ОБЪЕДИНЕНИЕ ЛИДЕРОВ НЕФТЕГАЗОВОГО СЕРВИСА И МАШИНОСТРОЕНИЯ РОССИИ
USD 91,03 -3,02
EUR 94,92 -3,09
Brent 0.00/0.00WTI 0.00/0.00

"Белая нефть": почему литий так называют и где его применяют

Уникальные качества

Литий (Li) открыл шведский химик Иоганн Арфведсон более двух веков назад. Ученых сразу заинтересовали необычные свойства нового металла: путем экспериментов выяснилось, что он не тонет в воде и керосине, его присутствие в примесях окрашивает пламя в яркий карминно-красный цвет, он имеет самые высокие температуры кипения и плавления в своей группе — 180,54 и 1 340 ℃ соответственно, режется ножом, а в чистом виде при контакте с кожей вызывает сильнейшие ожоги.

Литий (как и подавляющее большинство металлов) имеет серебристо-белый цвет, относится к щелочной группе, обладает самой низкой плотностью (0,534 г/см3) среди всех "собратьев". Особые свойства объясняются чрезмерно малыми размерами атомов, поэтому он считается самым легким и пластичным. Дальнейшие исследования показали, что соединения лития можно с успехом применять в различных сферах жизни и областях науки.

Где применяют

В середине XIX века, судя по перечням фармацевтов, литий стал лекарством от большинства болезней. Он применялся как средство от подагры, болей в желудке и кишечнике, чуть позднее — при лечении нервных расстройств. Как пояснил ТАСС директор ИМЕТ РАН, член-корреспондент РАН Владимир Комлев, соли лития используют в современной медицине для изготовления препаратов при лечении биполярных расстройств, маний и депрессий. Психотропные препараты на их основе увеличивают синтез серотонина и приводят к усилению нейропротекторных механизмов. 

В промышленных масштабах переработка руды для извлечения лития началась в 1923 году на железоплавильном заводе в немецком городе Лангельсхайме. Путем химических реакций сначала получали карбонат лития, а уже из него при необходимости выделяли чистый металл. В современных технологиях чаще применяют соединения лития или его соли.

В черной и цветной металлургии литий применяется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов, а также устойчивости к коррозии. Наравне с этим металл добавляется в смеси при изготовлении керамики и стекла, делая продукцию более прочной и прозрачной. Сегодня он используется при производстве экранов смартфонов, пуленепробиваемых стекол для военной техники, панелей индукционных плит и дверец духовок, пробирок для фармацевтики и парфюмерии, в стекловолокне.

"Литий 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", — рассказал Владимир Комлев.

По словам ученого, литий также используют в щелочных аккумуляторах. Добавки гидроксида лития к электролиту повышают емкость аккумуляторных батарей и срок их службы в два-три раза. "Литий активно используют для производства литий-полимерных батарей для планшетов, тонких ноутбуков и смартфонов, а также в авиации, где необходимы литиевые консистентные смазки. Еще используется в системах кондиционирования. Водный раствор бромида лития (50–60%) используется в качестве осушителя", — отметил Комлев.

Примерное распределение лития при использовании: 40% — на аккумуляторы, 26% — на производство керамических изделий и стекла, 13% — на выпуск смазочных материалов, 7% — в металлургии, 4% — в системах кондиционирования, 3% — в медицине и полимерах. Сегодня литий активно используют при производстве электромобилей, он является главным компонентом литий-ионных аккумуляторов.

Как добывают

Литий добывают как классическим рудным способом, так и выпариванием данного металла из специфичных соляных жидкостей. Как пояснил Владимир Комлев, в рудах литий находится в виде минерала сподумен LiAlSi2O6 (алюмосиликат лития). Руда подвергается обогащению с получением сподуменового концентрата, содержащего 3–7% Li2O. Для извлечения лития используются сернокислотные и щелочные (известковый и содовый) способы переработки сподуменового концентрата. Каждый из этих способов имеет свои недостатки и преимущества.

В сернокислотном способе концентрат предварительно подвергают обжигу в интервале температур 1 000–1 300 ºС, затем обрабатывают 93% серной кислотой при 250 ºС с последующим выщелачиванием водой. Раствор Li2SO4 отделяют от твердой фазы, упаривают, после очистки осаждают литий в виде Li2CO3 раствором соды при 90 ºС. Извлечение лития из концентрата составляет 85–90%. В другом варианте сульфатизации сподуменового концентрата проводят его спекание с добавками сульфата калия при 1 050–1 150 ºС. Спек выщелачивают водой, из полученного раствора литий извлекают в виде Li2CO3. Основным недостаткам этого варианта является большой расход дорогого сульфата калия.

Известковый способ извлечения лития из сподуменового концентрата включает его обжиг с добавками CaO или CaCO3 при 1 150–1 200 ºС в трубчатых вращающихся печах, охлаждение спека водой, измельчение спека до 0,147 мм и дальнейшее выщелачивание в три стадии. Извлечение лития из концентрата составляет около 70%. Для осуществления этой схемы требуются богатые (5–6% Li2O) концентраты, т.к. в шихте они разубоживаются большим количеством известняка. Для промышленной переработки сподуменового концентрата наибольший интерес представляет способ его автоклавного выщелачивания раствором соды при 200 ºС с извлечением лития в виде Li2CO3.

В Латинской Америке извлечение лития осуществляют более дешевым способом из природных рассолов с повышенной концентрацией минеральных солей. Для этого специальные резервуары наполняют водой из соленых горных озер. При жаркой погоде вода испаряется, и получается раствор с высоким содержанием редкого металла. Из раствора литий выделяют в виде его карбоната.

Основные мировые запасы

Крупнейшие месторождения лития расположены в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии и Австралии. По данным Геологической службы США (USGS) на 2023 год, выявленные ресурсы лития во всем мире значительно выросли и составляют около 98 млн т. Боливия обладает самыми большими запасами в мире — 21 млн т, за ней следуют:

  • Аргентина — 19,3 млн т;
  • Чили — 9,6 млн т;
  • Австралия — 6,4 млн т;
  • Китай — 5,1 млн т;
  • Демократическая Республика Конго — 3 млн т;
  • Канада — 2,9 млн т;
  • Германия — 2,7 млн т.

На Россию приходится 10% мировых запасов лития, по открытым источникам на госбаланс поставлено 17 литиевых месторождений, 13 из них числятся в нераспределенном фонде. Потенциально в наших 14 месторождениях, без вновь приобретенных в Донбассе, залегает около 3,5 млн т оксида лития. Шевченковское литиевое месторождение (ДНР) — одно из крупнейших в Европе. Запасы лития в нем оцениваются в 12–14 млн т литиевой руды.

Более половины местных литиевых запасов сосредоточены в Мурманской области. Относительно крупные месторождения разведаны на юге: в Дагестане — это Южно-Сухокумское, Берикейское и Тарумовское. Также литий обнаружен на территории Якутии и Восточной Сибири.

На сегодняшний день в нашей стране действуют три производителя, способные выпускать литий и его соединения в промышленных масштабах:

  1. ПАО "Химико-металлургический завод" (г. Красноярск);
  2. ПАО "Новосибирский завод химконцентратов" (г. Новосибирск);
  3. ООО ТД "Халмек" (Тульская область).

В 2023 году Росатом подписал с боливийской госкомпанией Yacimientos de Litio Bolivianos соглашение о сооружении промышленного комплекса по добыче и производству карбоната лития в департаменте Потоси.

Важность для России

В СССР литий добывали с 1941 года рудным способом на Завитинском месторождении в Забайкалье. По объемам производства лития Советский Союз уступал только Соединенным Штатам. В 1997 году добычу прекратили, несмотря на то, что забайкальское месторождение освоили только на 40%. Для промышленности страны начали закупать сырье за границей — в Аргентине, Чили и Китае.

Как пояснил председатель комитета ГД РФ по промышленности и торговле, первый вице-президент Союза машиностроителей России Владимир Гутенев, с увеличением спроса на электромобили и возобновляемые источники энергии потребление лития продолжает расти и не поспевает за спросом, поскольку разработка новых месторождений и добыча лития занимают годы. 

По словам Гутенева, для реализации новых национальных проектов Минпромторг оценил потребности в данном металле. "Так, к 2030 году при прогнозируемой выработке в РФ в 79 700 т, потребность будет составлять 40 850 т. Однако с учетом быстрого развития технологий и возможного перехода на альтернативные материалы и конструкции данные прогнозы могут быть скорректированы. Сейчас ведется активный поиск, в том числе с использованием искусственного интеллекта, альтернативных материалов. Например, вместо лития может задействоваться натрий как более доступный и менее дорогой ресурс, однако энергетическая плотность натрийионных батарей пока ниже. Также прорабатывается альтернатива в виде калийионных, твердотельных и органических батарей", — рассказал Гутенев.

Президент Владимир Путин обратил внимание на важность добычи этого металла, поскольку от него во многом зависит эффективность программ обеспечения технологической независимости страны.

Как уже говорилось, с середины 90-х и до настоящего времени в России своей добычи этого металла не было. Ее планируется начать в 2025 году.

"Ввиду развития транспортной индустрии, активного использования портативных источников энергии мы видим существенный рост добычи лития за последние несколько лет, в среднем он составляет около 20–30% в год. Ожидается, что к 2030 году рынок лития вырастет в три раза", — рассказал к.т.н., профессор департамента бизнес-информатики Высшей школы бизнеса НИУ ВШЭ Михаил Комаров. Он отметил, что использование новых технологий позволяет не только открывать новые месторождения лития, но и точнее оценивать запасы в уже известных месторождениях для планирования работы с ними.

"Безусловно, есть мировой клуб экспортеров данного металла. Однако основная задача в нашей стране — удовлетворение внутреннего спроса. Ожидается, что экспорт данного металла может начаться к 2030 году. Обеспечение внутреннего рынка литием позволит существенно нарастить выпуск собственных элементов питания и способствовать импортозамещению и повышению технологического суверенитета нашей страны", — подчеркнул Комаров.

Светлана Шмелева, Анастасия Давыденко 

Дополнительная информация

Идет загрузка следующего нового материала

Это был последний самый новый материал в разделе "ВИЭ"

Материалов нет

Наверх