معدن لیتیوم در جهان و ایران

معدن لیتیوم: لیتیوم یک عنصر شیمیایی است که به مقدار کم در پوسته زمین یافت می شود. این به دلیل سبک وزن، چگالی انرژی بالا و خواص رسانایی شناخته شده است که آن را به عنصری حیاتی برای صنایع مختلف تبدیل می کند.لیتیوم یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد Li و عدد اتمی ۳قرار دارد. این عنصر در گروه فلزهای قلیایی قرار می‌گیرد و به صورت طبیعی در خاکستر سخت و معدن سپیولیت وجود دارد.در این مقاله از معدن گیلسونایت ماد با ما همراه شوید.

 لیتیوم چیست؟

لیتیوم یک عنصر فلزی قلیایی است که با نماد شیمیایی Li و عدد اتمی ۳ شناخته می‌شود. این فلز، در شرایط استاندارد دما و فشار، به عنوان سبک‌ترین فلز و همچنین کم‌چگالی‌ترین عنصر جامد شناخته می‌شود. لیتیوم در واقع یک فلز نرم و دارای رنگ نقره‌ای است. همانند سایر عناصر قلیایی، لیتیوم بسیار واکنش‌پذیر و قابل آتشگیری است. به همین دلیل، برای حفاظت از آن در محیط‌های صنعتی یا نفت، از زیر روغن استفاده می‌شود.
    نماد: Li
    عدد اتمی: ۳
    شعاع واندروالسی: ۱۸۲ پیکومتر
    شعاع اتمی: ۱۵۲ پیکومتر
    آرایش الکترونی: 1s²2s¹
    جرم اتمی: ۶٫۹۴۱ واحد جرم اتمی (u)
    نقطه ذوب: ۱۸۰٫۵ درجه سانتیگراد

مشخصات فیزیکی و شیمیایی لیتیوم عبارتند از:

لیتیوم یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است که با نماد Li و عدد اتمی ۳ در دسته فلزات قلیایی قرار دارد. در ادامه، مشخصات فیزیکی و شیمیایی این عنصر را بررسی خواهیم کرد:

    جرم اتمی: جرم اتمی لیتیوم حدود ۶٫۹۴ گرم بر مول است.
    تراکم: تراکم لیتیوم در دمای اتاق حدود ۰٫۵۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.
    نقطه ذوب: نقطه ذوب لیتیوم در حدود ۱۸۰٫۵ درجه سلسیوس است.
    نقطه جوش: نقطه جوش لیتیوم در حدود ۱۳۶۲ درجه سلسیوس است.
    رنگ: لیتیوم به صورت فلزی نقره‌ای سفید رنگ است.
    ساختار بلوری: لیتیوم در ساختار بلوری بدنه مرکزی (Body-centered cubic) قرار دارد.
    خواص شیمیایی: لیتیوم یک فلز نسبتاً نرم و سبک است و به راحتی با هوا و آب واکنش نمی‌دهد. اما در حضور آب، اکسیژن و هوا، لیتیوم می‌تواند اکسیده شود.
    وضعیت اکسیداسیون: وضعیت اکسیداسیون لیتیوم +۱ است، به این معنی که به راحتی یک الکترون از خود تحویل می‌دهد.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی لیتیوم ممکن است در شرایط مختلف تغییر کند و مقادیر بالا تقریبی هستند.

معدن لیتیم

معادن لیتیم در سراسر جهان وجود دارند و به طور عمده در سنگ‌های رسوبی، سنگ‌های آتشفشانی و آب‌های زیرزمینی یافت می شوند. برخی از کشورهای دارای منابع معدنی لیتیم شامل استرالیا، شیلی، آرژانتین، زیمبابوه، پورتوریکو، کانادا و چین هستند.

استخراج لیتیم از معادن بستگی به نوع معدن و روش استخراج دارد. روش‌های استخراج شامل استخراج مستقیم از معدن، استخراج از طریق فرایند هیدرومتالورژی، استخراج از طریق فرایند پیرومتالورژی و استخراج از طریق فرایند لیچینگ هستند

کاربرد لیتیم

با توجه به ویژگی‌های شیمیایی خاص خود، لیتیوم در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از کاربردهای مهم لیتیوم در تولید باتری‌های قابل شارژ است. باتری‌های لیتیوم یکی از انواع باتری‌های قابل شارژ پرطرفدار در دستگاه‌های الکترونیکی امروزی مانند تلفن‌های همراه، لپتاپ‌ها و دستگاه‌های دیجیتال استفاده می‌شوند.

علاوه بر این، لیتیوم در صنعت شیشه، صنعت فلزات، صنعت داروسازی، صنعت هسته‌ای و صنعت پتروشیمی نیز کاربردهای متنوعی دارد. به عنوان مثال، ترکیبات لیتیوم در تولید شیشه‌های شفاف و سخت مورد استفاده قرار می‌گیرند و لیتیم کربنات در تولید آلیاژهای آلومینیوم و در فرایندهای الکترولیز به کار می‌رود.

همچنین، لیتیوم به عنوان دارویی استفاده می‌شود و در درمان برخی اختلالات روانی مانند افسردگی و بیماری دوقطبی (اختلال عاطفی دوقطبی) موثر است.

لیتیوم چگونه در باتری‌ها استفاده می‌شود؟

لیتیوم به عنوان یک عنصر مهم در صنعت باتری‌ها به کار می‌رود. باتری‌های لیتیوم یک نوع باتری قابل شارژ هستند که در انواع مختلفی وجود دارند، از جمله باتری‌های لیتیوم-یون (Lithium-ion) و باتری‌های لیتیوم-پلیمر (Lithium-polymer).

باتری‌های لیتیوم-یون معمولاً شامل سه قسمت اصلی هستند: الکترود مثبت (کاتد)، الکترود منفی (آند) و ماده الکترولیتی که بین این دو الکترود قرار می‌گیرد. در باتری‌های لیتیوم-یون، لیتیوم به عنوان یک یون مثبت (Li+) در الکترولیت حضور دارد. هنگامی که باتری شارژ می‌شود، یون‌های لیتیوم به سمت الکترود منفی حرکت می‌کنند و در آنجا ذخیره می‌شوند.

 وقتی باتری تخلیه می‌شود، یون‌های لیتیوم از الکترود منفی به الکترود مثبت حرکت می‌کنند و این جریان یونی جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند که می‌تواند به عنوان منبع تغذیه برای موارد مختلفی از جمله تلفن همراه، لپ تاپ، دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل و سایر دستگاه‌ها استفاده شود.

باتری‌های لیتیوم-پلیمر نیز بر پایه فناوری لیتیوم هستند. در این نوع باتری، الکترولیت مایع با جامدات پلیمری جایگزین می‌شود که قابلیت انعطاف و شکل‌پذیری بیشتری دارند. باتری‌های لیتیوم-پلیمر به صورت نازک و سبک ساخته می‌شوند و برای برخی دستگاه‌های الکترونیکی نازک و قابل انعطاف مانند ساعت هوشمند و دستگاه‌های پوشیدنی استفاده می‌شوند.

باتری‌های لیتیوم با ویژگی‌هایی مانند ظرفیت بالا، وزن سبک، عمر مفید طولانی و عدم نیاز به نگهداری مداوم، در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بزرگترین معدن لیتیوم جهان

بزرگترین معدن لیتیوم جهان در حال حاضر معدن سلار د نورا در کشور استرالیا است. این معدن که در ایالت غربی استرالیا واقع شده است، دارای یکی از بزرگترین ذخایر لیتیوم در جهان است. معدن سلار د نورا توسط شرکت “معادن پیلبارا” (Pilbara Minerals) بهره‌برداری می‌شود و حجم قابل توجهی از تولید جهانی لیتیوم را تأمین می‌کند.

معدن سلار د نورا دارای ذخایر لیتیوم با کیفیت بالا در سنگ‌های سپارودایت (Spodumene) است. لیتیوم استخراج شده از این معدن به عنوان ماده اولیه برای تولید باتری‌های قابل شارژ استفاده می‌شود که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی و انرژی‌های تجدیدپذیر استفاده می‌شوند.

سنگ معدن لیتیوم

سنگ معدن لیتیوم به عنوان یکی از مهمترین منابع استخراج لیتیوم، در حالت عمده اغلب به صورت سپارودایت (Spodumene) یا لیپیدولیت (Lepidolite) استخراج می‌شود.سپارودایت (Spodumene) یکی از اصلی‌ترین سنگ‌های معدنی لیتیوم است که در آن لیتیوم به صورت فلزی موجود است. سپارودایت معمولاً به صورت بلورهای بزرگ و خود را به شکل ستونی یا تخته‌ای نشان می‌دهد. این سنگ معمولاً در مناطقی که دارای گسل‌ها و تغییرات حرارتی قوی هستند، یافت می‌شود.

لیپیدولیت (Lepidolite) نیز سنگ دیگری است که می‌تواند مقدار قابل توجهی از لیتیوم را شامل شود. این سنگ معمولاً دارای رنگ بنفش یا صورتی است و می‌تواند به صورت توده‌های بزرگ و توده‌های ریز یافت شود. علاوه بر لیتیوم، لیپیدولیت ممکن است حاوی عناصر دیگری مانند آلومینیم، پتاسیم و فلزات سبک باشد.

روش استخراج از معدن لیتیوم

استخراج لیتیوم از سنگ‌های معدنی اغلب از طریق فرآیندهایی مانند سنگ‌شکنی، آسیاه‌سازی و پردازش شیمیایی انجام می‌شود.

استخراج لیتیوم از معادن عمدتاً به روش‌های زیر انجام می‌شود:

    استخراج شیمیایی:

    در این روش، معدن لیتیوم ابتدا به صورت خاک معدنی استخراج می‌شود و سپس فرآیند شیمیایی برای جداسازی لیتیوم از سایر عناصر انجام می‌شود. روش‌های مختلفی برای جداسازی لیتیوم استفاده می‌شود، اما فرآیند پیشرفته‌تر و رایج‌تر برای استخراج لیتیوم از معادن، فرآیند هیدرومتالورژی است. در این فرآیند، معدن لیتیوم ابتدا با استفاده از فرآیندهای سنتز شیمیایی و پیش‌پردازش، به شکل ترکیبات شیمیایی لیتیوم تبدیل می‌شود. سپس به وسیلهٔ فرآیندهای هیدرومتالورژی، لیتیوم از ترکیبات دیگر جدا شده و به صورت ترکیبات شیمیایی خالص لیتیوم تولید می‌شود.

    استخراج از آب شور:

    لیتیوم همچنین از منابع طبیعی آب شور استخراج می‌شود. در این روش، آب شور از دریاها، دریاچه‌ها و منابع آب شور دیگر جمع‌آوری می‌شود. سپس با استفاده از فرآیندهای تبخیر و تراکم، آب شور به صورت غنی‌سازی و غلظت‌دهی لیتیوم تحت فشار و دماهای خاصی تصفیه می‌شود. 

در نهایت، لیتیوم از آب شور جدا می‌شود و به صورت ترکیبات شیمیایی یا ترکیبات خالص تولید می‌شود.استخراج لیتیوم از معادن یا آب شور ممکن است فرآیندهای پیچیده و هزینه‌بری را در بر داشته باشد. به همین دلیل، استخراج لیتیوم معمولاً در مناطقی که منابع غنی از لیتیوم وجود دارد و با توجه به شرایط اقتصادی و فناوری موجود، انجام می‌شود.

معدن لیتیوم تاکر پاس یا معدن لیتیوم نوادا

معدن لیتیوم نوادا که ممکن است به آن اشاره کنید پروژه لیتیوم Thacker Pass است که به عنوان پروژه لیتیوم نوادا نیز شناخته می شود.معدن لیتیوم Thacker Pass، همچنین به عنوان پروژه Thacker Pass شناخته می شود، یک معدن لیتیوم  است که در Thacker Pass، شهرستان Humboldt، نوادا، ایالات متحده واقع شده است.

 هدف آن استخراج لیتیوم، یک جزء کلیدی مورد استفاده در تولید باتری‌های خودروهای الکتریکی و سیستم‌های ذخیره انرژی تجدیدپذیر است. این پروژه در حدود 17000 هکتار زمین واقع شده است و انتظار می رود یکی از بزرگترین معادن لیتیوم در آمریکای شمالی باشد.

معدن لیتیوم Thacker Pass توسط Lithium Nevada Corp.، یک شرکت تابعه Lithium Americas Corp.، یک شرکت منابع مستقر در کانادا، در حال توسعه است. هدف این پروژه استخراج لیتیوم از رسوبات سنگ رسی با استفاده از فرآیندی به نام لیچینگ اسید سولفوریک است. این فرآیند شامل استخراج سنگ رسی، سپس پردازش آن برای استخراج لیتیوم از طریق یک سری مراحل، از جمله شستشو، فیلتراسیون، و رسوب است.

توسعه پروژه لیتیوم Thacker Pass هم حمایت و هم مخالفت را ایجاد کرده است. طرفداران استدلال می کنند که به عرضه داخلی لیتیوم کمک می کند، که برای تقاضای فزاینده در بخش خودروهای الکتریکی و انرژی های تجدیدپذیر حیاتی است و وابستگی به واردات را کاهش می دهد.انتظار می رود که ظرفیت تولید سالانه 60000 تن کربنات لیتیوم با درجه باتری داشته باشد که آن را به یکی از بزرگترین معادن لیتیوم در ایالات متحده تبدیل می کند.

معدن لیتیوم تسلا

به عنوان مثال، خودروی تسلا مدل S از باتری‌های لیتیوم برای ذخیره انرژی استفاده می‌کند. این خودرو حدود 12 کیلوگرم لیتیوم در باتری خود مصرف می‌کند. تسلا با استفاده از این تکنولوژی پیشرفته، توانسته است در عرصه تولید خودروهای الکتریکی رده برتری را به دست آورده و نام خود را به عنوان یکی از پیشتازان این صنعت به جا گذاشته است.

بزرگترین تولید کنندگان لیتیم در جهان

 شیلی با ۸ میلیون تن ذخایر لیتیوم، بزرگترین ذخایر این ماده معدنی را در جهان دارد. پس از آن، استرالیا و آرژانتین در رتبه‌های دوم و سوم قرار دارند که به ترتیب دارای ۲ میلیون و ۷۰۰ هزار تن و ۲ میلیون تن ذخایر لیتیوم هستند.

 عمده تولید کننده لیتیوم در جهان

در حال حاضر پیشرو در تولید  لیتیوم شامل استرالیا، شیلی، چین و آرژانتین هستند. این کشورها در حال توسعه لیتیوم هستند. با این حال،کشورهای دیگر مانند ایالات متحده، کانادا، زیمبابوه و پرتغال به طور فعال در حال توسعه قابلیت های لیتیوم خود برای پاسخگویی به استفاده از فزاینده هستند.

معدن لیتیوم در ایران

بزرگترین معدن لیتیم ایران

به گزارش صدا و سیمای ایران و نقل از معاون وزیر صنعت، معدن‌ و تجارت ایران،  خبر از کشف ذخایر بزرگی از لیتیوم در استان همدان به نمایندگی از ایران منتشر شده است. این کشف، برای نخستین بار در این منطقه انجام شده و حجم تخمین زده شده ذخایر لیتیوم حدود ۸.۵ میلیون تن [کانسنگ] است.

این خبر نشان می‌دهد که ایران یکی از کشورهایی است که ذخایر قابل توجهی از لیتیوم را در اختیار دارد. لیتیوم به عنوان یک فلز استراتژیک و با ارزش، در صنایع تکنولوژیک و باتری‌های لیتیومی کاربردهای گسترده‌ای دارد. کشف این مقدار قابل توجه از ذخایر لیتیوم در استان همدان، می‌تواند نقش مهمی در تأمین نیازهای مرتبط با صنعت خودروسازی الکتریکی و سایر صنایع مرتبط با این فلز استراتژیک را ایفا کند.

 آقای معاون امور معادن سازمان صنعت، معدن و تجارت استان همدان اعلام کرد که دو معدن لیتیوم در دشت قهاوند همدان کشف شده‌اند. در حال حاضر، فرآیند اخذ گواهی کشف و پروانه بهره‌برداری از این منابع معدنی در حال انجام است.کشف این معادن لیتیوم، که دارای گستره‌ای به مساحت ۵ تا ۶ کیلومتر مربع می‌باشد و همان اندازه دشت قهاوند
است، حدود ۴ سال زمان برده است. طبق تخمین‌ها، میزان ذخیره قطعی این فلز استراتژیک حدود ۸ میلیون و ۵۰۰ هزار تن است.

اهمیت خبر کشف لیتیوم در ایران ناشی از چندین عامل است. اولاً، لیتیوم به‌عنوان یک فلز استراتژیک، کاربردهای فراوانی در صنایع مختلف از جمله صنعت هوا و فضا و صنعت باتری دارد. داشتن منابع داخلی از لیتیوم به ایران امکان می‌دهد تا در تأمین نیازهای خود به این فلز وابسته به دیگر کشورها کاهش قابل توجهی داشته باشد.

ثانیاً، کشف لیتیوم در ایران می‌تواند فرصت‌های اقتصادی بسیاری را به همراه داشته باشد. توسعه صنعت معدن و بهره‌برداری از این منابع معدنی به عنوان یک بخش ارزشمند از اقتصاد می‌تواند به رشد اقتصادی و ایجاد فرصت‌های شغلی در کشور کمک کند.

پیامدهای اقتصادی

وجود معدن لیتیوم در همدان مزیت بی نظیری را برای ایران فراهم می کند. این کشور می تواند از پتانسیل اقتصادی استخراج لیتیوم، صادرات محصولات لیتیوم و جذب سرمایه گذاری خارجی استفاده کند. این می تواند فرصت های شغلی را تقویت کند، اقتصاد محلی را تقویت کند و به توسعه زیرساخت ها در منطقه منجر شود.

 ذخایر لیتیوم ایران

ایران دارای یکی از بزرگترین ذخایر لیتیوم در جهان است که عمدتاً در بخش‌های مرکزی و شرقی کشور قرار دارد. بر اساس گزارش سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS)، ذخایر لیتیوم ایران حدود 2.7میلیون تن تخمین زده می شود که این کشور را در زمره ده کشور برتر دارای بیشترین ذخایر لیتیوم قرار می دهد. این ذخایر توجه ذینفعان داخلی و بین المللی را به خود جلب کرده است، زیرا پتانسیل بسیار زیادی برای توسعه اقتصادی آینده ایران و سهم آن در بازار جهانی لیتیوم دارد.

ذخیره انرژی لیتیم

باتری‌های لیتیوم یونی نیز نقش مهمی در ذخیره انرژی تولید شده از منابع انرژی مانند خورشید و باد دارند. این باتری‌ها کارآمدسازی می‌شوند و از انرژی‌های غیرقابل قبول متناوب امکان پذیر می‌سازند، و حتی زمانی که خورشید نمی‌تابد یا باد نمی‌سازد، منبع تغذیه ثابتی را تضمین می‌کند. معادن لیتیوم مواد خام مورد نیاز برای تولید سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در بزرگ را فراهم می‌کنند و ادغام انرژی‌های انرژی‌پذیر در شبکه‌های برق موجود را می‌سازند و زیرساخت‌های انرژی قابل اعتماد و پایدار را برای تقویت می‌دهند.