Где применяется литий? | Карьера и бизнес | Деньги
Елена Слободян
Примерное время чтения: 4 минуты
10109
Категория: Доступная экономика
Горнорудная компания «Росатома» Uranium One намерена к 2030 году занять порядка 10% мирового рынка лития. К концу следующего года предприятие планирует заключить ряд контрактов и в 2023 году выйти на рынок со своей продукцией, начав производство лития из рудного сырья, а к 2025 году — из гидроминерального сырья.
Что представляет собой литий?
Литий (Li, лат. lithium) — серебристо-белый, мягкий и пластичный металл, который в чистом виде не встречается, но является основным компонентом гранита, содержится в морской воде, солевых отложениях, глинах. Сегодня литий является незаменимым сырьевым ресурсом для электротранспорта и систем хранения энергии.
Из всех щелочных металлов он характеризуется самыми высокими температурами плавления и кипения, также у него самая низкая плотность при комнатной температуре среди всех металлов.
Где используют литий?
Литий — один из наиболее востребованных редких металлов в мире. Из этого сырья получают минеральные концентраты сподумена (минерал, силикат лития и алюминия из группы пироксенов), который применяют в производстве различных видов стекла и керамики. Литиевые добавки делают стеклянную массу более вязкой и придают стеклу большую прочность и сопротивляемость атмосферной коррозии. Такие стекла частично пропускают ультрафиолетовые лучи, и их применяют в телевизионной технике.
При производстве керамики применяется карбонат лития. Он улучшает качество, повышает химическую и термостойкость, поэтому глазури и эмали с литием более устойчивы к атмосферным воздействиям.
В черной и цветной металлургии литий используется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов.
Добавление этого щелочного металла улучшает пластичность, повышает прочность, устойчивость к коррозии.
Литий также широко применяют в ядерной энергетике и в современной ядерной технике. Его используют для получения трития (радиоактивный изотоп водорода) в термоядерных реакциях, как экранирующее средство для обнаружения тепловых нейтронов, как теплоноситель в ядерных реакторах и как замедлитель или в качестве растворителя для ядерного горючего.
Используют литий и при производстве электромобилей, он является главным компонентом литий-ионных аккумуляторов. Также его применяют в авиации и военной технике, где необходимы литиевые консистентные смазки. Кроме этого, литий используют в щелочных аккумуляторах. Добавки LiOH к электролиту повышают емкость аккумуляторных батарей и срок их службы в 2-3 раза.
Соединения лития, также известные как соли лития, используют в медицине для изготовления препаратов для лечения биполярных расстройств, маний и депрессий. Психотропные препараты на их основе увеличивают синтез серотонина и приводят к усилению нейропротекторных механизмов.
Литий также используется в системах кондиционирования. Водный раствор бромида лития (50-60%) используется в качестве осушителя. Литий также активно используют для производства литий-полимерных батарей, которые есть в планшетах, тонких ноутбуках, смартфонах. Например, в батарейке iPhone 7 содержится 1 грамм этого металла.
Где больше всего месторождений лития?
Крупнейшие месторождения лития расположены в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии и Австралии. Наиболее развита добыча этого металла в Австралии, Чили и Аргентине.
Где в России добывают литий и производят литиевую продукцию?
Собственная добыча лития в России была полностью утрачена после распада СССР. Первый литиевый рудник был введен в эксплуатацию еще в 1941 году в Восточном Забайкалье, на Завитинском месторождении сподумена. Предприятие проработало 56 лет и было законсервировано в 1997 году в связи с изменением экономической ситуации. С конца 1990-х годов из-за закрытия единственного рудника в Восточном Забайкалье литиевую продукцию импортировали в основном из Чили, Боливии, Аргентины, США и Китая.
В 2017 году в России была запущена экспериментальная установка, позволяющая добывать литий из бедных руд с небольшими затратами. Внедряемая технология поможет обеспечить потребность страны в литии полностью за счет собственных запасов и избавиться от импортного сырья.
Запасы лития в России, по оценке экспертов Аналитического кредитного рейтингового агентства (АКРА), составляют около 900 тыс. тонн. Более 50% запасов сосредоточено в редкометалльных месторождениях Мурманской области. Производство литиевой продукции ведется на Сибирском химическом комбинате (Северск), а также на Химико-металлургическом заводе (Красноярск), Новосибирском заводе химических концентратов, также им занимается «ТД Халмек» (Москва).
Следующий материал
Новости СМИ2
Литий: свойства и области применения
Компании, которые специализируются на скупке металлов, охотно принимают изделия, включающие в свой состав литий. На этот металл установлены достаточно высокие цены.
Давайте попробуем разобраться в том, чем обусловлена высокая стоимость лития и изделия из него. Для этого нужно углубиться в историю этого металла и изучить сферы его применения.
История металла, химические и физические свойства
Литий представляет собой мягкий щелочной металл, обладающий серебристо-белым цветом. Особенность данного металла состоит в том, что среди всех существующих он обладает самыми высокими температурами кипения и плавления. Литий всплывает в воде, поскольку он обладает очень низкой плотностью. Если другие пары щелочных металлов прекрасно поддаются смешиванию друг с другом, то сказать о литии этого нельзя. Он обладает уникальным свойством. Его нельзя смешать с рубидием, цезием, калием, только с натрием и то при температуре, которая должна быть не ниже 380 градусов по Цельсию.
Если говорить о химических свойствах металла, то следует отметить его достаточно высокую устойчивость на воздухе. Он не вступает в реакцию с воздухом. Во влажной среде может реагировать с азотом и некоторыми другими газами, однако все это происходит очень медленно.
Добыча лития
Литий – довольно редкий металл, основными минералами которого являются слюда лепидолит и пироксен сподумен. Также он входит в состав пород онгонитов. Этот металл еще добывают в месторождениях, которые расположены в сильносоленых озерах. Их называют рассолы. Самые крупные месторождения этого полезного ископаемого были обнаружены в Чили, США, Конго, Китае, Бразилии. Самое знаменитое и богатое литием месторождение находится в Боливии. Его название – Солончак Уюни.
Если верить ученым, то по их словам аномальное количество этого полезного ископаемого содержится в звездных образованиях. Такие звездные образования состоят из красного гиганта, в центре которого расположена нейтронная звезда. Это «меторождение» было обнаружено на объектах, названных в честь Ландау, Житкова и Торна.
Литий получают путем разложения его минералов серной кислотой. Эту технологию называют кислотной. Второй способ получения – спекание или обработка с последующим выщелачиванием водой.
К самым крупным поставщикам полезного ископаемого следует отнести Австралию, Аргентину и Чили. Если говорить о России, то в нашей стране добыча лития в настоящее время не ведется, так как ресурсы лития исчерпаны, а новые месторождения не обнаружены.
Области применения лития
За счет того, что литий обладает уникальными свойствами, несравнимыми со многими другими металлами, он получил широкую сферу применения. Сейчас мы рассмотрим некоторые из них:
- Производство термоэлектрических материалов. Сульфид меди и лития зарекомендовали себя в качестве одних из лучших полупроводников, предназначенных для изготовления термоэлектропреобразователей.
- Изготовление лазерных материалов. В этой области широкое распространение получил фторид лития. Его применяют для изготовления лазеров и оптики, которые отличаются высокой эффективностью.
- Производство пиротехники. Если бы этот металл не использовали бы в этой сфере, то, скорее всего, невозможно было бы получить красный цвет огней.
- Современная электроника. Щелочные аккумуляторы, которые в настоящее время пользуются повышенным спросом при производстве различной техники, выполняют с использованием гидроксида лития. Такое решение позволяет значительно продлить срок службы устройств. Если говорить о производстве металлогалогеновых ламп, то здесь литий используют в качестве их наполнения. Также литий хорошо себя зарекомендовал в качестве оптического материала.
- Изготовление сплавов для различных сфер производства. В авиации и космонавтике используют сплавы лития, камдия, меди, скандия. Для изготовления припоев применяют сплавы лития с золотом и серебром.
- Металлургическая отрасль. Здесь это полезное ископаемое используют в качестве вспомогательного вещества при выплавке алюминия. Этот редкоземельный металл способствует повышению показателей пластичности и прочностных характеристики различных сплавов.
- Ядерная энергетика. Этот металл получил распространение в производстве ядерных реакторов.
- Медицина. Соли лития обладают целебными свойствами, поэтому они используются при лечении различных заболеваний.
На самом деле сферы применения лития гораздо шире. По этой причине скупка лития пользуется популярностью. Наша компания предлагает выгодные условия сотрудничества для физических и юридических лиц. У нас самые высокие цены на литий и изделия из него.
Как добыча лития способствует революции электромобилей
Статья (10 страниц)
Несмотря на ожидания того, что спрос на литий вырастет примерно с 500 000 метрических тонн в эквиваленте карбоната лития (LCE) в 2021 году до примерно трех-четырех миллионов метрических тонн в 2030 году, мы считаем, что литиевая промышленность сможет обеспечить достаточное количество продукции для снабжают быстро развивающуюся индустрию литий-ионных аккумуляторов.
- Новая операционная модель HR
- 2022: год в чартах
- Путь к доступной автономной мобильности
- Что важнее? Шесть приоритетов для руководителей в неспокойные времена
- 2022: Год в изображениях
Однако удовлетворить спрос на литий будет нетривиальной задачей. Несмотря на влияние COVID-19 на автомобильный сектор, продажи электромобилей (EV) выросли примерно на 50 процентов в 2020 году и удвоились примерно до семи миллионов единиц в 2021 году. В то же время растущий спрос на электромобили привел к резкому росту цен на литий примерно на 550 процентов. в год: к началу марта 2022 года цена на карбонат лития превысила 75 000 долларов за метрическую тонну, а цены на гидроксид лития превысили 65 000 долларов за метрическую тонну (по сравнению со средним пятилетним показателем около 14 500 долларов за метрическую тонну).
Литий
Литий-ионные (Li-ion) батареи также широко используются во многих других областях, от хранения энергии до авиационной мобильности. Поскольку содержание аккумуляторов варьируется в зависимости от состава активных материалов, а также с выходом на рынок новых аккумуляторных технологий, существует много неопределенностей относительно того, как рынок аккумуляторов повлияет на будущий спрос на литий. Например, литий-металлический анод, который повышает плотность энергии в батареях, требует почти вдвое больше лития на киловатт-час по сравнению с широко используемыми в настоящее время смесями, включающими графитовый анод.Прямая добыча лития и прямое получение лития в продукт предлагают значительные перспективы увеличения поставок лития, снижения воздействия отрасли на окружающую среду, социальную сферу и управление, а также снижения затрат.
Так хватит ли лития, чтобы покрыть потребности нового электрифицированного мира? Как обсуждалось в нашей недавней статье «Вызов сырья: как металлургический и горнодобывающий секторы будут играть ключевую роль в обеспечении энергетического перехода», получение взвешенного ответа и понимание всего контекста спроса и предложения будут иметь решающее значение.
Факторы спроса на литий
В течение следующего десятилетия McKinsey прогнозирует дальнейший рост литий-ионных аккумуляторов с годовой совокупной скоростью примерно 30 процентов. К 2030 году электромобили, наряду с системами хранения энергии, электронными велосипедами, электрификацией инструментов и другими приложениями с интенсивным использованием батарей, могут составлять от 4000 до 4500 гигаватт-часов спроса на литий-ионные аккумуляторы (Иллюстрация 1).
Экспонат 1
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]
Не так давно, в 2015 году, менее 30 процентов спроса на литий приходилось на аккумуляторы; основная часть спроса была разделена между керамикой и стеклом (35 процентов) и смазками, металлургическими порошками, полимерами и другими видами промышленного применения (более 35 процентов).
Ожидается, что к 2030 году на долю аккумуляторов будет приходиться 95 процентов спроса на литий, а общие потребности будут ежегодно расти на 25–26 процентов и достигнут от 3,3 до 3,8 миллионов метрических тонн LCE в зависимости от сценариев, изложенных в Приложении 2.
Экспонат 2
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]
Будущие поставки лития
При таком растущем спросе должен ли мир беспокоиться о будущем предложении лития? В 2020 году было произведено чуть более 0,41 миллиона метрических тонн LCE; в 2021 году производство превысило 0,54 млн метрических тонн (увеличение на 32% по сравнению с прошлым годом). Наш текущий базовый анализ показывает, что спрос на литий составляет 3,3 миллиона метрических тонн, или совокупный темп роста составляет 25 процентов.
Из-за коротких сроков выполнения заказов, связанных с новым производством лития, в 2030 году у нас есть только 2,7 миллиона метрических тонн лития; мы ожидаем, что оставшаяся часть спроса будет удовлетворена за счет недавно объявленного расширения новых и существующих месторождений.
В настоящее время почти вся добыча лития приходится на Австралию, Латинскую Америку и Китай (на долю которых приходится 98 процентов производства в 2020 году). Объявленный список проектов, вероятно, представит новых игроков и географические регионы на карте добычи лития, включая Западную и Восточную Европу, Россию и другие члены Содружества Независимых Государств (СНГ). Этой заявленной базы мощностей должно быть достаточно для роста предложения на 20 процентов в год, чтобы к 2030 году достичь более 2,7 миллионов метрических тонн LCE (Иллюстрация 3).
Экспонат 3
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту.
Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]
Хотя прогнозируемый спрос и предложение указывают на сбалансированность отрасли в краткосрочной перспективе, существует потенциальная потребность в создании новых мощностей к 2030 году. Прогнозируется, что дополнительные источники лития, необходимые для преодоления разрыва в поставках, поступят из проектов по добыче традиционных полезных ископаемых и рассолов на ранней стадии, еще неизвестные ресурсы и нетрадиционные рассолы, такие как геотермальные или нефтяные рассолы. Между тем ожидается, что новые технологии, такие как DLE и DLP, повысят извлечение и емкость. Кроме того, использование прямой доставки руды (DSO) может помочь снизить краткосрочный риск дефицита предложения, как это было в 2018 году (рис. 4).
Экспонат 4
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту.
Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]
Обычные активы на ранней стадии
Из хорошо зарекомендовавших себя стран-производителей лития, таких как Австралия, Чили, Китай и Аргентина, в страны с недавно нанесенными на карту ресурсами и запасами, такие как Мексика, Канада, Боливия, США и Украина, в места, обычно не связанные с литием, такие как как и в Сибири, Таиланде, Соединенном Королевстве и Перу, разведка традиционных месторождений «белого золота» ведется по всему миру. Мы ожидаем объявлений о новых потенциальных мощностях в 2022 году, когда некоторые из этих проектов на ранней стадии станут осуществимыми. Этот новый потенциал включает в себя традиционные рассолы с концентрацией от 200 до 2000 частей на миллион (ppm), а также твердые породы, где Обычно используется от 0,4 до 1,0% лития (Иллюстрация 5).
Экспонат 5
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту.
Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]
Нетрадиционные рассолы (геотермальные, нефтепромысловые)
Дополнительный потенциал связан с нетрадиционными месторождениями: геотермальными и нефтепромысловыми рассолами с содержанием от 100 до 200 ppm. Первый вариант направлен на обеспечение как чистой геотермальной энергии, так и поставок лития. Хотя еще ничего не доказано в коммерческом масштабе, уже есть финансово подтвержденные проекты в Европе и Северной Америке с некоторыми активами на ранней стадии разработки. Мы ожидаем, что с развитием технологий и проверкой концепций на глобальной карте появится больше геотермальных операций с литий-рассолом, а некоторые OEM-производители и автомобильные компании уже поддерживают еще менее продвинутые активы. Примеры включают Renault Group, Stellantis и General Motors, подписывающие соглашения о стратегическом партнерстве и закупках с проектами геотермального лития в Европе и Северной Америке.
Кроме того, проекты в Северной Америке направлены на извлечение лития из сточных вод нефтяных месторождений. Хотя, как правило, низкокачественные, они могут стать дополнительной ресурсной базой, если появятся подходящие технологии.
Прямая экстракция лития
Чтобы геотермальные или нефтяные рассолы могли успешно использоваться в качестве источника поставок лития, потребуется проверенный процесс для DLE. Существует ряд компаний, тестирующих различные подходы DLE. Хотя их идеи различаются, концепция остается прежней: пропускание рассола через литий-связующий материал с использованием процессов адсорбции, ионного обмена, мембранного разделения или экстракции растворителем, после чего следует полирующий раствор для получения карбоната лития или гидроксида лития. .
Перспективная технология DLE в настоящее время рассматривается не только нетрадиционными игроками, но и компаниями, традиционно разрабатывающими «типичные» соляные активы. DLE имеет несколько потенциальных преимуществ, в том числе:
- устранение/уменьшение площади прудов-испарителей
- сокращение времени производства по сравнению с обычным рассолом
- увеличение извлечения примерно с 40 процентов до более чем 80 процентов
- меньшее потребление пресной воды, что может стать одним из решающих факторов при подаче заявки на концессию на добычу полезных ископаемых в регионе с ограниченными водными ресурсами
- меньшее использование реагентов и повышенная чистота продукта (с точки зрения содержания магния, кальция и бора) по сравнению с традиционными операциями с рассолом
До настоящего времени в промышленных масштабах в Аргентине и Китае использовался только адсорбционный ДЛЭ.
Если DLE можно будет масштабировать и распространить на соляные активы, это повысит существующие мощности за счет увеличения извлечения и снижения эксплуатационных расходов, в то время как
также улучшение аспектов устойчивости операций (Иллюстрация 6).
Экспонат 6
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]
Прямой литий в продукт
Подобно DLE, технология DLP предполагает, что в полимере содержится только металлический литий, а затем литий удаляется в трубку электролизера и превращается в конечный литиевый продукт. В случае успеха этот потенциальный процесс производства лития может оказать значительное влияние на предложение.
Прямая доставка руды
Другим вариантом покрытия риска краткосрочного дефицита предложения в случае задержки развертывания новых мощностей является поставка DSO на рынок.
Этот концентрат сподумена с низким содержанием может быть доставлен на рынок в очень короткие сроки (менее года для проекта по производству старых месторождений), что в результате поможет в строительстве полномасштабного завода по переработке сподумена. Уточнение DSO является более дорогостоящим и сложным, но 2018 год стал примером того, как это можно сделать. В условиях высоких цен и нехватки предложения на рынке китайские нефтеперерабатывающие заводы импортировали из Австралии концентраты сподумена с содержанием оксида лития менее 1,5% (0,7% лития) для удовлетворения потребностей рынка.
Повторное использование и переработка
Часто задают вопрос, можно ли утилизировать L-ion аккумуляторы. Ожидаемый срок службы аккумуляторов для легковых автомобилей составляет от 10 до 15 лет, а также возможность продления срока службы аккумуляторов электромобилей за счет использования в секторе накопления энергии. Ожидается, что переработка аккумуляторов увеличится в текущем десятилетии, но не до революционных уровней.
В зависимости от используемого процесса переработки можно восстановить от нуля до 80 процентов лития, содержащегося в батареях с истекшим сроком службы. Ожидается, что к 2030 году такие вторичные поставки будут составлять немногим более 6 процентов от общего объема производства лития (Иллюстрация 7).
Экспонат 7
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]
Риск замены
Возникает еще один вопрос: можно ли заменить литий. Большинство приложений для хранения данных в сети имеют очередь более или менее развитых технологий, которые могли бы выполнить эту задачу: поток окислительно-восстановительного потенциала ванадия, воздух цинка, сера натрия, никель натрия и так далее. Однако в настоящее время нет замены литию для удовлетворения потребностей сектора мобильности.
Единственной потенциальной альтернативой является ион натрия, который, когда он будет полностью готов к использованию, сможет справиться только с низкопроизводительными приложениями. Учитывая вышеизложенное, риск снижения спроса на литий к 2030 г. невелик9.0005
Что дальше?
Будет ли в мире достаточно лития для грядущей революции электромобилей? Мы верим, что так и будет, но необходимо предпринять конкретные действия на каждом уровне цепочки создания стоимости лития:
- Финансирование новых технологий. Например, DLE может увеличить производство лития из обычных соляных растворов за счет повышения уровня извлечения. Это также может обеспечить производство лития из активов, где литий в настоящее время «заблокирован», таких как геотермальные или нефтяные рассолы.
- Поиск новых проектов. В 2021 году почти 90 процентов добычи лития приходилось всего на три страны (Австралия, Чили, Китай). Выход на новые источники лития в другие регионы может способствовать развитию новой ресурсной базы для добычи полезных ископаемых.
- Раннее предупреждение о требованиях производителей. В зависимости от того, как будут развиваться аккумуляторные технологии, отрасли потребуется больше карбоната лития или гидроксида лития. Соответственно, конечные пользователи, такие как OEM-производители и лица, занимающиеся автоматизированным производством, могут помочь, заранее сообщив спецификации продукта и требуемые объемы лития. Объявление о таких потребностях заблаговременно даст добытчикам лития достаточно времени для адаптации.
Общая информация и повседневные товары
Начнем наш взгляд со второй строки периодической таблицы с лития (Li). Литий — третий элемент периодической таблицы, открытый в 1817 году химиком по имени Арфведсон. Вы можете найти литий в предметах повседневного обихода, таких как лекарства и батарейки.
Это первый металл, обнаруженный в таблице Менделеева, после очистки он представляет собой твердое вещество серебристого цвета.
Следует помнить, что литий никогда не встречается в природе отдельно. Он всегда связан с другими элементами. Ученые используют буквенную пару «Li» для обозначения лития в химических уравнениях. Вы можете найти его связанным с хлором (Cl) с другой стороны таблицы Менделеева в молекуле хлорида лития (LiCl).
| Батарейки Во многих ваших игрушках есть батарейки. В фонариках нужны батарейки. В ваших часах у вас наверняка есть батарейка. Что ж… Большинству этих батарей для работы нужен литий. Литий является важным элементом в том, как батарея вырабатывает электричество. | |
| Медицина Литий также используется в качестве лекарства! Когда вы принимаете литий, он действует на нервы в вашем мозгу и меняет то, как вы действуете.  | |
| Горные породы и почва Литий представляет собой металлический элемент, который содержится во многих горных породах. Когда вы собираете интересные на вид камни, литий, вероятно, является одним из элементов внутри. | |
| Горячие источники Иногда люди отдыхают на курортах. Некоторые из этих курортов находятся рядом с источниками. Мы говорим не о роднике, который подпрыгивает вверх и вниз, а о источниках минеральной воды, которые бьют из-под земли. Многие люди думают, что находить эти источники полезно и весело. | |
| Nuclear Reactors Литий является очень важным элементом в ядерных реакторах. Это очень легкий элемент, что делает его важным для ученых. Он используется во многих химических реакциях и процессах.   |