Меню

Где добывают литий для аккумулятора



Нужно больше лития! Бум электротранспорта приводит к новым экологическим проблемам

Содержание

  1. Зачем человеку литий
  2. Где и как добывают редкий металл
  3. Как добыча влияет на природу
  4. Как обстоят дела с литием в России
  5. Переработать или найти альтернативу

Как в России и мире добывают литий, один из самых перспективных редких металлов, чем это угрожает планете, и какая связь между пустыней Атакама и московским транспортом.

Летом 2020 года Москва полностью отказалась от одного из символов города – троллейбуса: власти сочли их недостаточно маневренными и решили заменить автобусами с электродвигателем. Теперь на улицах города все чаще встречаются синие электробусы с большими окнами и просторными площадками. Питается электробус от литиевых аккумуляторов — их подзаряжают на конечных остановках.

Московские электробусы собирают в башкирском городе Нефтекамске на заводе «НЕФАЗ», дочернем предприятии КамАЗа. В ближайшее время сборочное производство планируют частично перенести в столицу — на Сокольнический вагоноремонтно-строительный завод.

«Кузовная мастерская и всё, что касается шасси, останется в Нефтекамске, а установка всех систем, включая батарею, будет осуществляться в Москве», — рассказали в пресс-службе КАМаЗ.

Каждый год завод планирует выпускать по 450 электробусов, то есть повысить мощности более чем в два раза: за предыдущие два года (с сентября 2018 по декабрь 2020) КамАЗ поставил в Москву 400 электробусов.

Интересно, что литий, из которого делают аккумуляторы электробусов, скорее всего поступает к нам из Южной Америки, проделывая путь в десятки тысяч километров. Почему же этот металл не добывают в России? И какие экологические риски связаны с производством батарей?

Зачем человеку литий

Продажи электротранспорта растут не только в России, но и в мире: по данным The Guardian, в 2020 году рост составил 43%, а в Северной Европе доля рынка электромобилей достигла 54%. Это значит, что добыча редкого металла затронет еще больше уголков нашей планеты.

Литиевые аккумуляторы быстро заряжаются (время зарядки электробуса — 20 минут), не выделяя при этом вредных веществ, и обладают высокой эффективностью: используется до 95% энергии батареи. Кроме того, литий – самый легкий металл на планете, что повышает его привлекательность у производителей. По прогнозам Bloomberg, к 2030 году потребность в литиевых батареях увеличится в девять раз.

Литий — не новый для человечества металл, его использовали с 19 века: сначала в производстве стекла и фарфора, позднее — в металлургии и атомной энергетике. В начале 21 века спрос на литий резко вырос — в первую очередь из-за развития гаджетов и электротранспорта. Для производства одной батареи для электромобиля Tesla Model S, например, требуется 63 кг лития!

В 2019 году мировое потребление лития оценивалось в 57 700 тонн — это на 18% больше, чем годом ранее. Аналитическая компания GlobalData прогнозирует, что к 2024 году спрос на редкий металл увеличится в два с половиной раза — до 117 тысяч тонн. Это значит, что добыча редкого металла затронет еще больше уголков нашей планеты.

Где и как добывают редкий металл

Существует два способа добычи лития: рудный и гидроминеральный. В первом случае металл добывают в шахтах или карьерах, во втором — из подземных рассолов.

Рудный способ дороже, зато позволяет добыть литий быстрее, чем за месяц. Его использовали до 1990-х годов XX века — пока в Чили не научились извлекать литий из рассолов.

Выглядит это так: концентрат, в котором содержится литий, с помощью мощных насосов выкачивают из-под земли и пропускают через несколько «очистительных» бассейнов, чтобы повысить содержание металла в рассоле. На этом этапе требуется много воды и яркого солнечного света. С высоты бассейны выглядят как гигантские шахматные доски, рассеченные дорогами для рабочих и транспорта. Таким способом добывают литий в одном из самых странных и красивых мест Боливии — солончаковой пустыне Салар-де-Уюни.

Соляные озера и выпаренный литий в Салар-де-Уюни. Боливия. Фото: Georg Ismar/dpa, ТАСС

«Рассольный» способ добычи дешевле: как правило, концентрат залегает на небольшой – не более двух метров — глубине. Но сам процесс выпаривания небыстрый, он может занимать до 18 месяцев. После этого рассол нужно обогатить — отделить хлориды натрия, калия и магния. В результате получается сырье, из которого изготавливают аккумуляторы — в том числе для московских электробусов.

Сейчас среди стран-лидеров по добыче редкого металла — Боливия, Аргентина, Чили, Австралия, Китай. По данным геологической службы США, подтвержденные мировые запасы лития на 2019 год составляют 17 млн тонн. В России хранится около 1 млн тонн запасов – литиевый потенциал страны сопоставим с Мали и Сербией.

Как добыча влияет на природу

Для выпаривания литиевых рассолов требуется огромное количество воды. Например, чтобы добыть одну тонну металла, нужно израсходовать почти 2 млн литров!

Проблема в том, что большинство известных месторождений богатого литием рассола находятся в засушливых высокогорьях на границе Боливии, Чили и Аргентины. Здесь же расположено самое сухое место на планете — пустыня Атакама, где с 2000 по 2015 годы было выбрано на 21% больше воды, чем поступило сюда естественным путем — в виде дождевых или талых вод.

На резервуары с рассолом воды хватает, а пастбища и поля зерновых остаются обезвоженными. При этом чилийские фермеры рассказывают, что до прихода добывающих компаний в регионе не было перебоев с водоснабжением.

Читайте также:  Gel аккумуляторы 12v 9ah

Недовольны добычей лития и португальцы, хотя запасов металла там немного – около 60 тыс. тонн. Зимой 2020 года жители района Ботикас, который имеет статус объекта всемирного сельскохозяйственного наследия, вышли на митинг против добычи лития. В результате правительство начало подготовку законопроекта о добыче полезных ископаемых, который ужесточит правила получения лицензий на добычу лития. При этом министр экономики Португалии Педро Сиза Виейра заверил, что при добыче металла «будут соблюдаться самые высокие экологические стандарты и применяться ответственные социальные методы».

Еще одна проблема – возможная утечка химических веществ в систему водоснабжения. Такое несколько раз происходило на юго-западе Китая. В 2013 году жители города Тагонга обнаружили в реке Лици мертвую рыбу, обвинив производителя лития в загрязнении воды. Власти приостановили работу шахты, но весной 2016 добыча продолжилась.

Как обстоят дела с литием в России

В России запасы лития есть, но его никто не добывает. Во-первых, стартовый акционный платеж, с которого начинаются торги (по закону российские литиевые месторождения государство распределяет только через аукцион), стоит слишком дорого. Так, стартовый платеж на месторождении Кольского полуострова достигает 1 млрд 100 млн рублей. А затраты на разведку, по оценкам геологов, могут составить еще 500-600 млн рублей.

«Для коммерческих компаний такие цены неподъемны. Месторождение становится настолько дорогим, что его экономически невыгодно разрабатывать. Гораздо дешевле купить литий за рубежом», — говорит главный геолог Красноярского химико-металлургического завода Николай Ворогушин.

Подтвержденные запасы редкого металла есть на Кольском полуострове, в республике Тува, в Иркутской области — все это рудные месторождения. Первый и единственный литиевый рудник, на котором велась добыча, расположен в Забайкалье. В советские годы там отработали около 40% запасов, а в 1997 году месторождение законсервировали «из-за неблагоприятной экономической обстановки». Сейчас стартовый аукционный платеж там стоит 3 млрд рублей.

Кроме того, в октябре 2020 года правительство подняло налог на добычу полезных ископаемых в два раза, что создало преграду для разработки новых месторождений.

«Почти все российские запасы лития были подсчитаны и поставлены на баланс в конце 50-х годов XX века. До последнего времени они не были никому интересны, потому что необходимость в литии была небольшая. Один рудник в Забайкалье перекрывал все потребности», — вспоминает Ворогушин.

Все российские заводы, которые производят литиевые аккумуляторы, закупают иностранное сырье. Например, летом 2019 года Росатом и министерство энергетики Боливии договорились о совместной разработке боливийских месторождений лития. Для аккумуляторов используют только высокочистый литий — такой производят на трех заводах в России, отмечает геолог. Один из производителей литий-ионных аккумуляторов и систем на их основе — компания «Лиотех» в Новосибирске, портфельная компания РОСНАНО. «Лиотех» подтвердил нам, что сырье для аккумуляторов действительно поступает из-за границы: предприятие использует катодные порошки китайского производства.

«Закупка иностранного сырья сопряжена с типовыми сложностями закупки иностранных товаров: поиск надежного поставщика, качественного сырья, сроки доставки, стоимость доставки и тд. По сравнению со стоимостью сырья для китайских производителей аккумуляторов конечно удорожает, поскольку возникают дополнительные расходы на логистику», — объяснили «Экосфере» в пиар-службе компании.

По словам Ворогушина, на данный момент Россия зависит от иностранных поставщиков лития и скачков цен на рынке, хотя было бы разумно создать собственное производство полного цикла.

«Литиевые аккумуляторы — продукт перспективный: это не только электробусы, но и вся ветровая, солнечная, волновая энергетика. Любая нетрадиционная энергетика требует больших аккумуляторных мощностей», — отмечает Ворогушин.

Переработать или найти альтернативу

Чтобы литиевые батареи действительно стали «зеленой» альтернативой бензину, их следует правильно утилизировать. Причем это касается всех владельцев гаджетов, а не только электромобилей.

«Как правило, электрокары покупают люди, которые заботятся об окружающей среде — вряд ли у них возникнут проблемы с правильной утилизацией аккумуляторов. То же касается и электробусов: в Москве городская система утилизации налажена довольно хорошо. Большие литиевые аккумуляторы в России утилизируют давно. Проблема была именно с переработкой бытовых батарей от гаджетов и ноутбуков», — говорит координатор движения МосЭко и сооснователь экоцентра «Сборка» Анна Нафиева.

В России литиевые батареи перерабатывают на двух предприятиях: «НЭК» в Ярославле и «Мегаполисресурс» в Челябинске. В Санкт-Петербурге есть предприятие, которое утилизирует опасные отходы, но переработкой батарей оно не занимается.

На заводе аккумуляторы отделяют от обычных батареек — чаще всего вручную. Затем отходы дробят, разделяя металлическую часть и внутренний электролит, а после из полученного содержимого с помощью химических процессов выделяют другие металлы — например, цинк, который используют в лакокрасочных изделиях.

Между тем исследования, проведенные в Австралии, показали: только 2% из 3300 тонн литий-ионных отходов страны перерабатываются. Люди часто выбрасывают старую технику на свалку, где ионные жидкости и металлы могут загрязнить почву и подземные воды. Ученые Бирмингемского университета пытаются найти способ сделать литиевые батареи более безопасными для переработки, а также продлить жизнь аккумуляторов. В исследования было инвестировано около 120 млн фунтов стерлингов.

Есть и более радикальные взгляды. Например, автор книги об экономике и изменении климата «Борьба с огнем» Джонатан Нил уверен: «батареи не обязательно должны быть сделаны из лития». Он напоминает, что первый литий-ионный аккумулятор появился только в 1991 году, а электромобили были придуманы задолго до этого.

Читайте также:  Зарядка для аккумулятора smart power

Возможно, со временем люди найдут еще более экологичные способы передвижения, но пока мы можем ездить на российских электробусах и помнить: в них бьется литиевое сердце из недр Южной Америки.

Источник

Крупнейшие компании по добыче лития в мире.

Литиевые компании

Литий – один из самых востребованных элементов в современном мире – это металл, который захватывает мир штурмом. Имея самую низкую плотность среди всех металлов, литий легкий и мягкий, он плавает в воде.

Литий-ионный аккумулятор обычно легче, эффективнее и долговечнее, чем другие химические вещества для аккумуляторов, что делает его лучшим выбором для хранения энергии. Универсальность лития и его соединений сделала его одним из металлов, используемых во многих отраслях промышленности. Литий используется в батареях ноутбуков и сотовых телефонов и является основным компонентом термостойкого стекла и керамики, а также включает в себя электрические и гибридные транспортные средства, электроинструменты и камеры. Эти приложения превратили литиевую промышленность в электростанцию.

В последнее время произошел переход к чистой энергии, и увеличилось производство электромобилей с батарейным питанием. Многие страны, включая Францию, Великобританию, Нидерланды, Швецию, Норвегию и Канаду, объявили о постепенном отказе от обычных бензиновых автомобилей.

Электромобили потребляют значительно больше лития, при этом средний электромобиль использует лития в 5000 раз больше, чем смартфон. Автомобили с большим запасом хода потребляют еще больше, например Tesla Model S, разработанная Tesla (TSLA), которая может использовать столько лития, сколько 10 000 смартфонов.

Этот сдвиг, а также уже заоблачный рост производства ноутбуков и мобильных телефонов превратили компании по добыче лития в мировых гигантов. Только за период с 2008 по 2018 год годовое производство лития в основных странах-производителях увеличилось более чем в три раза, произведя выпуск 85 000 тонн из первоначальных 24 500.

Литий в основном добывается в шахтах с твердыми породами или подземных резервуарах рассола. Первые обычно встречаются в Австралии, а вторые в южноамериканских странах Аргентине и Чили.

Добыча твердых пород – это, когда полезные ископаемые добываются из открытых шахт, что требует геологических изысканий и бурения через породу. Извлечение лития через рассольные резервуары производится в больших солончаках, где он извлекается путем испарения. Проекты по твердым породам обычно требуют в среднем 3-4 года капитальных затрат до начала добычи и имеют средний срок службы шахты 16 лет. Проекты рассола обычно требуют в среднем 5 или более лет капитальных затрат до начала производства, но имеют более длительный срок службы – 30 лет.

Ведущими странами с запасами лития являются Чили, Австралия, Аргентина и Китай. В Португалии также имеются запасы лития, но их меньше по сравнению с другими странами. Общие мировые запасы оцениваются в 14 миллионов тонн. Однако, судя по прогнозам производителей, в ближайшее десятилетие ожидается дефицит поставок лития, поскольку время, необходимое для запуска нового проекта, превышает темпы потребления.

Подборка крупнейших компаний по добыче лития:

1. Jiangxi Ganfeng Lithium Co.

Jiangxi Ganfeng Lithium

Рыночная капитализация: 24,34 млрд. $.

Сотрудники: 4 844 человека.

Возглавляет список крупнейших компаний по добыче лития в мире Jiangxi Ganfeng Lithium Co. Ltd. Основанная в Китае, Ganfeng Lithium – это компания, занимающаяся исследованиями, разработкой, производством и продажей литиевых продуктов. Эти продукты используются в химии, фармацевтике и электромобилях. Компания производит и продает литий в его металлической форме, а также другие соединения, такие как фториды, хлориды и другие. Компания имеет минеральные ресурсы в Австралии, Аргентине, Мексике и Китае.

2. Albemarle (ALB).

Albemarle

Рыночная капитализация: 17,2 млрд. $.

Американская компания Albemarle, основанная в 1994 году, представляет собой химическое производственное предприятие, базирующееся в Шарлотте, Северная Каролина. Компания специализируется на литии, броме и катализаторах и является крупнейшим в мире поставщиком лития для аккумуляторов электромобилей. Компания владеет 49% долей в руднике Greenbushes в Австралии, а также двумя другими: одним в Салар-де-Атакама в Чили и другим в долине Клейтон недалеко от Силвер-Пик, штат Невада.

3. Tianqi Lithium (002466.SZ).

Tianqi Lithium

Рыночная капитализация: 11,73 млрд. $.

Tianqi Lithium – новая компания по производству энергетических материалов, базирующаяся в провинции Сычуань, Китай, специализирующаяся на разработке, производстве и продаже литиевых продуктов. Компания производит карбонат лития, хлорид лития и другие литиевые продукты. Это литиевый гигант, контролирующий почти половину мирового производства лития. Компания владела 51% акций Winfield Holdings, разработчика литиевого проекта Greenbushes в Западной Австралии. Рудник Greenbushes – крупнейший действующий литиевый рудник в мире, который в настоящее время расширяется, чтобы увеличить его производство до более чем 160 000 метрических тонн в год.

4. Mineral Resources Limited (MIN.AX).

Mineral Resources Limited

Рыночная капитализация: 7,76 млрд. $.

Австралийская компания Mineral Resources Limited – это компания по переработке полезных ископаемых и подрядная организация со штаб-квартирой в Applecross, Западная Австралия. Деятельность компании включает в себя открытую добычу железной руды и лития, а также переработку гидроксида лития. Их литиевый проект является совместной операцией с Neometals Ltd и Jiangxi Ganfeng Lithium Co. Ltd, известной как Mt. Marion Lithium расположен в 40 км к западу от Калгурли в Австралии. Это открытый карьер со сроком службы 20 лет и расчетной мощностью 450 000 тонн в год.

Читайте также:  Как проверить никель металлогидридные аккумуляторы

5. SQM (SQM).

SQM

Рыночная капитализация: 6,44 млрд. $.

Основанная в 1968 году компания Sociedad Quimica y Minera de Chile, или SQM, является чилийской химической компанией, которая поставляет йод, литий и другие промышленные химикаты. Компания базируется в Сантьяго, Чили, и является крупнейшим производителем лития в мире. Компания производит карбонат лития и гидроксид лития из рассола в солончаке Салар-де-Атакама в пустыне Атакама на севере Чили. Компания сообщила, что в 2021 году ее мощность составит 75 000 тонн карбоната лития. Извлеченные концентрации лития производятся в карбонат лития и гидроксид лития на заводе в Салар-дель-Кармен.

Источник

Разработан дешёвый метод добычи аккумуляторного лития из морской воды

Исследователи из Научно-технологического университета короля Абдаллы (Саудовская Аравия) разработали решение для добычи из морской воды дешёвого лития с высокой чистотой. Метод добычи важнейшего компонента аккумуляторов намного эффективнее всех, используемых в промышленности.

Ранее попытки добывать литий из смеси металлов, содержащейся в морской воде, давали скромные результаты. Хотя она содержит в 5000 раз больше лития, чем можно в среднем обнаружить в земной коре, его концентрация составляет всего 0,2 части на миллион (0,0002 %).

Для того чтобы добыть металл, учёные использовали инновационный метод с применением керамической мембраны из оксидов металлов (LLTO). В исследовании, опубликованном в журнале Energy & Environmental Science они заявили, что кристаллическая структура мембраны содержит достаточно большие отверстия для того, чтобы пропускать ионы лития, при этом блокируя ионы других металлов.

Сама ячейка представляет собой три камеры, в одной из которых положительно заряженные ионы лития проходят через LLTO-мембраны в другую камеру с буферным раствором и медным катодом, покрытым платиной и рутением. В то же время отрицательно заряженные ионы проходят через стандартную мембрану для фильтрации анионов, попадая в третью камеру с раствором хлорида натрия и платино-рутениевым анодом.

Группа тестировала систему на воде из Красного моря. После электролиза концентрация лития в обогащённом растворе достигает 9000 частей на миллион (0,9 %) и он используется для дальнейшей очистки. Для того, чтобы готовый продукт отвечал стандартам качества, соответствующим запросам производителей аккумуляторов, оптимизировали кислотность раствора для получения твёрдого фосфата лития, содержащего незначительные следы ионов других металлов.

По данным исследователей, расходы на электричество при добыче килограмма лития составят приблизительно 5 долларов. При этом стоимость выделяемых при электролизе водорода и хлора окупят цену энергии, а морскую воду после обработки можно использовать для дальнейшего опреснения.

Источник

Крупнейшие компании по добыче лития в мире.

Литий – один из самых востребованных элементов в современном мире – это металл, который захватывает мир штурмом. Имея самую низкую плотность среди всех металлов, литий легкий и мягкий, он плавает в воде.

Литий-ионный аккумулятор обычно легче, эффективнее и долговечнее, чем другие химические вещества для аккумуляторов, что делает его лучшим выбором для хранения энергии. Универсальность лития и его соединений сделала его одним из металлов, используемых во многих отраслях промышленности. Литий используется в батареях ноутбуков и сотовых телефонов и является основным компонентом термостойкого стекла и керамики, а также включает в себя электрические и гибридные транспортные средства, электроинструменты и камеры. Эти приложения превратили литиевую промышленность в электростанцию.

В последнее время произошел переход к чистой энергии, и увеличилось производство электромобилей с батарейным питанием. Многие страны, включая Францию, Великобританию, Нидерланды, Швецию, Норвегию и Канаду, объявили о постепенном отказе от обычных бензиновых автомобилей.

Электромобили потребляют значительно больше лития, при этом средний электромобиль использует лития в 5000 раз больше, чем смартфон. Автомобили с большим запасом хода потребляют еще больше, например Tesla Model S, разработанная Tesla (TSLA), которая может использовать столько лития, сколько 10 000 смартфонов.

Этот сдвиг, а также уже заоблачный рост производства ноутбуков и мобильных телефонов превратили компании по добыче лития в мировых гигантов. Только за период с 2008 по 2018 год годовое производство лития в основных странах-производителях увеличилось более чем в три раза, произведя выпуск 85 000 тонн из первоначальных 24 500.

Литий в основном добывается в шахтах с твердыми породами или подземных резервуарах рассола. Первые обычно встречаются в Австралии, а вторые в южноамериканских странах Аргентине и Чили.

Добыча твердых пород – это, когда полезные ископаемые добываются из открытых шахт, что требует геологических изысканий и бурения через породу. Извлечение лития через рассольные резервуары производится в больших солончаках, где он извлекается путем испарения. Проекты по твердым породам обычно требуют в среднем 3-4 года капитальных затрат до начала добычи и имеют средний срок службы шахты 16 лет. Проекты рассола обычно требуют в среднем 5 или более лет капитальных затрат до начала производства, но имеют более длительный срок службы – 30 лет.

Ведущими странами с запасами лития являются Чили, Австралия, Аргентина и Китай. В Португалии также имеются запасы лития, но их меньше по сравнению с другими странами. Общие мировые запасы оцениваются в 14 миллионов тонн. Однако, судя по прогнозам производителей, в ближайшее десятилетие ожидается дефицит поставок лития, поскольку время, необходимое для запуска нового проекта, превышает темпы потребления.

Источник