کربنات لیتیوم و کاربردهای آن را بشناسید

کربنات لیتیوم، یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی Li₂CO₃، یک کریستال مونوکلینیک بی رنگ یا پودر سفید است. چگالی 2.11 گرم بر سانتی متر مکعب، محلول در اسید رقیق، کمی محلول در آب، حلالیت در آب سرد بیشتر از آب گرم، نامحلول در الکل و استون است.

کربنات لیتیوم منبع مهمی برای تهیه انواع محصولات فیزیکی پیشرفته است. با توجه به عواملی مانند دشواری پردازش، سطح فن آوری و محتوای فنی، می توان آن را به محصولات لیتیومی پایه و محصولات لیتیومی پیشرفته تقسیم کرد. محصولات پایه لیتیوم عمدتاً شامل کربنات لیتیوم صنعتی و هیدروکسید لیتیوم درجه صنعتی هستند. محصولات لیتیوم رده بالا عمدتاً شامل هیدروکسید لیتیوم با درجه باتری، کربنات لیتیوم درجه باتری، کربنات لیتیوم درجه دارویی و کربنات لیتیوم با خلوص بالا هستند.

مواد اولیه کربنات لیتیوم

دو نوع اصلی لیتیوم در طبیعت وجود دارد. حدود 70 درصد از لیتیوم جهان در دریاچه های نمک وجود دارد و حدود 30 درصد از سنگ معدن به دست می آید. طبق آمار USGS، ذخایر اثبات شده لیتیوم در جهان بیش از 13.519 میلیون تن (فلز لیتیوم) است. در حالی که منابع به 39.78 میلیون تن، معادل 210 میلیون تن کربنات لیتیوم می رسد.

کربنات لیتیوم در صنعت عمدتا به یون های لیتیوم و سنگ معدن لیتیوم اشاره دارد. یون لیتیوم عمدتاً در آب نمک دریاچه نمک، آب نمک زیرزمینی و آب دریا وجود دارد. سنگ معدن لیتیوم عمدتاً به سنگ معدن اسپودومن، اسپودومن و سنگ لپیدولیت اشاره دارد. محتوای لیتیوم در پوسته زمین حدود 0.0065٪ است که عمدتاً در آمریکای جنوبی، آمریکای شمالی، آسیا، اقیانوسیه و آفریقا توزیع شده است.

توزیع ذخایر جهانی لیتیوم

پنج کشور برتر دارای ذخایر لیتیوم 33.02 درصد در شیلی، 18.57 درصد در بولیوی، 13.42 درصد در آرژانتین، 11.23 درصد در ایالات متحده و 10.52 درصد در چین هستند.

ترکیب منابع جهانی لیتیوم

تولید جهانی معادن لیتیوم عمدتاً توسط شیلی و استرالیا تأمین می شود. تولید این دو در سال 2016 به 26300 تن رسید که 75.14 درصد از کل تولید جهانی را به خود اختصاص داد.

خروجی معدن لیتیوم شیلی (لیتیوم خالص) بین 2007 و 2016 واحد: تن

تولید لیتیوم چین نسبتاً کم است، اما این کشور بزرگترین مصرف کننده لیتیوم است. این کشور عمدتاً بیشتر منابع لیتیوم مورد نیاز را از استرالیا وارد می کند. خروجی معدن لیتیوم استرالیا در ده سال گذشته به شرح زیر است (واحد: تن):

بر اساس اطلاعات منتشر شده توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده در سال 2015، ذخایر اثبات شده منابع لیتیوم چین حدود 13 درصد از کل ذخایر اثبات شده جهان را تشکیل می دهد. در این میان منابع دریاچه نمک حدود 85 درصد از کل ذخایر کشور و منابع سنگ معدن حدود 15 درصد را تشکیل می دهند. منابع لیتیوم چین عمدتاً در چینگهای توزیع می شود. تبت، سین کیانگ، سیچوان، جیانگشی، هونان و استان های دیگر. تبت و چینگهای از نوع آب نمک دریاچه نمک هستند، در حالی که سین کیانگ، سیچوان، جیانگشی و هونان از نوع پگماتیت گرانیتی یا معدنی گرانیتی هستند.

روش های تهیه کربنات لیتیم عمدتاً به دو دسته روش استخراج لیتیوم سنگ معدن و روش آب نمک دریاچه نمک تقسیم می شوند. روش های استخراج لیتیوم از سنگ معدن عمدتاً شامل برشته کردن سنگ آهک، روش اسید سولفوریک و روش سولفات است. روش های آب نمک دریاچه نمک عمدتاً شامل روش جذب پودر، غلظت حوضچه خورشیدی، روش استخراج با حلال، روش شستشوی کلسینه و روش رسوب تبخیری است.

کاربرد و بازار کربنات لیتیوم

• زمین شیشه ای

در تولید شیشه، کربنات لیتیوم عمدتاً در فرآیند تولید لوله های تصویر کاتدی، شیشه مقاوم در برابر حرارت، فیبر شیشه و شیشه نوری استفاده می شود. کربنات لیتیوم نه تنها می تواند دمای بلوغ و ذوب شیشه را کاهش دهد، چگالی و استحکام شیشه را افزایش دهد، بلکه باعث بهبود ویسکوزیته و انبساط حرارتی شیشه و بسیاری از خواص مهم دیگر می شود.

• رشته سرامیک

در فرآیند تولید سرامیک، افزودن مقدار مناسب کربنات لیتیوم نه تنها می تواند شفافیت و مقاومت در برابر سایش محصول را افزایش دهد، بلکه باعث کاهش ضریب انبساط و دمای ذوب و در نتیجه کاهش مصرف سوخت و افزایش طول عمر کوره می شود.

• رشته پزشکی

در زمینه پزشکی از کربنات لیتیوم می توان به عنوان قرص خواب آور و آرام بخش و همچنین بی اشتهایی عصبی، تورتیکولی، آرتریت، صرع و … استفاده کرد و به داروی انتخابی برای شیدایی تبدیل شده است.

• فلزات غیر آهنی

در صنعت ذوب آلومینیوم، از مواد کربنی حاوی 0.4 تا 1.5 درصد کربنات لیتیوم به عنوان آند به جای مواد کربن فعال معمولی استفاده می شود که می تواند 300 تا 600 کیلووات بر ساعت در مصرف برق به ازای هر تن آلومینیوم تولید شده صرفه جویی کند.

• مواد الکترود

کربنات لیتیوم مهمترین محصول در ترکیبات لیتیوم است. این ماده خام اصلی برای تهیه فلز Li، LiOH، LiBr و غیره است، نه تنها برای باتری های لیتیوم یون، بلکه برای مواد تشکیل دهنده موج الاستیک سطح، لیتیوم تانتالات و لیتیوم نیوبات.

کربنات لیتیوم یک ماده خام صنعتی ضروری است. کاربردهای پایین دستی عبارتند از: سرامیک و شیشه 31٪، باتری 23٪، گریس 9٪، ذوب آلومینیوم 6٪، مبرد 6٪، ریخته گری 4٪، لاستیک 4٪، داروسازی 2٪، بقیه 15٪.

منبع مقاله: شبکه پودر چین