Sản xuất Liti

Ảnh vệ tinh vùng Salar del Hombre Muerto, Argentina (trái), và Uyuni, Bolivia (phải), các đồng bằng muối giàu liti. Nước mặn giàu liti được cô đặc bằng cách bơm nó vào các hồ bốc hơi tự nhiên từ nắng (như hình bên trái).
Đường cong sản lượng liti toàn cầu

Từ cuối Đại chiến thế giới lần thứ hai, sản xuất liti đã tăng lên đáng kể. Kim loại này được tách ra từ khoáng sản liên quan đến các đá mácma như Lepidolit, spodumen, petalitamblygonit. Các muối liti được tách ra từ các suối nước khoáng, các hồ nước mặn và các mỏ trầm tích nguồn gốc biển. Kim loại được sản xuất bằng phương pháp điện phân hỗn hợp gồm 55% liti clorua và 45% kali clorua ở khoảng 450 °C.[83] Năm 1998, kim loại này có giá khoảng 95 USD/kg.[84]

Việc tách liti (* là đồng vị của liti, ví dụ * bằng 7 hay 6) bằng điện phân được thực hiện như sau:

catốt: Li + * + e − → Li* {\displaystyle {\mbox{Li}}^{+}{\mbox{*}}+{\mbox{e}}^{-}\to {\mbox{Li*}}}

anốt: Cl − * → 1 2 Cl 2 ( khi ) + e − {\displaystyle {\mbox{Cl}}^{-}{\mbox{*}}\to {\frac {1}{2}}{\mbox{Cl}}_{2}({\mbox{khi}})+e^{-}}

Dự trữ

Trữ lượng liti chắc chắn năm 2008 theo ước tính của USGS khoảng 13 triệu tấn,[43] nhưng cực kỳ khó để ước tính trữ lượng tài nguyên liti trên toàn cầu.

Mỏ Liti được tìm thấy ở Nam Mỹ trong suốt dãy núi Andes. Chile là nhà sản xuất hàng đầu, tiếp theo là Argentina. Cả hai nước thu hồi Liti từ các hồ nước mặn. Ở Hoa Kỳ Liti được thu hồi các hồ nước mặn ở Nevada.[16] Tuy nhiên, phân nửa trữ lượng trên thế giới phân bố ở Bolivia, một quốc gia nằm ở sườn phía đông trung tâm dãy Andes.Năm 2009, Bolivia đã thương lượng với Nhật Bản, Pháp, và Hàm Quốc để bắt đầu khai thác.[85] Theo USGS, sa mạc Uyuni của Bolivia có trữ lượng 5,4 triệu tấn liti.[85][86] Một mỏ mới được phát hiện ở đới nâng Rock SpringsWyoming ước tính đạt 228.000 tấn. Những mỏ cùng thành tạo này được ngoại suy trữ lượng khoảng 18 triệu tấn.[87]

Sau dự tụt giảm giá quy mô công nghiệp của sản phẩm liti cacbonat sau cuộc khủng hoảng kinh tế lớn, nhiều nhà cung cấp chính như Sociedad Química y Minera (SQM) họ đã giảm giá bán 20%[88] trong việc khai thác các nguồn tài nguyên liti trong thời gian tới và cũng để giữ vững thị trường của họ, giá năm 2012 tăng lên do nhu cầu liti tăng. Bài báo Business Week năm 2012 đã nêu ra sự độc quyền về liti như sau: "SQM, được điều hành bởi tỉ phú Julio Ponce, đứng vị trí thứ hai, sau Rockwood được chống lưng bởi Henry Kravis thuộc KKR & Co., và FMC có trụ sở ở Philadelphia". Lượng tiêu thụ toàn cầu có thể tăng lên 300.000 tấn vào năm 2020 từ khoảng 150.000 tấn năm 2012, vì nhu cầu sản xuất pin liti đã và đang tăng với tỉ lệ 25% mỗi năm, tăng nhanh hơn 4-5% trong overall gain in lithium[89]

Một nguồn liti tiềm năng khác là từ các giếng địa nhiệt. Các dòng địa nhiệt cò thể mang các chất này lên trên bề mặt;[90] việc thu hồi liti có thể được chứng minh trong lĩnh vực này.[91] Một khi liti được tách ra bằng các kỹ thuật lọc đơn giản, chi phí xử lý và môi trường về cơ bản là đã bao gồm trong việc vận hành các giếng địa nhiệt này; do đó các tác động của hoạt động này là tích cực.[92]

Có nhiều quan điểm khác nhau về sản xuất tiềm năng tăng trưởng sản xuất liti. Một nghiên cứu năm 2008 đã kết luận rằng "việc sản xuất liticacbonat thực tế đạt được sẽ đủ chỉ cho một phần nhỏ nhu cầu thị trường PHEVEV toàn cầu trong tương lai", và "nhu cầu từ phân khúc thị trường điện tử cầm tay sẽ tiêu thụ hầu hết trữ sản phẩm gia tăng trong kế hoạch trong thập niên tới", và "việc sản xuất hàng loạt liti cacbonat không có vẻ thân thiện môi trường, nó sẽ gây ra thiệt hại không thể khắc phục các hệ sinh thái sinh thái cần được bảo vệ và các động cơ đẩy LiIon là không phù hợp với các khái niệm về "Green Car".[52]

Tuy nhiên, theo một nghiên cứu được tiến hành năm 2011 tại Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley, Hoa KỳĐại học California Berkeley, trữ lượng ước tính hiện tại về liti không thể là một yếu tố hạn chế cho việc sản xuất pin quy mô lớn cho các xe chạy điện, theo nghiên cứu chỉ ra rằng 1 tỉ pin Li 40 kWh có thể được sản xuất với trữ lượng hiện tại.[93] Một nghiên cứu khác được thực hiện năm 2011 bởi các nhà nghiên cứu từ đại học MichiganFord Motor cho thấy rằng có đủ tài nguyên liti để cung cấp cho nhu cầu toàn cầu cho đến năm 2100, bao gồm lượng liti cần cho các ứng dụng tiềm năng rộng rãi của các xe lai điện, plug-in hybrid electricpin xe điện. Nghiên cứu đã ước tính trữ lượng liti toàn cầu đạt khoảng 39 triệu tấn, và nhu cầu cho liti trong chu kỳ 90 năm phân tích đạt 12-20 triệu tấn theo kịch bản phát triển kinh tế và tỷ lệ tái chế.[94]

Vào ngày 9 tháng 6 năm 2014, ấn phẩm Financialist đươợc xuất bản bởi Credit Suisse chỉ ra rằng nhu cầu liti đang tăng trưởng với tốc độ 12% mỗi năm; theo Credit Suisse, tốc độ này vượt quá giá trị tính toán 25%. Bài báo so sánh tình trạng liti 2014 với dầu, theo đó "giá dầu tăng cao đã thúc đẩu đầu tư vào các công nghệ sản xuất cát dầu và dầu trong vùng nước sâu tốn kém"; tức là giá liti sẽ tiếp tục tăng cho đến khi các phương pháp sản xuất đắt tiền hơn có thể làm tăng tổng sản lượng đầu ra được sự chú ý của các nhà đầu tư.[95]

Giá cả

Sau cuộc khủng hoảng tài chính toàn cầu 2008, những nhà cung cấp lớn như Sociedad Química y Minera (SQM) giảm giá Liti cacbonat đến 20%.[96] Lượng tiêu tụ toàn cầu có thể tăng đến 300,000 tấn một năm vào năm 2020 so với 150,000 tấn năm 2012, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng pin liti tăng trưởng khoảng 25% một năm, nhanh hơn mức tăng trưởng chung từ 4-5% trong sản xuất liti.[97]

Chiết xuất và nước biển

Tính đến năm 2015 hầu hết liti trên thế giới được sản xuất tại Nam Mỹ, nơi các mỏ chứa liti được chiết xuất từ bể ngầm và tập trung bằng bốc hơi năng lượng mặt trời. Kĩ thuật khai thác tiêu chuẩn là làm bay hơi nước từ mỏ, mỗi lô hàng mất từ 18 đến 24 tháng.[98] Liti hiện tại vẫn nằm trong nước biển, nhưng những cách thức khai thác thương mại khả thi vẫn chưa được phát triển.[98]

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Liti http://encyclopedia.airliquide.com/Encyclopedia.as... http://www.britannica.com/EBchecked/topic/343644 http://www.businessinsider.com/new-wyoming-lithium... http://www.businessweek.com/news/2012-06-19/ipad-b... http://www.echeat.com/free-essay/Analysis-of-the-E... http://www.enclabs.com/lithium.html http://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion... http://www.fmclithium.com/Portals/FMCLithiumFineCh... http://books.google.com/?id=D_4WAAAAYAAJ http://books.google.com/?id=Oo3xAmmMlEwC&pg=PA244