Un aperçu de la production commerciale de lithium

Pendant des décennies, la production commerciale de lithium reposait sur des sources de minerais telles que le spodumène, la pétalite et le lépidolite. Extraire le lithium de ces sources, cependant, est nettement plus coûteux que l'extraction du métal des saumures contenant du lithium. En fait, on estime que le coût de l'extraction du lithium à partir de roche dure est le double de celui de la production de saumure, ce qui explique pourquoi la plupart de ces sources ont été retirées du marché au cours des 20 dernières années.

Les saumures salées peuvent être décrites comme des réservoirs souterrains contenant des concentrations élevées de sels dissous, tels que le lithium, le potassium et le sodium. Ceux-ci sont généralement trouvés au-dessous de la surface des lits de lac séchés, connus sous le nom de salars.

Extraction du lithium

Pour extraire le lithium des saumures, les eaux riches en sel doivent d'abord être pompées à la surface dans une série de bassins d'évaporation où l'évaporation solaire se produit sur plusieurs mois. Étant donné que les saumures salées se trouvent naturellement à haute altitude et dans les zones de faible pluviosité, l'évaporation solaire est une méthode idéale et économique pour précipiter les sels.

Le potassium est souvent récolté pour la première fois dans les premiers étangs, tandis que les étangs plus récents ont des concentrations de plus en plus élevées de lithium. Les saumures économiques à base de lithium contiennent normalement de quelques centaines de parties par million de lithium à plus de 7000 ppm.

Lorsque le chlorure de lithium dans les bassins d'évaporation atteint une concentration optimale, la solution est pompée vers une usine de récupération où l'extraction et la filtration éliminent tout bore ou magnésium indésirable.

Il est ensuite traité avec du carbonate de sodium (carbonate de sodium), précipitant ainsi le carbonate de lithium. Le carbonate de lithium est filtré, séché et prêt pour l'administration. Les saumures résiduelles en excès sont réinjectées dans le salar.

Le carbonate de lithium est une poudre blanche stable, qui est un intermédiaire clé sur le marché du lithium, car il peut être transformé en sels industriels et en produits chimiques spécifiques ou transformé en lithium métal.

L'extraction du lithium du spodumène et d'autres minéraux, contrairement aux sources de saumure salar, nécessite un large éventail de processus hydrométallurgiques.

Galaxy Resources, qui extrait du spodumène extrait en Australie, par exemple, écrase et chauffe d'abord le minerai dans un four rotatif de calcination afin de convertir la phase de cristal de lithium d'alpha en bêta (processus appelé décrépitation). Cela permet au lithium présent dans le minerai d'être déplacé par le sodium.

Le concentré de spodumène qui en résulte est refroidi et broyé en une fine poudre avant d'être mélangé avec de l'acide sulfonique et de nouveau grillé.

Un système épaississeur-filtre sépare alors les déchets de la liqueur concentrée, tandis que la précipitation élimine le magnésium et le calcium de cette solution.

Enfin, du carbonate de sodium est ajouté et le carbonate de lithium est cristallisé, chauffé, filtré et séché sous forme de carbonate de lithium pur à 99%.

Fabrication en métal

La transformation du lithium en métal se fait dans une cellule électrolytique en utilisant du chlorure de lithium.

Le chlorure est mélangé avec du chlorure de potassium dans un rapport de 55 pour cent de chlorure de lithium à 45 pour cent de chlorure de potassium afin de produire un électrolyte eutectique fondu. Du chlorure de potassium est ajouté pour augmenter la conductivité du lithium tout en abaissant la température de fusion.

Fusionné et électrolysé à environ 450 ° C, du chlore gazeux est libéré tandis que du lithium fondu s'élève à la surface de l'électrolyte, recueillant dans des enceintes en fonte. Le lithium pur produit est enveloppé dans de la cire de paraffine pour éviter l'oxydation. Le taux de conversion du carbonate de lithium en lithium métal est d'environ 5,3 à 1.

Bien que le Chili et l'Australie soient les plus grandes sources de lithium au monde, les États-Unis, l'Argentine et la Chine sont aussi de grands producteurs. Le marché du lithium est fortement dominé par quatre sociétés: Sociedad Química et Minera de Chile (Chili), Chemetall (Allemagne), FMC (États-Unis) et Talison (Australie). Le carbonate de lithium est généralement vendu sur des contrats de trois à cinq ans entre les mineurs et les raffineurs, y compris ceux énumérés ci-dessus, qui produisent et commercialisent des produits chimiques en aval et du lithium métal.

En 2012, l'US Geological Survey (USGS) a estimé la production mondiale de lithium à plus de 37 000 tonnes métriques.

Bien que la plus grande partie soit utilisée comme sels et comme produits chimiques, seule une petite fraction - probablement moins de 10% - est finalement électrolysée et utilisée comme métal.

Le recyclage du lithium a également progressé depuis que le Japon a ouvert la première usine de recyclage de batteries lithium-ion en 1992. Les usines en Belgique, en Allemagne, au Japon, aux États-Unis et au Canada peuvent désormais traiter des batteries au lithium et autres composants.

Sources

Kunasz, Ihor. "Ressources de lithium". Minéraux industriels et roches : produits de base, marchés et utilisateurs. Ed. Jessica Elzea Kogel, Nikhil C. Trivedi, James M. Barker.
// www. segemar. gov. ar / bibliotecaintemin / litio / lithiumindminrocks. pdf
Barrett, Wayne T. et Bernard J. O'Neill Jr. "Récupération du lithium des saumures salées à l'aide de l'évaporation solaire". Foote Mineral Company. Source: Saltinstitute. org
// web. archiver. org / web / 20090404023936 / // www. saltinstitute. org / content / download / 1089/6304