Het meeste lithium wordt commercieel geproduceerd door ofwel de winning van lithiumhoudende zouten uit ondergrondse pekelreservoirs of door de winning van lithiumhoudend gesteente, zoals spodumeen. Lithiumproductie uit kleibronnen wordt verwacht commercieel levensvatbaar te worden, maar misschien pas in 2022.
Lithium is een metaal dat veel wordt gebruikt in batterijen, zoals oplaadbare batterijen in laptops, mobiele telefoons en elektrische auto's, maar ook in keramiek en glas. Het is het lichtste metaal op aarde en is zacht genoeg om in zijn elementaire vorm met een mes te worden gesneden.
Verwerking uit pekel
Veel van het lithium dat tegenwoordig wordt geproduceerd, wordt gewonnen uit pekelreservoirs, salars genaamd, die zich in hooggelegen gebieden van Bolivia, Argentinië en Chili bevinden. Om lithium uit pekel te winnen, moet het zoutrijke water eerst naar de oppervlakte worden gepompt in een reeks grote verdampingsvijvers waar zonne-verdamping gedurende een aantal maanden plaatsvindt.
Kalium wordt vaak eerst geoogst uit vroege vijvers, terwijl latere vijvers steeds hogere concentraties lithium bevatten. Zuinige pekelproducten op basis van lithium bevatten normaal gesproken een paar honderd delen per miljoen (ppm) lithium tot meer dan 7.000 ppm.
Wanneer het lithiumchloride in de verdampingsvijvers een optimale concentratie bereikt, wordt de oplossing naar een herstelinstallatie gepompt waar extractie en filtering alle ongewenste boor of magnesium. Het wordt vervolgens behandeld met natriumcarbonaat (natriumcarbonaat), waardoor lithiumcarbonaat neerslaat. Het lithiumcarbonaat wordt vervolgens gefiltreerd en gedroogd. Overtollige resterende pekel wordt teruggepompt in de salar.
Lithiumcarbonaat is een stabiel wit poeder dat een belangrijke tussenpersoon is op de lithiummarkt omdat het kan worden omgezet in specifieke industriële zouten en chemicaliën - of verwerkt tot puur lithium metaal.
Verwerking van mineralen
In tegenstelling tot salar pekelbronnen vereist extractie van lithium uit spodumeen, lepidoliet, bloembladiet, amblygoniet en eucryptiet een breed scala aan processen. Vanwege de hoeveelheid energieverbruik en de benodigde materialen, is lithiumproductie uit de mijnbouw veel meer kostbaar proces dan pekelwinning, ook al hebben deze mineralen een hoger lithiumgehalte dan het zoute water.
Van de vijf mineralen wordt spodumeen het meest gebruikt voor de productie van lithium. Nadat het is gedolven, wordt spodumeen verwarmd tot 2012 graden Fahrenheit en vervolgens afgekoeld tot 149 graden. Het wordt vervolgens geplet en opnieuw geroosterd, dit keer met geconcentreerd zwavelzuur.Uiteindelijk wordt natriumcarbonaat of natriumcarbonaat toegevoegd en wordt het resulterende lithiumcarbonaat gekristalliseerd, verwarmd, gefiltreerd en gedroogd.
Verwerking uit klei
Verschillende bedrijven onderzoeken de winning van lithium uit klei in Nevada, waaronder Amerikaans lithium en Noram Ventures. De bedrijven testen verschillende productiemethoden, waaronder de uitloging van zwavelzuur.
Lithium in metaal veranderen
Lithium wordt omgezet in metaal in een elektrolytische cel met lithiumchloride. Het lithiumchloride wordt gemengd met kaliumchloride in een verhouding van 55% tot 45% om een gesmolten eutectische elektrolyt te produceren. Kaliumchloride wordt toegevoegd om de geleidbaarheid van het lithium te verhogen terwijl de smelttemperatuur wordt verlaagd.
Wanneer gesmolten en geëlektrolyseerd bij ongeveer 840 graden Farhenheit, komt chloorgas vrij terwijl gesmolten lithium naar de oppervlakte stijgt en zich verzamelt in gegotenijzer behuizingen. Het geproduceerde zuivere lithium wordt omhuld met paraffinewas om oxidatie te voorkomen. De omzettingsverhouding van lithiumcarbonaat tot lithiummetaal is ongeveer 5,3 tot 1.
Wereldwijde lithiumproductie
De top vijf landen voor lithiumproductie in 2018 waren Australië, Chili, China, Argentinië en Zimbabwe. Australië produceerde dat jaar 51.000 ton lithium, waarvan de laatste cijfers beschikbaar zijn. De totale wereldwijde productie, exclusief de VS, bedroeg 70.000 ton.
De bedrijven die het meeste lithium produceren zijn Albemarle, Sociedad Quimica y Minera de Chile en FMC.