Selama beberapa dekade, produksi lithium komersial bergantung pada sumber bijih mineral seperti spodumene, petalite, dan lepidolite. Namun, mengekstrak lithium dari sumber-sumber tersebut secara signifikan lebih mahal daripada mengekstraksi logam dari air asin yang mengandung lithium. Bahkan, biaya mengekstrak lithium dari hard rock diperkirakan dua kali lipat dari produksi dari air asin, menjelaskan mengapa sebagian besar sumber-sumber semacam itu telah dikeluarkan dari pasar sejak awal 2000-an.
Salar air asin dapat digambarkan sebagai reservoir bawah tanah yang mengandung konsentrasi tinggi garam terlarut, seperti litium, kalium, dan natrium. Ini umumnya ditemukan di bawah permukaan lakebeds kering, yang dikenal sebagai salars.
Lithium diproses dari air asin, spodumene, dan tanah liat.
Pengolahan Dari Brine
Untuk mengekstrak lithium dari air asin, air yang kaya garam pertama-tama harus dipompa ke permukaan menjadi serangkaian kolam penguapan di mana penguapan matahari terjadi selama beberapa bulan. Karena salar air asin secara alami terjadi di dataran tinggi — dan di daerah dengan curah hujan rendah — penguapan matahari adalah metode yang ideal dan hemat biaya untuk mencetuskan garam.
Kalium sering pertama kali dipanen dari kolam awal, sementara kolam kemudian memiliki konsentrasi lithium yang semakin tinggi. Air asin lithium-sumber ekonomis biasanya mengandung di mana saja dari beberapa ratus bagian per juta lithium hingga lebih dari 7.000 ppm.
Ketika litium klorida dalam kolam penguapan mencapai konsentrasi optimum, solusinya dipompa ke pabrik pemulihan di mana ekstraksi dan penyaringan menghilangkan boron atau magnesium yang tidak diinginkan. Kemudian diperlakukan dengan sodium karbonat (soda ash), sehingga mengendapkan litium karbonat. Karbonat lithium disaring, dikeringkan, dan siap dikirim.
Kelebihan sisa air asin dipompa kembali ke dalam salar.
Lithium carbonate adalah bubuk putih stabil, yang merupakan perantara utama di pasar lithium karena dapat diubah menjadi garam dan bahan kimia industri tertentu, atau diproses menjadi logam lithium.
Pengolahan Dari Spodumene
Berbeda dengan sumber garam salar, ekstraksi lithium dari spodumene dan mineral lainnya membutuhkan berbagai proses hidrometalurgi.
Sumber Daya Galaxy, yang menambang spodumene yang ditambang di Australia, misalnya, pertama menghancurkan dan memanaskan bijih dalam kiln kalsinasi putar untuk mengkonversi fase kristal lithium dari alfa ke beta (proses yang disebut sebagai penipisan ). Ini memungkinkan litium hadir dalam bijih untuk dipindahkan oleh natrium. Konsentrat spodumene yang dihasilkan didinginkan dan digiling menjadi bubuk halus sebelum dicampur dengan asam sulpheric dan dipanggang lagi. Sistem pengental-filter kemudian memisahkan limbah dari minuman keras yang pekat, sementara pengendapan menghilangkan magnesium dan kalsium dari larutan ini.
Akhirnya, soda abu ditambahkan dan lithium karbonat dikristalkan, dipanaskan, disaring dan dikeringkan sebagai 99 persen karbonat lithium murni.
Pengolahan Dari Tanah Liat
Berbagai macam pendekatan dimungkinkan untuk mengekstraksi lithium dari tanah liat.
Pilihan pendekatan yang akan diikuti tergantung pada sifat bahan baku spesifik yang dipertimbangkan. Meskipun banyak proses ekstraksi lithium telah digunakan, sebagian besar proses saat ini telah dikembangkan untuk bahan baku pegmatite dan mungkin tidak sepenuhnya efektif untuk mengekstrak lithium dari bahan pakan tanah liat. Studi Biro Pertambangan telah menyelidiki panggang kapur-gips dan panggang klorida untuk ekstraksi lithium dari spodumene dan amblygonite.
Teknik yang dieksplorasi untuk mengekstraksi litium dari tanah liat termasuk disagregasi air, pengolahan hidrotermal, pencucian asam, pencucian baking-air asam, pelindian pencucian-air alkali, pencucian dengan air pencucian sulfat, pencucian klorida pemanggangan-air, dan pencucian dengan beberapa reagen pencucian-air. . Namun, meskipun pengujian, tanah liat belum terbukti biaya yang layak dan tidak dilakukan secara komersial.
Pada akhirnya, mengekstrak lithium dari air asin murah tapi lambat, spodumene mahal tetapi cepat, dan tanah liat belum terbukti secara komersial dalam skala besar. Ada teknologi ekstraksi lithium baru yang mengganggu yang dilihat (termasuk pencucian, ekstraksi pelarut, ekstraksi geotermal, dan elektrolisis) tetapi temuannya terlalu tidak meyakinkan untuk digunakan secara komersial.
Mengubah Lithium menjadi Logam
Konversi lithium menjadi logam dilakukan dalam sel elektrolitik menggunakan lithium klorida.
Klorida dicampur dengan kalium klorida dalam rasio 55 persen lithium klorida hingga 45 persen kalium klorida untuk menghasilkan elektrolit eutektik cair. Kalium klorida ditambahkan untuk meningkatkan konduktivitas lithium sambil menurunkan suhu fusi.
Ketika digabung dan dielektrolisis pada sekitar 450 ° C, gas klorin dibebaskan, sementara lithium cair naik ke permukaan elektrolit, mengumpulkan dalam kandang besi . Lithium murni yang dihasilkan dibungkus dengan lilin parafin untuk mencegah oksidasi. Rasio konversi lithium karbonat menjadi logam lithium adalah sekitar 5,3 hingga 1.
Produksi Lithium Global
Meskipun Chili dan Australia adalah sumber lithium terbesar di dunia, AS, Argentina, dan Cina juga merupakan produsen utama. Pasar untuk lithium sangat didominasi oleh empat perusahaan: Sociedad Química y Minera de Chile (Chili), Talison (Australia), Chemetall (Jerman), dan FMC (AS). Lithium karbonat umumnya dijual dengan kontrak tiga hingga lima tahun dari penambang ke penyuling, termasuk yang tercantum di atas, yang memproduksi dan memasarkan bahan kimia hilir dan logam lithium.
Pada tahun 2017, produksi lithium di seluruh dunia (termasuk produksi AS) berjumlah 43 ribu metrik ton.