найбільші країни з видобутку та виробництва літію у світі

Без Lithium важко уявити сучасне Виробництво електроніки та електрокарів-це найважливіший елемент літій - іонних акумуляторів наших смартфонів і ноутбуків, а також батарей зберігання енергії електричних машин. Попит на літій щороку збільшується, як і ціни на рідкісний метал.

Редакція бізнес - журналу https://worldbank.org.ua впевнена, що ця тенденція буде тільки наростати з масовим переходом людства на альтернативну електроенергію. Так, Ілон Маск вже оголосив, що для виробництва його електромобілів «Тесла» «буде потрібно весь літій у світі» (чим і запустив справжню «літієву лихоманку»). Чи вистачить літію людству, які країни можуть похвалитися найзначнішими запасами Li і де він видобувається, ви дізнаєтеся в нашому новому огляді.

Літій — це (коротка довідка про речовину)

Літій (Lithium, Li) — м'який і легкий лужний метал з біло-сріблястим відтінком. Людство знає про його існування з 1817 року, коли речовина була відкрита шведським мінералогом Юханом Августом Арфведсоном. Металевий Li вперше був видобутий в 1818 британським хіміком сером Гемфрі Деві. Назва хімічного елемента походить від давньогрецького λίθος — «камінь» (через те, що спочатку був виявлений в мінералах петаліт, лепідоліт, сподумен). Цікаво, що спочатку іменувався «літіоном» — відома нам назва була запропонована дещо пізніше хіміком Йенсом Берцеліусом.

Фізичні властивості:

• М'який і пластичний метал, твердість якого знаходиться між твердістю натрію та свинцю;
• Матеріал, який можна обробляти за допомогою прокатки та пресування;
• Відрізняється малими розмірами атомів, що надає ряд особливих властивостей: наприклад, не змішується з рідким цезієм, рубідієм або калієм;
• Найвища температура плавлення (180,5 °C) і кипіння (1340 °C) серед усього спектру лужних металів;
• Найнижча щільність в умовах кімнатної температури — 0,533 г/куб.см, що в два рази нижче щільності води (це дозволяє літію спливати не тільки в Н2О, але в гасовій масі).

Хімічні властивості:

• Найменш Активний лужний метал, який не дає реакції при кімнатних температурах навіть на сухий кисень;
• Відносно стійкий на відкритому повітрі, чому може недовгий період зберігатися в подібних умовах;
• Єдиний з лужних металів, який не тримають в гасі через його спливання;
• Середовищем для зберігання виступають герметично закупорені бляшані тари, мінеральне масло, парафін, газолін або петролейний ефір;
• Металевий літій залишає опіки на слизових оболонках, рогівці ока та вологій шкірі.

З 1818 Li визначають за якісною ознакою: літій і літійні солі здатні забарвити полум'я в червоний відтінок (метод Леопольда Гмеліна).

Найбільші родовища літію-де вони знаходяться?

Вчені встановили, що вміст Lithium у верхній материковій корі доходить до 21 г/т, а в морських і океанських водах-до 0,17 мг / л. традиційно родовища лужного металу поділяють на дві категорії:

• Гранітні рідкоземельні інтрузії з літієносними пегмалітами, специфічними онгонитами (магматичний топаз + вода, фтор і рідкісні метали, серед яких Li) або комплексними гідротермальними багатствами, що включають також вісмут, вольфрам, олово та інші метали;
• Розсоли древніх солончаків і природних водних лінз сильно засолених озер.

Теоретично літій в аномально великих кількостях знаходиться в зірках-надгігантах або червоних гігантах, системах Ландау-Торна-Житков з нейтронними зірками.

Серед найважливіших родовищ Lithium:

• «літієвий трикутник» в Латинській Америці, що охоплює відразу три держави — Аргентину, Болівію і Чилі. Саме тут зосереджено 70% глобальних запасів металу, притому з них виявлені на території Болівії.
• Солончак Уюні в Болівії — найбільше в світі висохле солоне озеро.
• Безстічне надсолоне озеро Чаб'єр-Цака в Китаї, що дало назву мінералу Zabuyelite — карбонату літію.
• Річка Амур на російсько-китайському кордоні.
• Тахуа, Болівія.

Родовища лужного металу виявлені в державах:

• Чилі;
• Болівія;
• Аргентина;
• США ;
• Конго;
• Китай ;
• Бразилія ;
• Австралія ;
• Сербія;
• Афганістан.

У випадку з Росією більше ½ місцевих літієвих запасів зосереджені в Північній Мурманської області. Відносно великі родовища розвідані на півдні, в Дагестані — це Південно-Сухокумське (де обсяги видобутку і виробництва теоретично можуть доходити до 5000-6000 тонн/рік), Берикейське і Тарумівське. Також Lithium виявлений на території Якутії і Східного Сибіру. При цьому країна активно не видобуває речовину: витратному видобутку воліє дешевший імпорт . У РФ діють експериментальні установки, а промисловий видобуток матеріалу була припинена після розпаду Радянського Союзу.

Видобуток літію: де і скільки?

За даними Геологічної служби США, темпи видобутку рідкісного металу збільшується з кожним роком. Так в 2015 було видобуто близько 32,5 тисячі тонн, а в 2019 — вже 315 тисяч тонн літію. Прогнозується, що до 2027 це число збільшиться восьмикратно. Четвірка лідерів видобутку залишається незмінною-Аргентина, Австралія, Китай і Чилі.

The Economist оцінив рівень видобутку рідкісного металу в 2021 році:

• Загальний обсяг: 100 000 тонн (більше, ніж в 2020, на 21 %).
• Австралія - 55 000 тонн.
• Чилі — 26 000 тонн.
• Китай — 14 000 тонн.
• Аргентина - 6 200 тонн.

Цікаво, що лідер по запасах металу, Болівія, видобула всього лише 600 тонн цінного літію.

З чого отримують літій: основна сировина і способи обробки

Головна сировина для видобутку Lithium:

• Сподумен (силікат алюмінію з літієм) і інші пегматитові мінерали з слюди, шпату, кварцу та інших кристалів. Існує кілька методик переробки, найпопулярніша з яких — спікання з калію сульфатом для отримання розчинного сульфату літію. Раніше це був основний спосіб видобутку, а сьогодні він досі активно застосовується в Австралії: літій тут добувають з піроксену сподумена.
• Сольові розчини з глин озер-солончаків з високим вмістом (0,01-1 %) солей літію. Промисловців цікавить хлорид літію. Сировина викачують, випарюють на сонці, після чого збільшують концентрацію Lithium осадженням літію карбонату. Процес менш дорогий, ніж попередній, проте досить тривалий — 18-24 місяці. Ще один мінус-домішки, залізо або магній, від якого складно позбутися.

Що стосується металевого літію, для його отримання в сучасному світі звертаються до електролізу розплавів солей і подальшого відновлення з оксиду. Отриманий метал очищається вакуумною дистиляцією-послідовним випаровуванням при заданих температурах.

Глобальні ресурси літію: топ-18 країн з найбільшими запасами

Оцінка і статистика по Lithium ускладнюється тим, що кожен з джерел надає свої дані, які різняться між собою (в тоннах):

1. Аргентина: від 2 до 6 млн.
2. Австралія: від 220 тисяч до 1,6 млн.
3. Австрія: від 100 до 113 тисяч.
4. Болівія: від 5,4 до 5,5 млн.
5. Бразилія: від 85 до 910 тисяч.
6. Фінляндія: від 13 до 14 тисяч.
7. Іспанія : 72 тисячі.
8. Ірландія: 13 тисяч.
9. Канада: від 255 тисяч до 1,073 млн.
10. Конго: 1,14 млн.
11. Чилі: Від 3 до 7,52 млн.
12. Китай: від 1,1 до 6,173 млн.
13. Португалія: 10 тисяч.
14. Росія : 2,48 млн.
15. Сербія: 957 тисяч.
16. США: від 410 тисяч до 6,62 млн.
17. Заїр: 2,3 млн.
18. Зімбабве: від 27 до 57 тисяч.

Таким чином, в сумі світ може багатий обсягами літію від 11 400 000 до 39 300 000 тонн.

У 2021 році USGS (робота Геологічної служби США) опублікувала власний звіт про світові запаси літію:

1. Болівія — 21 млн тонн.
2. Аргентина - 19,3 млн тонн.
3. Чилі - 9,6 млн тонн.
4. Австралія - 6,4 млн тонн.
5. Китай — 5,1 млн тонн.
6. ДР Конго - 3 млн тонн;
7. Каналу - 2,9 млн тонн.
8. Німеччина - 2,7 млн тонн.
9. Росія - 1 млн тонн.

Всього ж у світі, за даними США, 86 млн тонн доведених запасів літію.

Світове виробництво літію: 5 найбільших підприємств

Глобальний ринок рідкоземельного металу, в основному, формують азіатські, американські та австралійські постачальники. Серед найбільш значущих виробництв працюють:

1. Albemarle (США-Чилі). Видобуває бром і літій в Салар-де-Атакама (Чилі) і долині Клейтон (Сполучені Штати). Цій же компанії належить 49% частки літієвого родовища Greenbushes.
2. Pilbara Minerals (Австралія). Розробляє літієвий і танталовий актив в західній частині континенту, є одним із значних глобальних постачальників сподумена.
3. Sichuan Tianqi Lithium (Китай). Найбільший світовий виробник мінералу сподумена, який володіє літій-активами в КНР, Чилі і в Австралії.
4. Jiangxi Ganfeng Lithium (Китай). Один з мега-постачальників металевого літію, гірничодобувна компанія, що розробляє родовища не тільки в КНР, але і в Аргентині, Ірландії та Австралії.
5. Sociedad Quimica y Minera de Chile, SQM (Чилі). Цьому великому виробнику належить 19% глобального ринку літію. Поставляє, крім Li, йод, калій і підгодівлі для з/х культур. Основна зона розвитку-Салар-де-Атакама (Латинська Америка).

Дані надані аналітичним агентством investingnews.com: Чилі виробляє 46 %, Аргентина — 26 %, А Китай — 6% від глобального видобутку Lithium.

На скільки років планеті вистачить літію?

Простежимо за графіком споживання рідкісного металу, складеним Global Data (в тисячах тонн):

• 2010: 30.
• 2011: 40.
• 2012: 40.
• 2013: 40.
• 2014: 40.
• 2015: 35.
• 2016: 40.
• 2017: 50.
• 2018: 60.
• 2019: 70.
• 2020: 110.
• 2021: 140.
• 2022: 160.

Експерти прогнозують: очікується, що до 2025 людство буде споживати до 200 тисяч тонн літію щорічно.

Наскільки вистачить при таких темпах споживання і без того рідкісного металу? На питання важко відповісти навіть аналітикам, адже вчені поки лише підрахували літієві запаси в родовищах пегматитових мінералів. Скільки цінного елемента приховують солончаки, досі достеменно невідомо. Так, в 2019 на слуху була інформація, що планета має тільки 17 млн тонн літію, потім ця цифра збільшилася до 62 млн тонн. Chemetall стверджує, що на планеті 28 млн тонн літію і 150 млн тонн карбонату літію (втім, дані не раз критикувалися як занижені).

Від дефіциту Lithium може врятувати вторинна переробка літій-іонних акумуляторів. Вже є технології, що дозволяють повернути повноцінний металевий літій, проте процес поки що складний і дорогий, чому ведеться в нечисленних обсягах. Однак на сьогоднішній день підраховано: якщо людство буде споживати 150-200 тисяч тонн літію на рік, то запасів матеріалу вистачить на 75-100 років.

Глобальний ринок літію: покупці та Динаміка цін

Вартість рідкоземельного металу збільшується з року в рік:

• 2007: $ 6,3/кілограм.
• 2018: 16,5 доларів/кілограм.
• 2019: 67,5 доларів/кілограм.
• 2022: 77 доларів/кілограм.

Що стосується карбонату літію, він у 2022 році коштує 70 000 доларів за тонну, оскільки минулого року максимальна ціна становила 13 000 доларів. Причиною збільшення вартості є величезний попит з боку виробників літій-іонних батарей.

Представимо важливі дані від експертних агентств:

• У січні 2022 карбонат літію на тлі скорочення поставок і зростання глобального попиту став коштувати до 48 300 доларів за тонну.
• S&P Global свідчить: "ціни на постачання карбонату літію зросли на 413 % з початку 2021 року до середини грудня до 32 600 доларів США за тонну на умовах CIF (вартість, Страхування , вантаж) у північній Азії, а ціни на гідроксид літію зросли на 254% за той же період до 31 900 доларів США за тонну».
• Обсяг глобального ринку металу оцінюється в $2,7 млрд.
• Сумарні темпи зростання літієвого ринку в 2021-2028 роках: від 14,8% до 26 %.
• Весь 2022 рік ціни на Li будуть триматися стабільно високими.

Серед головних набувачів літію на глобальних ринках — автомобільна промисловість. Для акумуляторної батареї одного електрокара Tesla Model S потрібно 63 кг літію. В середньому ж на акумулятор електромобіля йде 44,1 кг чистого літію. До 2023 головними світовими покупцями (до 100 000 тонн Li на рік) стануть:

• Mercedes ;
• BMW ;
• Toyota;
• Ford ;
• Audi;
• Porsche ;
• Volvo ;
• Hyundai;
• Tesla;
• Honda .

Крім виробників електро-авто, метал у великих обсягах цікавий двом секторам:

• Виробникам смартфонів, ноутбуків, планшетів — для акумуляторів. Наприклад, Apple купує 0,58% від світових поставок металу.
• Постачальникам величезних акумуляторних систем для нівелювання стрибків споживання електроенергії в годинник пік. Для кожного такого супер-апарату потрібно не менше 1 тонни найчистішого літію. Основним виробником є та ж «Тесла».

Конкуренція на світовому літієвому ринку відбувається за чотирма ознаками: якість матеріалу, стабільність поставок, багатство асортименту і наявність корисних закупівельникам додаткових послуг.

Експорт літію в світі

Основний експорт рідкісного металу йде з «літієвого трикутника» в Південної Америки: речовина обробляється на збагачувальних заводах SQM (Чилі), звідки надходить в Чилійський порт Антофагаста для подальших зарубіжних відправлень. Найважливішими експортерами виступають (у тисячах тонн на рік):

• Австралія-18,3.
• Чилі — 14,1.
• Аргентина-5,5.

До слова, не всі найбільші корпорації купують літій: так, Tesla вже отримала від американської влади «зелене світло» на видобуток Li в місцевості, розташованої в Неваді. Ілон Маск повідомив, що його компанія може обробляти і використовувати 10 000 акрів глини, збагаченої металом.

" друга Нафта ": всі способи застосування літію

Lithium недарма називається " новою нафтою — - повний спектр його технологічних застосувань надзвичайно широкий:

• Хімічні джерела струму: аноди акумуляторів і гальванічних (літієвих) елементів, забезпечених твердими електролітами. Серед найпопулярніших-літій-іонні, літій-йодні, літій-хлорні, лужні акумуляторні батареї.
• Корисні сплави: з міддю, золотом і сріблом — високоефективний припій, зі скандієм, алюмінієм, магнієм і кадмієм — інноваційний надлегкий матеріал в космонавтиці і авіації, з алюмінієм — надміцна кераміка для металургії, військової техніки, термоядерного сектора, з алюмінієм і карбідом кремнію — величезної міцності скла, зі свинцем — пластичні і корозійно-стійкі Сплави.
• Електроніка: оптичний компонент (літію-цезію триборат) в радіотехніці, нелінійні оптико-матеріали в оптоелектроніці, акустооптики і нелінійної оптики, наповнення металогалогенних газорозрядних освітлювальних конструкцій, наповнення електроліту лужних акумуляторних батарей для збільшення їх довговічності.
• Загальна Металургія: розкислення, збільшення міцності і пластичності сплавів, відновлення рідкісних металів.
• Виробництво алюмінію: найважливіший допоміжний при виплавці кольорового металу, а також елемент, що дозволяє виділити нові алюмінієві сплави з підвищеною питомою міцністю, стійкістю до іржавіння, розтріскування, утворення рихлин.
• Лазерна продукція: високоефективні лазери центрів вільного забарвлення, оптика з широкою спектр-смугою пропускання.
• Атомний сектор: літію гафніат-елемент покриття, використовуваного для поховань атомних відходів високої активності з вмістом плутонію.
• Ядерна енергетика : літій-7 використовується в атомних реакторах в ролі ефективного теплоносія.
• Термоядерна енергетика: літій - 6 при впливі теплових нейтронів перетворюється в радіоактивний тритій 3h.
• Термоелектричний матеріал: напівпровідники для термоелектроперетворення.
• Регенерація кисню: очищення повітря пероксидом і гідроксидом літію на пілотованих космічних кораблях і підводних човнах.
• Мастильні матеріали:» літієве мило " (літію стеарат) — загусник, застосовуваний у виробництві високотемпературних паст-мастил для різних агрегатів і машин.
• Силікатне виробництво: літієві сполуки застосовуються у випуску спеціального скла, для зміцнення порцеляни.
• Окислювач: літію перхлорат в якості акцептора електронів.
• Дефектоскопія: літію сульфат для виявлення дефектів матеріалів.
• Осушення повітря та інших газів: бромід і хлорид літію володіють зразковими гігроскопічними властивостями.
• Медицина : літію карбонат і ряд інших солей літію — стабілізатори настрою в психотерапії.
• Піротехніка: літію нітрат для фарбування феєрверку в червоний колір.
• Інше застосування: відбілювання швейної тканини, виробництво косметики, консервація харчових продуктів, наповнення поплавців батискафів, паливо (металевий Lithium) для силових паротурбінних установок.
• Біологічне, природне використання: 100-200 мкг літію на добу необхідно дорослій людині для нормалізації жирового і вуглеводного обміну, профілактики алергічних реакцій, зміцнення нервової системи, зниження надмірної збудливості.

Аналітики також з'ясували, в яких частках і в якому вигляді використовується літій світовими виробництвами: скло і кераміка — 29 %, джерела струму — 27 %, мастильні матеріали — 12 %, розливання сталі — 5 %, регенерація кисню — 4 %, полімери — 3 %, Виробництво алюмінію — 2 %, фармпродукція — 2 %, інші цілі — 16 %. Згідно з іншим джерелом: 40%-літій — іонні акумулятори, 26 % — керамічні вироби, 13 % — мастильні матеріали, 7 % — Металургія, 4 % — охолоджуючі установки, 3% - полімери і медицина.

Команда бізнес-журналу https://worldbank.org.ua впевнена: чим досконаліше технології, тим більше світ потребуватиме літії, тим привабливі супутні інвестиції . Вже сьогодні ми не уявляємо свої смартфони без «довгограючих» літій-іонних батарей. Варто ж виникнути дефіциту рідкісного металу, так нам доведеться заряджати свої апарати по чотири рази на день, як то було з нікель -металгідридними акумуляторами. Не варто недооцінювати роль речовини для альтернативної енергетики, глобального звернення до відновлюваних енергоджерел — без Lithium поки що складно уявити ємнісні акумуляторні батареї електрокарів і супер-сховищ «зеленої» енергії.