Сподумен: Литиевый минерал и его добыча.

Введение

Пироксин, инозиликатный минерал, богатый литием.

Сподумен – пироксиновый минерал, состоящий из литиевого алюмосиликата, LiAl(SiO3)2, и является важным промышленным источником лития. Встречается в виде бесцветного до желтоватого, пурпурного или лилового кунзита (см. ниже), желтовато-зеленого или изумрудно-зеленого хиденита, призматических кристаллов, часто очень больших размеров. Известны отдельные кристаллы размером до 100 мм, найденные в Черных холмах штата Южная Дакота, США. Низкотемпературная природная форма α-сподумена относится к моноклинной системе, а высокотемпературный β-сподумен кристаллизуется в тетрагональной системе. α-сподумен переходит в β-сподумен при температурах выше 900 °C. По состоянию на 2021 год австралийская компания AVZ Minerals разрабатывает проект Manono Lithium and Tin, располагающий запасами в 400 миллионов тонн высококачественной сподуменной руды с низким содержанием примесей, содержащей 1,65% оксида лития (Li2O), что подтверждено исследованиями и бурением в Roche Dure – одном из нескольких пегматитов в месторождении.

Экономическое значение

Сподумен является важным источником лития, используемого в керамике, мобильных телефонах и аккумуляторах (в том числе для электромобилей), медицине, пирокерамике и в качестве флюсующего агента. По состоянию на 2019 год около половины лития добывалось из минеральных руд, которые в основном состоят из сподумена. Литий извлекают из сподумена путем растворения в кислоте или экстракции с помощью других реагентов после обжига для превращения его в более реактивный β-сподумен. Преимущество сподумена как источника лития по сравнению с рассолами заключается в более высокой концентрации лития, но при более высокой стоимости извлечения. В 2016 году прогнозировалась цена в 500–600 долларов за тонну в ближайшие годы. Однако в январе 2018 года цена превысила 800 долларов, а затем, в связи с увеличением производства по сравнению с потреблением, снизилась до 400 долларов в сентябре 2020 года. Мировое производство лития из сподумена в 2018 году составляло около 80 000 метрических тонн в год, преимущественно из пегматита Гринбушес в Западной Австралии, а также из некоторых месторождений Китая и Чили. Рудник Talison Minerals в Гринбушесе, Западная Австралия (в котором участвуют Tianqi Lithium, Albemarle Corporation и Global Advanced Metals), по данным на 2012 год, является вторым по величине в мире и характеризуется самой высокой концентрацией руды – 2,4% Li2O. В 2020 году Австралия увеличила добычу сподумена и стала ведущей страной-производителем лития в мире. Извлечение лития из сподумена затруднено из-за прочной связи лития в кристаллической структуре. Методы переработки основаны на обжиге при высоких температурах с использованием различных реагентов. При температурах выше определенного порога сподумен преобразуется из альфа-структуры в более открытую бета-структуру, из которой литий легче извлекается реагентами. В качестве подходящих реагентов для экстракции можно использовать сульфаты щелочных металлов, такие как сульфат натрия, карбонат натрия, хлор или фтористоводородная кислота. Важный экономический концентрат сподумена, известный как концентрат сподумена 6 или SC6, представляет собой высокочистую литиевую руду с содержанием лития около 6%, которая используется в качестве сырья для последующего производства литий-ионных аккумуляторов для электромобилей.

Spodumene is an important source of lithium, for use in ceramics, mobile phone and batteries (including for automotive applications), medicine, Pyroceram and as a fluxing agent. As of 2019, around half of lithium is extracted from mineral ores, which mainly consist of spodumene. Lithium is recovered from spodumene by dissolution in acid, or extraction with other reagents, after roasting to convert it to the more reactive β spodumene. The advantage of spodumene as a lithium source compared to brine sources is the higher lithium concentration, but at a higher extraction cost. In 2016, the price was forecast to be $500–600/ton for years to come. However, price spiked above $800 in January 2018, and production increased more than consumption, reducing the price to $400 in September 2020. World production of lithium via spodumene was around 80,000 metric tonnes per annum in 2018, primarily from the Greenbushes pegmatite of Western Australia and from some Chinese and Chilean sources. The Talison Minerals mine in Greenbushes, Western Australia (involving Tianqi Lithium, Albemarle Corporation and Global Advanced Metals), is reported to be the world's second largest and to have the highest grade of ore at 2.4% Li2O (2012 figures). In 2020, Australia expanded spodumene mining to become the leading lithium producing country in the world. Extraction of lithium from spodumene is challenging due to the tight binding of lithium in the crystal structure. Processing methods rely on roasting at high temperature with various reagents. At temperatures in excess of , the spodumene is converted from the alpha structure to a more open beta structure from which the lithium is more easily extracted by the reagents. Suitable extraction reagents include alkali metal sulfates, such as sodium sulfate; sodium carbonate; chlorine; or hydrofluoric acid. An important economic concentrate of spodumene, known as spodumene concentrate 6 or SC6, is a high purity lithium ore with approximately 6 percent lithium content being produced as a raw material for the subsequent production of lithium ion batteries for electric vehicles.

Хидденит

Хидденит — бледно-изумрудно-зеленая разновидность драгоценного камня, впервые обнаруженная в округе Александр, Северная Каролина, США. Он был назван в честь Уильяма Эрла Хиддена (16 февраля 1853 – 12 июня 1918), горного инженера, коллекционера минералов и торговца минералами. Эта изумрудно-зеленая разновидность сподумена окрашена хромом, подобно изумрудам. Некоторые зеленые сподумены окрашены веществами, отличными от хрома; такие камни обычно имеют более светлый цвет и не являются настоящим хидденитом.

Кунзит

Кунзит – это фиолетовый драгоценный камень, разновидность сподумена, окраска которого обусловлена незначительным или следовым содержанием марганца. Под воздействием солнечного света его цвет может выцветать.

Трифан

Трифан — это название, используемое для желтоватых разновидностей сподумена.