I årtier har kommerciel litiumproduktion påberåbt sig mineralmalmkilder som spodumene, petalite og lepidolite. Imidlertid er ekstraktion af lithium fra sådanne kilder væsentligt dyrere end udvinding af metallet fra lithiumholdige saltopløsninger. Faktisk anslås omkostningerne ved udvinding af lithium fra hårdrock til at være dobbelt så meget som at producere fra saltlodder og forklarer, hvorfor de fleste af disse kilder er blevet prissat ud af markedet siden begyndelsen af 2000'erne.
Salar saltvand kan beskrives som underjordiske reservoirer, der indeholder høje koncentrationer af opløste salte, såsom lithium, kalium og natrium. Disse findes generelt under overfladen af tørrede lakebeds, kendt som salarer.
Litium behandles fra saltlage, spodumene og ler.
Behandling fra saltlage
For at udvinde lithium fra saltvand, skal det saltrige vand først pumpes til overfladen i en række fordampningsdamme, hvor solafdampning finder sted i løbet af nogle måneder. Fordi salarbrines naturligt forekommer i høje højder - og i områder med lav nedbør er solafdampning en ideel og omkostningseffektiv metode til udfældning af salte.
Kalium er ofte først høstet fra tidlige damme, mens senere damme har stadig højere koncentrationer af lithium. Økonomiske lithium-source brines indeholder normalt overalt fra et par hundrede dele pr. Million lithium til op til 7.000 ppm.
Når lithiumchloridet i fordampningsdammen når en optimal koncentration, pumpes opløsningen til et genopretningsværk, hvor ekstraktion og filtrering fjerner uønsket bor eller magnesium . Det behandles derefter med natriumcarbonat (sodavand), hvorved lithiumcarbonat udfældes. Litiumcarbonatet filtreres, tørres og klar til tilførsel.
Overskydende resterende saltvand pumpes tilbage i salen.
Litiumcarbonat er et stabilt hvidt pulver, som er en vigtig mellemmand på lithiummarkedet, fordi det kan omdannes til specifikke industrisalte og kemikalier eller forarbejdes til lithiummetal.
Behandling fra Spodumene
I modsætning til salar saltvandskilder kræver ekstraktion af lithium fra spodumen og andre mineraler en bred vifte af hydrometallurgiske processer.
Galaxy Resources, som miner spodumene mined i Australien, for eksempel knust og varmes først malmen i en roterende calcineringsovn for at omdanne litiumkrystalfasen fra alfa til beta (en proces kaldet nedtagning ). Dette gør det muligt for lithium til stede i malmen at blive fordrevet af natrium. Det resulterende spodumenkoncentrat afkøles og formales til et fint pulver, inden det blandes med sulpherinsyre og steges igen. Et fortykkelsesfilter system adskiller derefter affald fra den koncentrerede væske, mens udfældning fjerner magnesium og calcium fra denne opløsning.
Endelig tilsættes sodavand, og lithiumcarbonat krystalliseres, opvarmes, filtreres og tørres som 99% rent lithiumcarbonat.
Behandling fra ler
En bred vifte af fremgangsmåder er mulige til udvinding af lithium fra lerarter.
Valget af, hvilken tilgang der skal følges afhænger af arten af det specifikke råmateriale, der overvejes. Selvom mange lithiumekstraktionsprocesser er blevet anvendt, er de fleste af de nuværende processer blevet udviklet til pegmatitråmaterialer og kan ikke være helt effektive til udvinding af lithium fra leremateriale. Bureau of Mines studier har undersøgt lime-gipsrost og kloridsteg for lithiumekstraktion fra spodumene og amblygonit.
Teknikker, der udforskes for at udvinde lithium fra lerarter, omfatter vanddisaggregering, hydrotermisk behandling, syreudvaskning, udvaskning af syrebagevand, alkalisk ristning af vandudvaskning, udvaskning af sulfatbrinningsvand, klorning af ristning af vand og udvaskning af multiple reagenser . På trods af testen har ler dog endnu ikke vist sig at være rentabelt og ikke kommercielt.
I sidste ende er ekstraktion af lithium fra saltvand billig, men langsomt, spodumene er dyre, men hurtige, og ler er endnu ikke kommercielt bevist i skala. Der er undersøgt forstyrrende nye lithiumekstraktionsteknologier (herunder udvaskning, opløsningsmiddelekstraktion, geotermisk ekstraktion og elektrolyse), men resultaterne er for ufattelige til at blive anvendt kommercielt.
Drej lithium til metal
Omdannelse af lithium til metal udføres i en elektrolytisk celle ved anvendelse af lithiumchlorid.
Kloridet blandes med kaliumchlorid i et forhold på 55% lithiumchlorid til 45% kaliumchlorid for at fremstille en smeltet eutektisk elektrolyt. Kaliumchlorid tilsættes for at forøge lithiumets ledningsevne under sænkning af fusionstemperaturen.
Når det smeltes og elektrolyseres ved ca. 450 ° C, frigives chlorgas, medens smeltet lithium stiger til elektrolytens overflade og samler i støbejernsindkapslinger. Det rene litium produceret er pakket i paraffin voks for at forhindre oxidation. Omdannelsesforholdet mellem lithiumcarbonat og lithiummetal er ca. 5,3 til 1.
Global lithiumproduktion
Selv om Chile og Australien er verdens største lithiumkilder, er USA, Argentina og Kina også store producenter. Markedet for lithium domineres stærkt af fire virksomheder: Sociedad Química y Minera de Chile (Chile), Talison (Australien), Chemetall (Tyskland) og FMC (USA). Litiumcarbonat sælges generelt på tre til fem årige kontrakter fra minearbejdere til raffinaderier, herunder de ovenfor nævnte, der producerer og markedsfører downstream-kemikalier og lithium metal.
I 2017 udgjorde den (afrundede) verdensomspændende produktion af lithium (ekskl. Amerikansk produktion) 43 tusind tons.