لیتیوم عنصر تکنولوژی

اغلب عناصر نادر خاکی و فلزات کمیاب برای استخراج به تکنولوژی بالایی نیاز دارند و بر خلاف دیگر محصولات معدنی، در حجم کم و در ابعاد کیلوگرم خرید و فروش می شود که همین امر به علت قیمت بالای آنها و سختی استحصال شان بوده و در صورتی که بتوان در استحصال و تولید این مواد به مزیت رسید، عملا ارزش افزوده بالایی خواهند داشت، چراکه فلزی مانند لیتیم در صنایع پیشرفته مصارف بسیاری دارد و مصرف آن از سال 2015 تا کنون بیش از 10 برابر افزایش داشته است.

در بازار جهانی استرالیا مقام اول تولیدکننده لیتیم را داراست و بزرگ ترین صادرکننده لیتیم به عنوان کنسانتره  است. پس از آن شیلی قرار دارد استرالیا 35 درصد و شیلی 34 درصد. ایران جزو معدود کشورهایی است که به مقادیر مناسبی از ذخایر عناصر نادر خاکی و فلزات باارزش دسترسی دارد.پس از اکتشافات پهنه های معدنی از سال 1393 در ایران، فلزات کمیابی مانند لیتیم در 60 پلایای مختلف کشور در منابع معدنی و منابع شورابه ای رصد شده است.

طراحى روش هاى نوین برای استحصال لیتیم کربنات از شورابه ها از برنامه هاى سازمان زمین شناسى و اکتشافات معدنی است که به صورت نیمه صنعتی در حال اجراست. غلظت لیتیم در شورابه های ایران کمتر از ppm 50 است و میزان منیزیم آن بسیار بالاست. همچنین در بررسی های زمین شناسی در مناطق نزدیک افغانستان مانند مشهد و زاهدان، احتمال کشف ذخایر لیتیم وجود دارد که البته نیاز به تامین منابع مالی و تکمیل عملیات اکتشافی و مطالعاتی ضروری است.

بررسی مصرف لیتیم در جهان نشان می دهد که مصرف آن در سال 2002 بسیار کم بوده اما تا سال 2017 از رشد قابل توجهی برخوردار بوده و پیش بینی شده تا سال 2100 رشد فزاینده ای در مصرف داشته باشد. با توجه به روند رو به رشد قیمت لیتیم طی سال های 2015 و در نتیجه افزایش قیمت باتری های لیتیمی سرمایه گذاری شرکت های مختلف به ویژه کمپانی های چینی Tianqi و Ganfeng در نقاط مختلف جهان به عنوان کشور تولیدکننده عمده این باتری ها شدت گرفته است.

به رغم ذخایر سنگین سنگ معدن لیتیم، این کشور هنوز هم به دلیل تقاضای زیاد، مقادیر زیادی لیتیم از استرالیا، شیلی و آرژانتین واردات دارد.بازیابی لیتیم از باتری ها فاکتور مهمی است که باید برای جلوگیری از کاهش شدید منابع آن در آینده مورد توجه قرار گیرد.

آلودگی های زیست محیطی ناشی از مواد موجود در باتری ها یک نگرانی برای آینده است. دفع نامناسب باتری ها یکی از راه هایی است که منجر به انتشار در طبیعت و جذب از طریق گیاهان شده که وارد زنجیره غذایی و به طور تجمعی در انسان ذخیره می شود. در حال حاضر، کمتر از یک درصد لیتیم بازیابی می شود. به دلیل فراوانی نسبی لیتیم، انگیزه بازیابی این فلز از حجم انبوه ضایعات آن زیاد نیست. علاوه بر آن، حجم ضایعات لیتیم دار به حد کافی برای توسعه صنایع بازیافت لیتیم بزرگ نیست.

زمانی که تقاضا برای منابع لیتیمی افزایش یابد، ممکن است در آینده بازیافت لیتیم از ضایعات انجام شود. یکی از این ضایعات تلفن های همراه قدیمی است. بیش از میلیاردها تلفن همراه هر سال تولید می شود که حاوی تقریبا 30 تا 40 گرم لیتیم است. این تلفن ها همچنین به طور متوسط دارای تقریبا 9 میلی گرم طلا، 24 میلی گرم پالادیم و 250 میلی گرم نقره است.

میزان فلز موجود در آن به مدل تلفن به شدت وابسته است. طلا، پالادیم و نقره امروزه از این تلفن ها بازیافت می شوند. در آینده ممکن است بازیابی لیتیم نیز از این دستگاه های قدیمی مقرون به صرفه شود. لیتیم از لحاظ بازیابی به دلیل پایین بودن نقطه ذوب و انحلال اندک نمک های فلورایدی، کربناتی و فسفاتی آن دارای سهولت است.

بازیابی فلزات با ارزش از باتری های لیتیمی مستعمل روشی شناخته شده است. باتری های لیتیمی معمولا دارای آلومینیوم، مس و کبالت است که معمولا در حین بازیافت قابل بازیابی هستند. بازیابی لیتیم هنوز به عنوان یک صنعت قابل اجرا نیست و نیازمند سرمایه گذاری گسترده است.

بازیابی لیتیم از باتری های لیتیمی توسط روش های مانند لیچینگ، رسوب گذاری، تبادل یون یا استخراج حلالی انجام می شود. بر اساس پژوهشی گزارش شده است که 250 تن سنگ معدن یا 740 تن شورابه یا 28 تن باتری لیتیمی مستعمل نیاز است که یک تن لیتیم فلزی بازیابی شود. بازیافت باتری های لیتیمی خودروهای برقی ساده تر از بازیافت باتری های کوچک است.

از لحاظ اقتصادی نیز با افزایش استفاده از باتری ها در خودروهای برقی، بزرگی مقیاس صنعتی فراهم و انگیزه لازم برای برای بازیافت باتری ها به وجود خواهد آمد. براساس گزارشی که در سال 2017 منتشر شده است، لیتیم توسط روش هایی نظیر هیدرومتالورژی (انحلال، لیچینگ، استخراج حلالی، رسوب گذاری و روش های الکتروشیمیایی)، پیرومتالورژی و فرآیندهای بیولوژیکی قابل بازیابی است. بر این اساس، تنها کمتر از یک درصد لیتیم از باتری ها در جهان بازیابی می شود.