто вытесняются из-за нехватки воды для себя и своего скота.

В некоторых случаях общины коренных народов обращались в суд в связи с нарушением их права на свободное, предварительное и осознанное согласие в рамках литиевых проектов. Консультации по проектам являются требованием Конвенции МОТ № 169.о коренных народах и народах, ведущих племенной образ жизни, которые ратифицировали такие страны, как Аргентина, Боливия и Чили.

Сообщества протестуют против добычи лития в Жужуе, Аргентина, заявляя, что вода более ценна, чем минерал, используемый в батареях для смартфонов и электромобилей (изображение: Ричард Бауэр)

Могут ли технологии добычи лития стать более эффективными и устойчивыми?

Модификация технологии добычи была определена как один из лучших способов сократить потребление воды и защитить местные экосистемы.

Прямая добыча лития (DLE) — это технология, которая существует уже несколько десятилетий, при которой бесплодный рассол повторно закачивается в солончаки после извлечения лития. Это означает, что в процессе экстракции удаляется меньше воды. Однако этот метод занимает больше времени и стоит дороже, чем популярные методы, используемые в литиевом треугольнике.

Как и многие другие природные ресурсы, мировые запасы лития ограничены, и компании и потребители постоянно требуют более безопасных, долговечных и экологически чистых аккумуляторов.

Изучаются менее токсичные альтернативы литий-ионным батареям, изготовленные из более доступных металлов. К ним относятся натрий-ионные или проточные батареи. Но необходимы дальнейшие разработки, чтобы сделать их такими же эффективными, как литий, для хранения энергии.

Знаете ли вы…

Только 2% литий-ионных аккумуляторов перерабатываются в Австралии

Литий на удивление эффективен в электромобилях, у которых меньше отказов, чем у традиционных двигателей внутреннего сгорания, а материалы могут быть переработаны после использования. Однако исследование, проведенное в Австралии, показало, что только 2% литий-ионных аккумуляторов в настоящее время перерабатываются, а это означает, что аккумуляторы попадают на свалку, где токсичные жидкости могут просачиваться в подземные резервуары.

До недавнего времени только 50 % лития в батареях можно было использовать повторно из-за недостаточных и небезопасных процессов переработки. Однако финская компания Fortum, занимающаяся чистой энергией, утверждает, что может перерабатывать до 80% материалов.

После обнаружения около 244 миллионов тонн запасов в северо-восточном штате Сонора в Мексике китайская компания Ganfeng Lithium объявила о строительстве завода по переработке рядом с этим местом. Завод будет перерабатывать вышедшие из употребления аккумуляторы Tesla из США, а также аккумуляторы для электробусов, срок службы которых подошёл к концу.

Аккумуляторы, произведенные на заводе в Ганфэне и на других предприятиях, можно повторно использовать в электромобилях или в менее требовательных приложениях. Другие элементы, переработанные из литий-ионных аккумуляторов, такие как марганец и кобальт, могут использоваться в производстве цемента и нержавеющей стали, что открывает возможности для большей цикличности и устойчивости в отрасли.

Литий — Minerals Education Coalition

Литий является ценным элементом для производства стекла, алюминиевых изделий и аккумуляторов. Добывается из руд петалита LiAl(Si 2 O 5 ) 2 , лепидолит K(Li,Al) 3 (Al,Si,Rb) 4 O 10 (F,OH) 9Al 10sO 3 ) 2 а также подземные рассолы. Австралия и Чили являются крупнейшими производителями лития в мире.

Тип

Элемент (минералы/руды)

Классификация минералов

Силикаты

Химическая формула

Петалит (LiAl(Si2O5)2, лепидолит K(Li,Al)3(Al,Si,Rb)4O10(F,OH)2 , сподумен LiAl(SiO3)2

Streak

White, colorless (petalite)

Mohs Hardness

2.5-3 (lepidolite), 6-6.5 (petalite), 6.5-7 (spodumene)

Crystal System

Monoclinic

Color

Purple

Блеск

Стекловидный, перламутровый

Излом

Субконхоидальный (петалит и сподумен), неровный ( лепидолит)

Описание

Литий является ценным элементом для производства стекла, алюминиевых изделий и аккумуляторов. Добывается из руд петалита (LiAl(Si2O 5 ) 2 , лепидолита K(Li,Al) 3 (Al,Si,Rb) 4 O 10 (F,OH) 2 , сподумен LiAl(SiO 3 ) 2 а также подземные рассолы. Австралия и Чили являются крупнейшими производителями лития в мире.

Отношение к горнодобывающей промышленности

Литий был впервые обнаружен в минерале петалите. Лепидолит и сподумен — другие распространенные минералы, содержащие литий. Коммерческие количества этих трех минералов находятся в особых месторождениях магматических пород, которые геологи называют пегматитами. В пегматитах магма остывает так медленно, что кристаллы успевают вырасти очень большими. Поскольку лепидолит относится к типу слюды, его кристаллы вырастают в длинные тонкие листы.

Ресурсы лития подробно описаны в USGS Mineral Commodities Summarys.

Добыча лития:

Литий часто извлекают из рассола или воды с высокой концентрацией карбоната лития. Подземные рассолы, захваченные в земной коре, являются основным источником карбоната лития. Добыча этих источников дешевле, чем добыча из горных пород, таких как сподумен, петалит и других литийсодержащих минералов.

Производство лития в рассоле начинается с закачки рассола в испарительные бассейны. В течение 12–18 месяцев концентрация рассола увеличивается до 6000 частей на миллион Li за счет солнечного испарения. Когда хлорид лития достигает оптимальной концентрации, жидкость перекачивается на завод по регенерации и обрабатывается кальцинированной содой, осаждая карбонат лития, который затем фильтруется, высушивается и отгружается.

Применение

Соединения лития используются в керамике и стекле, в производстве первичного алюминия, в производстве смазок и смазок, ракетного топлива, синтеза витамина А, серебряных припоев, подводных плавучих устройств и все чаще в батареях.

Литиевые батареи зарекомендовали себя как эффективная и доступная альтернатива традиционным батареям, а также в новых приложениях для батарей.