استحصال لیتیوم از شوراب ها

لیتیوم یكی از پر كاربردترین فلزات در صنایع مختلف از جمله پزشكی، داروسازی، الكترونیك، صنایع نظامی، خنك كننده های راكتورهای هسته ای، صنایع سرامیك، شیشه و آلیاژهای هوا فضاست.فلز لیتیوم به دلیل سبكی خاص آن، در صنعت هوا فضا كاربرد زیادی دارد و از طرفی هم در تولید باتری های ذخیره كننده انرژی هم از آن به فراوانی استفاده می شود. كشوری مانند آلمان فاقد منابع لیتیوم است. اما كربنات لیتیوم را مانند نمك لیتیوم از شیلی وارد و خالص سازی می كند. منابع لیتیوم به طور كلی به سه دسته تقسیم می شود كه منابع شورابه ای یكی از آنهاست، این فلز مانند نمك داخل این آبها حل است و با توجه به حد اشباع پایینی كه دارد، به صورت محلول در محیط شوره زارهایی كه پتانسیل این فلز در آنها وجود دارد، موجود است كه می توان با این فرایند آن را استحصال كرد.

كاربردهاي ليتيم

به دليل خواص فيزیكی و شيميایی منحصربه فرد، ليتيم و ترکيبات آن با کاربردهای صنعتی گوناگون به چند گروه قابل تقسيم هستند . جهت ارزیابی استفاده از ليتيم در حوزههای مختلف از شاخص نرخ رشد مرکب ساليانه شود که شاخص مناسبی جهت بيان ميزان رشد هر حوزه در یک بازه زمانی معين است. ليتيم به عنوان یک فلز استراتژیک و حياتی در بسياری از صنایع کاربرد دارد که اصلی ترین آنها به همراه مقادیر شاخص نرخ رشد مرکب ساليانه به تفكيک در هر حوزه در بازه زمانی 10 ساله بين سالهای 2003 تا 2013 در ذیل آورده شده است:
ـ صنایع شيشه و سراميک (2 درصد)
ـ صنایع هستهای و نظامی (عدم وجود اطالعات کافی)
ـ باتریهای ليتيم (8/22 درصد)
ـ روانکار (3/3 درصد)
ـ تصفيه کننده های هوا (5/2 -درصد)
ـ صنایع فوالدسازی (عدم وجود اطالعات کافی)
ـ توليد محصوالت دارویی و پليمری (5/2 درصد)
ـ توليد آلومينيم (4/3 -درصد)
ـ کاربردهای دیگر (8/5 درصد)

منابع شورابها

ترکيب ليتيم در شورابه های طبيعی اغلب به صورت کلریدی است و عناصر دیگری همچون منيزیم، سدیم و پتاسيم در کنار آن یافت میشود. توجه به این مطلب ضروری است که استخراج ليتيم از این شورابهها به لحاظ اقتصادی نه تنها به غلظت این عنصر وابسته است، بلكه غلظت سایر یونهای همراه آن ازجمله منيزیم و کلسيم نيز بسيار حائز اهميت است. در ایران حدود 60 پالیا موجود است که تعدادی از آنها مطابق با بررسیهای صورت گرفته حاوی مقادیری از این فلز باارزش میباشند. پالیای خور و بيابانک، کویر بزرگ نمک، باتالق گاوخونی و دریاچه نمک قم ازجمله مهمترین پالیای کشور هستند. اغلب شورابه های موجود در کشور از نوع شورابههای با غلظت ليتيم کم و منيزیم بالاست. درواقع وجود مقادیر زیاد منيزیم در این شورابه ها مانع اصلی جهت رسوب ليتيم در آنهاست. یكی از فاکتورهای بسيار مهم در استحصال ليتيم از شورابهها موقعيت جغرافيایی و فراهم بودن امكان تبخير میباشد. کشور ایران نيز در نواحی پُرتابش خورشيد واقع است. با توجه به اینكه متوسط روزهای آفتابی در ایران حدود 300 روز است که 6 برابر تعداد روزهای آفتابی در اروپاست، بنابراین شورابهها بهعنوان یكی از منابع اصلی تأمين ليتيم در داخل کشور بسيار مورد توجه هستند. عالوهبر این هزینه پایين مواد اوليه، قابليت جداسازی رسوبات در هر مرحله، سرعت باالی فرایند و امكان جداسازی در حجم باال موجب میشود که روش رسوبدهی بيش از سایر روشهای استخراج ليتيم از شورابههای داخلی کشور مورد توجه قرار گيرد. ازجمله مهمترین منبع ليتيم شورابهای، پالیای شرق ایران پالیای بجستان، پالیای ترود و کویر حاج عليقلی(، دریاچه های نمک )دریاچه نمک قم( و آب دریا )سواحل دریای عمان در منطقه چابهار است. هرچند ميزان ليتيم موجود در منابع شورابهای بسيار پایين است، اما بهدليل حجم بالای این منابع و همچنين آب دریا، استحصال این فلز از منظر اقتصادی مقرون بهصرفه خواهد بود. بهطور کلی روشهایی همچون رسوبدهی، استخراج حاللی و استخراج از طریق تبادل یونی جهت استحصال فلز ليتيم بهکار میرود. با توجه به متفاوت بودن ترکيب شيميایی شورابهها در مناطق مختلف، ميزان ليتيم و منيزیم موجود در آن تعيينکننده روش استحصال مناسب خواهد بود. به طوری که امروزه فرایند رسوبدهی، 80 درصد استخراج منيزیم و ليتيم از منابع شورابهای با نسبت مولی منيزیم به ليتيم کمتر از 3 را شامل میشود. برای نسبتهای بالاتر از 3 فرایند رسوبدهی به دليل رسوب همزمان منيزیم، جهت استخراج ليتيم مناسب نبوده و لذا از فرایندهای استخراج حلالی و تبادل یونی استفاده میشود. در این ميان روش استخراج حلالی به جهت هزینه بالای واکنشگرها و همچنين مخاطرات زیست محيطی برای استحصال ليتيم از منابع شورابهای و نيز آب دریا با غلظت ليتيم پایين، مناسب نبوده و لذا روش تبادل یونی برای استحصال ليتيم از منابع مذکور پيشنهاد شده است.
منابع شورابهای به عنوان اصلی ترین منبع استخراج ليتيم در دنيا درحال حاضر مطرح هستند. این منابع به صورت عمده به سه شكل موجود عبارتند از:
ـ دریاچه های نمک،
ـ منابع زمين گرمایی،
ـ ميادین نفتی.
منابع شورابهای به صورت کلی حدود 58 درصد کل ذخایر ليتيم دنيا را تشكيل میدهند که از این مقدار 53 درصد متعلق به ذخایر موجود در دریاچههای نمک، 3 درصد ميادین نفتی و 2 درصد منابع زمينگرمایی است. آرژانتين، شيلی و بوليوی سه کشوری هستند که بيشترین مقادیر ذخيره ليتيم بهصورت شورابه در 4 دریاچههای نمک را در منطقهای موسوم به مثلت ليتيم دارا میباشند (78 درصد کل منابع شورابهای در دنيا) و پس از آن چين و آمریكا ازجمله توليدکنندگان ليتيم از منابع شورابهای هستند. کشورهای افغانستان، ایران، مكزیک، مغولستان و کشورهای منطقه آسيای ميانه و شمال آفریقا از دیگر مناطق دارای پتانسيل توليد ليتيم از منابع شورابهای میباشند.
برای بررسی اقتصادی بودن استحصال ليتيم از منابع شورابهای، سه فاکتور اوليه و مهم عبارتند از:
1 .غلظت ليتيم موجود در منبع،
2 .نسبت منيزیم به ليتيم،
3 .مقدار تبخير سطحی در محل منبع.
هرچه مقدار غلظت ليتيم در منبع و همچنين ميزان تبخير سطحی بيشتر باشد، مقدار توليد بيشتر، و زمان الزم برای استحصال ليتيم از شورابه، کمتر است. از طرفی هرچه نسبت منيزیم به ليتيم در یک منبع بيشتر باشد، استحصال ليتيم از آن دشوارتر است. بنابراین، منابعی که نسبت منيزیم به ليتيم آنها کمتر است، منبع مناسبتری برای استخراج ليتيم هستند.

استحصال ليتيم از شورابه ها

درحال حاضر استحصال ليتيم از منابع شورابهای با روشی به نسبت سنتی صورت میپذیرد که طی ساليان گذشته تغيير چندانی نكرده است. یعنی استخراج شورابه از عمق کم زمين به سطح و قرار دادن آنها در حوضچه های بزرگ تبخير سطحی که به مرور زمان و با تبخير آب شورابه ها به وسيله نور خورشيد، غلظت شورابه افزایش یافته و آماده فراوری ليتيم میشود. این فرایند به نسبت طولانی است و میتواند تا حدود یک سال به طول بينجامد.
به صورت خلاصه، مراحل استحصال ليتيم از شورابه ها به شرح زیر است:
1 .پمپاژ شورابه از عمق 30 متری ( دریاچه آتاکاما) به سطح زمين و انتقال آن به حوضچه های تبخير بزرگ،
2 .رسوب سدیم کلراید (نمک طعام) از شورابه و استحصال آن (در صورت نياز)،
3 .انتقال به حوضچه تبخير دیگر و رسوب سدیم کلراید و پتاسيم کلراید،
4 .انتقال محلول باقیمانده به حوضچه دیگر و قرار گرفتن در آن به منظور تكميل تبخير سطحی و افزایش غلظت ليتيم تا ppm 6000( در این مرحله با افزایش غلظت ليتيم محلول به مرور به رنگ سبز و زرد در میآید)،
5 .انتقال ترکيب باقیمانده به کارخانه و حذف ناخالصیهای باقیمانده ازجمله منيزیم و بور،
6 .افزودن سدیم کربنات به ترکيب غنی از ليتيم و تشكيل و رسوب ليتيم کربنات و استحصال آن،
7 .عمليات خالصسازی ليتيم کربنات و بستهبندی و تكميل فرایند استحصال.

بازار مصرف ليتيم

یكی از فناوریهای ذخيره انرژی الكتریكی، باتریهای قابل شارژ ازجمله باتریهای یون ليتيم است. این نوع از باتریها انتخاب اول در ابزارهای قابل حمل، وسایل نقليه الكتریكی و انرژی تجدیدپذیر پراکنده میباشد. درحال حاضر صنعت باتری بزرگترین مصرف کننده ليتيم در دنياست و پس از آن نيز صنایع توليد شيشه و سراميک در مرتبه بعدی قرار میگيرند. بيش از 95 درصد ليتيم دنيا از منابع شورابهای و سنگ معدن تأمين میشود. از آنجا که ليتيم منابع گسترده تری نسبت به سایر عناصر مورد استفاده در باتریها دارد، لذا به نظر میرسد که در چند سال آینده توجه به مصرف ليتيم افزایش یافته و به ميزان پيش بينی شده 669 کيلوتن ليتيم کربنات معادل تا سال 2025 خواهد رسيد. براساس گزارش Research Pike در سال 2012 بيشترین ظرفيت باتریهای یون ـ ليتيم استفاده شده در قاره های مختلف برحسب مگاوات به ترتيب به آمریكای شمالی، آمریكای لاتين، اروپای غربی و آسيا مربوط است. اروپای شرقی، خاورميانه و آفریقا کمترین ميزان استفاده از باتریهای یون- ليتيم را دارند و ذخيره سازی انرژی به روشهای دیگر صورت میگيرد.

ارزيابي اقتصادي و امكانسنجي توليد ليتيم در داخل كشور

به طور معمول هزینه های دقيق توليد ليتيم و حتی قيمت فروش عمده آن در دنيا به صورت عمومی منتشر نمیشود و بيشتر قيمتها بين توليدکننده ليتيم و مصرف کنندگان انبوه (شرکتهای توليدکننده باتری، صنایع شيشه و سراميک و …) محفوظ باقی میماند؛ لذا براورد دقيق هزینه توليد ليتيم از منابع مختلف، مستلزم داشتن اطلاعات از توليدکننده، شرایط جغرافيایی، سياسی، هزینه های جاری، کارگر و غيره است، اما طبق آمار سال 2014 ،هزینه استحصال هر تن ليتيم کربنات به روش شورابهای از سه منبع مختلف، بين 1591 تا 2280( متوسط 1916 )دلار متغير بوده، در حالی که توليد هر تن ليتيم کربنات از سنگ پگماتيت براساس چهار منبع، بين 2900 تا 4500( متوسط 3611 )دلار و درنهایت هزینه استحصال هر تن از ذخایر هكتوریت در نوادای آمریكا، حدود 3200 دلار بوده است. البته باید به این موضوع اشاره کرد که هزینه واقعی توليد ليتيم کربنات از واحدهای فراوری ليتيم، بهدليل وجود عناصر جانبی همراه با ليتيم، کمتر از هزینه صرفاً استحصال ليتيم است. برای مثال، در منابع شورابهای، وجود بور و پتاسيم و در ذخایر پگماتيت، وجود تانتالم یا فلدسپار بهعنوان محصولات جانبی، میتواند بهطور قابل توجهی از هزینههای توليد ليتيم بكاهد. درحال حاضر متوسط قيمت ليتيم کربنات گرید باتری با خلوص 5/99 درصد در سال 2018 ،بين 17 تا 21 هزار دلار بهازای هر تن متغير است. نمودار 14 پيشبينی قيمت انواع ليتيم کربنات، ليتيم هيدروکسيد و همچنين اسپادومين را تا سال 2025 نشان میدهد. انتظار میرود با افزایش توليد و کشف ذخایر بيشتر، قيمت ليتيم پس از افزایش قابل توجه در سالهای 2016 و 2017 ،به مرور کاهش یافته و یا حداقل افزایش ناگهانی نداشته باشد.

معرفی کد آیسیک مرتبط با صنعت استحصال لیتیوم از شوراب ها

کد آیسیک کانسنگ لیتیوم (استخراج) : ۱۳۲۰۴۱۲۳۹۱

خلاصه بررسی اقتصادی طرح استحصال لیتیوم از شوراب ها

ظرفیت : 2000 تن
نرخ برابری دلار : 14000 تومان
مساحت زمین موردنیاز : 4000 مترمربع
زیربنای ساختمان ها : 2000 مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : 20 نفر
میزان سرمایه گذاری ثابت : 3 میلیارد تومان
ارزش ماشين آلات و تجهيزات : 800 میلیون تومان
نرخ بازده داخلی : 28 درصد

تهیه طرح توجیهی بر اساس آخرین دستورالعملهای سازمانی و بانکی.

در صورتیکه نیاز به طرح توجیهی دارید کارشناسان ما طرح مدنظرتان را بر اساس آخرین ضوابط و بر اساس داده‌های روز و مشخصات و مختصات مدنظرتان، تهیه می‌نمایند. جهت کسب اطلاعات بیشتر اینجا کلیک نمائید.