Литий

Литий - химический элемент с символом Li и атомным номером 3, самый лёгкий из твёрдых элементов:

• плотность примерно соответствует сосновой древесине (в 2 раза меньше, чем у воды, и может в ней плавать):
• мягкий, серебристо-белый щелочной металл;
• не встречается в природе в виде металла, но встречается в сочетании в небольших количествах почти во всех магматических породах и в водах многих минеральных источников;
• наиболее важными минералами, содержащими литий, являются сподумен, петалит, лепидолит и амблигонит;
• необходимо хранить в вакууме, инертной атмосфере или в инертной жидкости, такой как очищенный керосин или минеральное масло, поскольку он, как и все щелочные металлы, обладает высокой реакционной способностью и воспламеняемостью.

Первый литиевый минерал петалит, LiAlSi₄O₁₀, был обнаружен на шведском острове Уто бразильцем Д. де Андральда-э-Сильва в 1790^х гг.
При попадании в огонь минерал дает интенсивное малиновое пламя.
В 1817 г. Й. Арфведсон из г. Стокгольма назвал ранее неизвестный металл в минерале литием.
В 1855 г. немецкий химик Р. Бунзен и британский химик А. Маттиссен получили литий в больших количествах путем электролиза расплавленного хлорида лития.

Применение

Первым применением лития (в качестве добавки) стало производство высокотемпературных смазок, вторым – высокопрочные термостойкие стекло и керамика (в том числе противоударная посуда).

Но настоящую революцию в технике, нацеленной на потребительские рынки, произвели легкие литий-ионные аккумуляторы.
При равном весе они производят больше энергии, чем все другие подобные источники питания или, проще говоря, имеют более высокую плотность энергии.

Такие аккумуляторы используются в смартфонах, ноутбуках, электромобилях, БПЛА, электроинструментах, роботах и прочей технике.
Литий также используется в некоторых неперезаряжаемых батареях для такой продукции, как кардиостимуляторы, игрушки и часы.
Металлический литий получают в виде сплавов с алюминием и магнием, повышающих их прочность и делающих их легче.
Li-Al и Li-Mg сплавы используется для покрытия брони.
Алюминиево-литиевые сплавы используются в самолетах, велосипедных рамах и высокоскоростных поездах.
В атомной энергетике его используют для получения трития.

Оксид лития используется в специальных стеклах, пропускающих ультрафиолет, и стеклокерамике.
Хлорид лития является одним из наиболее гигроскопичных известных материалов и используется в системах кондиционирования воздуха и промышленной сушки (как и бромид лития).
Стеарат лития используется в качестве универсальной смазки при высоких температурах.
Карбонат лития используется в лекарствах для лечения маниакально-депрессивного состояния, хотя его действие на мозг до сих пор до конца не изучено.
Гидрид лития используется в качестве средства хранения водорода для использования в качестве топлива.
На сегодня порядка 3/4 лития потребляет аккумуляторная промышленность.

Водород для водородных бомб

Для любознательных напомним, что водород для водородных бомб на самом деле представляет собой сложный гидрид лития, в котором литий является изотопом лития-6, а водород - изотопом водорода-2 (дейтерий).
Это соединение способно выделять огромное количество энергии из нейтронов, выпущенных атомной бомбой в ее ядре.
Они поглощаются ядрами лития-6, который немедленно распадается с образованием гелия и водорода-3, которые затем переходят в другие элементы.
При этом бомба взрывается с силой в миллионы тонн тротила.

Добыча

Основными производителями литиевого сырья в мире являются Австралия, Чили, Китай и Аргентина. Запасы РФ - менее 1 млн т.
Литий - очень активный химически металл, поэтому его добыча ведется несколько отличными от добычи большинства прочих, обычных металлов способами.



Мировое потребление лития в 2021 г. выросло на 33% по сравнению с 2020 г. (с 70 до 93 тыс. т) что не замедлило сказаться на увеличении предложения.
Это самый быстрорастущий рынок какого-либо металла.

В 2021 г. наибольшее количество лития было добыто в Австралии (55 тыс. т), Чили (26 тыс. т) и Китае (14 тыс. т).
Однако этот список может существенно поменяться - Боливия и ДРК вплотную подошли к масштабной коммерческой разработке.
В Чили большая часть лития производится из рассолов, которые при обработке карбонатом натрия дают карбонат лития.
Металл получают электролизом расплавленного хлорида лития и хлорида калия.

Добыча осуществляется 3^мя способами:

• выпариванием воды из соляных рассолов и переработкой оставшихся твердых веществ (хлорида натрия, хлорида калия и хлорида лития);
• добычей из твердых горных пород;
• фильтрацией веществ, выносимых на поверхность в геотермальных скважинах.

Извлечение лития связано с образованием значительных отходов, которые представляют существенную опасность для окружающей среды, граничащую с экологической катастрофой (загрязнение воды, воздуха, изменение ландшафта и гибель многих живых организмов).

Способы извлечения лития:

1. Осаждение с естественным концентрированием:

• используется в США и Чили для получения литиеносного сырья в естественных водоемах путем гелиоконцентрирования;
• при наличии высокой концентрации магния и кальция в рассоле реакция невозможна, поэтому осуществляется их поэтапный вывод в процессе концентрирования, затем происходит осаждение лития содой по реакции 2LiCl+Na₂CO₃ =Li₂CO₃↓+2NaCl

2. Осаждение без концентрирования с помощью аморфного гидроксида алюминия А₁₂О₃*nН₂О:

• низкую селективность по литию;
• более высокую избирательность к ионам магния, что существенно снижает эффективность данного метода и увеличивает расход реагента. Неэффективно использовать на высокоминерализованных попутных водах нефтяных месторождений в РФ.

3. Сорбционные методы:

• используют простые и гидратированные оксиды марганца, титан ниобия, сурьмы, олова и других элементов, а также композиционные материалы на их основе;
• наибольшей селективностью по отношению к литию обладают диоксид марганца, . Но арсенат тория, фосфат циркония эффективны только в щелочной среде и не могут быть использованы для рассолов имеющих pH < 7;
• сорбенты имеют дорогостоящую матрицу, требуют значительных трудовых и энергетических затрат при их производстве, и минеральную кислоту для их регенерации
  

4. Биотехнологический метод извлечения лития из водных источников.

Мировые запасы

Литий довольно распространен, однако нигде и никогда не встречается в чистом в виде из-за своей высокой реакционной способности (приходиться выделять методом электролиза).
Его содержание в горной породе и рассолах сильно варьируется, а потому коммерческое извлечение не везде оправдано.

В Мировом океане содержится 230 млрд т лития, однако в крайне низкой концентрации.
При существующих технологиях его добыча из морской воды не имеет экономического смысла.

РФ

В России самые большие потенциальные запасы лития находятся в Мурманской области.
Также есть залежи в Дагестане и Якутии.
Самое перспективное месторождение Дагестана, по оптимистичным прогнозам, способно давать до 6 тыс. т/год.
Однако сообщений о том, что российские запасы лития начали разрабатываться, до настоящего времени не было.