Уникальные качества Литий (Li) открыл шведский химик Иоганн Арфведсон более двух веков назад. Ученых сразу заинтересовали необычные свойства нового металла: путем экспериментов выяснилось, что он не тонет в воде и керосине, его присутствие в примесях окрашивает пламя в яркий карминно-красный цвет, он имеет самые высокие температуры кипения и плавления в своей группе — 180,54 и 1 340 ℃ соответственно, режется ножом, а в чистом виде при контакте с кожей вызывает сильнейшие ожоги.

       Литий (как и подавляющее большинство металлов) имеет серебристо-белый цвет, относится к щелочной группе, обладает самой низкой плотностью (0,534 г/см3) среди всех "собратьев". Особые свойства объясняются чрезмерно малыми размерами атомов, поэтому он считается самым легким и пластичным. Дальнейшие исследования показали, что соединения лития можно с успехом применять в различных сферах жизни и областях науки.

       Где применяют В середине XIX века, судя по перечням фармацевтов, литий стал лекарством от большинства болезней. Он применялся как средство от подагры, болей в желудке и кишечнике, чуть позднее — при лечении нервных расстройств. Как пояснил ТАСС директор ИМЕТ РАН, член-корреспондент РАН Владимир Комлев, соли лития используют в современной медицине для изготовления препаратов при лечении биполярных расстройств, маний и депрессий. Психотропные препараты на их основе увеличивают синтез серотонина и приводят к усилению нейропротекторных механизмов.

       В промышленных масштабах переработка руды для извлечения лития началась в 1923 году на железоплавильном заводе в немецком городе Лангельсхайме. Путем химических реакций сначала получали карбонат лития, а уже из него при необходимости выделяли чистый металл. В современных технологиях чаще применяют соединения лития или его соли.

       В черной и цветной металлургии литий применяется для раскисления и повышения пластичности и прочности сплавов, а также устойчивости к коррозии. Наравне с этим металл добавляется в смеси при изготовлении керамики и стекла, делая продукцию более прочной и прозрачной. Сегодня он используется при производстве экранов смартфонов, пуленепробиваемых стекол для военной техники, панелей индукционных плит и дверец духовок, пробирок для фармацевтики и парфюмерии, в стекловолокне.

       "Литий широко применяют в ядерной энергетике и в современной ядерной технике. Его используют для получения трития (радиоактивный изотоп водорода) в термоядерных реакциях, как экранирующее средство для обнаружения тепловых нейтронов, как теплоноситель в ядерных реакторах и как замедлитель или в качестве растворителя для ядерного горючего", — рассказал Владимир Комлев.

       Читайте также Наука

       Разработан стабильный катодный материал для литиевых батарей

       По словам ученого, литий также используют в щелочных аккумуляторах. Добавки гидроксида лития к электролиту повышают емкость аккумуляторных батарей и срок их службы в два-три раза. "Литий активно используют для производства литий-полимерных батарей для планшетов, тонких ноутбуков и смартфонов, а также в авиации, где необходимы литиевые консистентные смазки. Еще используется в системах кондиционирования. Водный раствор бромида лития (50–60%) используется в качестве осушителя", — отметил Комлев.

       Примерное распределение лития при использовании: 40% — на аккумуляторы, 26% — на производство керамических изделий и стекла, 13% — на выпуск смазочных материалов, 7% — в металлургии, 4% — в системах кондиционирования, 3% — в медицине и полимерах. Сегодня литий активно используют при производстве электромобилей, он является главным компонентом литий-ионных аккумуляторов.

       Как добывают Литий добывают как классическим рудным способом, так и выпариванием данного металла из специфичных соляных жидкостей. Как пояснил Владимир Комлев, в рудах литий находится в виде минерала сподумен LiAlSi2O6 (алюмосиликат лития). Руда подвергается обогащению с получением сподуменового концентрата, содержащего 3–7% Li2O. Для извлечения лития используются сернокислотные и щелочные (известковый и содовый) способы переработки сподуменового концентрата. Каждый из этих способов имеет свои недостатки и преимущества.

       В сернокислотном способе концентрат предварительно подвергают обжигу в интервале температур 1 000–1 300 oС, затем обрабатывают 93% серной кислотой при 250 oС с последующим выщелачиванием водой. Раствор Li2SO4 отделяют от твердой фазы, упаривают, после очистки осаждают литий в виде Li2CO3 раствором соды при 90 oС. Извлечение лития из концентрата составляет 85–90%. В другом варианте сульфатизации сподуменового концентрата проводят его спекание с добавками сульфата калия при 1 050–1 150 oС. Спек выщелачивают водой, из полученного раствора литий извлекают в виде Li2CO3. Основным недостаткам этого варианта является большой расход дорогого сульфата калия.

       Известковый способ извлечения лития из сподуменового концентрата включает его обжиг с добавками CaO или CaCO3 при 1 150–1 200 oС в трубчатых вращающихся печах, охлаждение спека водой, измельчение спека до 0,147 мм и дальнейшее выщелачивание в три стадии. Извлечение лития из концентрата составляет около 70%. Для осуществления этой схемы требуются богатые (5–6% Li2O) концентраты, т.к. в шихте они разубоживаются большим количеством известняка. Для промышленной переработки сподуменового концентрата наибольший интерес представляет способ его автоклавного выщелачивания раствором соды при 200 oС с извлечением лития в виде Li2CO3.

       В Латинской Америке извлечение лития осуществляют более дешевым способом из природных рассолов с повышенной концентрацией минеральных солей. Для этого специальные резервуары наполняют водой из соленых горных озер. При жаркой погоде вода испаряется, и получается раствор с высоким содержанием редкого металла. Из раствора литий выделяют в виде его карбоната.

       Основные мировые запасы Крупнейшие месторождения лития расположены в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии и Австралии. По данным Геологической службы США (USGS) на 2023 год, выявленные ресурсы лития во всем мире значительно выросли и составляют около 98 млн т. Боливия обладает самыми большими запасами в мире — 21 млн т, за ней следуют:

       Аргентина — 19,3 млн т; Чили — 9,6 млн т; Австралия — 6,4 млн т; Китай — 5,1 млн т; Демократическая Республика Конго — 3 млн т; Канада — 2,9 млн т; Германия — 2,7 млн т.

       На Россию приходится 10% мировых запасов лития, по открытым источникам на госбаланс поставлено 17 литиевых месторождений, 13 из них числятся в нераспределенном фонде. Потенциально в наших 14 месторождениях, без вновь приобретенных в Донбассе, залегает около 3,5 млн т оксида лития. Шевченковское литиевое месторождение (ДНР) — одно из крупнейших в Европе. Запасы лития в нем оцениваются в 12–14 млн т литиевой руды.

       Читайте такжеПушилин: литиевые месторождения у Шевченко перешли под контроль РФ

       Более половины местных литиевых запасов сосредоточены в Мурманской области. Относительно крупные месторождения разведаны на юге: в Дагестане — это Южно-Сухокумское, Берикейское и Тарумовское. Также литий обнаружен на территории Якутии и Восточной Сибири.

       На сегодняшний день в нашей стране действуют три производителя, способные выпускать литий и его соединения в промышленных масштабах:

       ПАО "Химико-металлургический завод" (г. Красноярск); ПАО "Новосибирский завод химконцентратов" (г. Новосибирск); ООО ТД "Халмек" (Тульская область).

       В 2023 году Росатом подписал с боливийской госкомпанией Yacimientos de Litio Bolivianos соглашение о сооружении промышленного комплекса по добыче и производству карбоната лития в департаменте Потоси.

       Важность для России В СССР литий добывали с 1941 года рудным способом на Завитинском месторождении в Забайкалье. По объемам производства лития Советский Союз уступал только Соединенным Штатам. В 1997 году добычу прекратили, несмотря на то, что забайкальское месторождение освоили только на 40%. Для промышленности страны начали закупать сырье за границей — в Аргентине, Чили и Китае.

       Как пояснил председатель комитета ГД РФ по промышленности и торговле, первый вице-президент Союза машиностроителей России Владимир Гутенев, с увеличением спроса на электромобили и возобновляемые источники энергии потребление лития продолжает расти и не поспевает за спросом, поскольку разработка новых месторождений и добыча лития занимают годы.

       По словам Гутенева, для реализации новых национальных проектов Минпромторг оценил потребности в данном металле. "Так, к 2030 году при прогнозируемой выработке в РФ в 79 700 т, потребность будет составлять 40 850 т. Однако с учетом быстрого развития технологий и возможного перехода на альтернативные материалы и конструкции данные прогнозы могут быть скорректированы. Сейчас ведется активный поиск, в том числе с использованием искусственного интеллекта, альтернативных материалов. Например, вместо лития может задействоваться натрий как более доступный и менее дорогой ресурс, однако энергетическая плотность натрийионных батарей пока ниже. Также прорабатывается альтернатива в виде калийионных, твердотельных и органических батарей", — рассказал Гутенев.

       Читайте также Наука

       Найден перспективный материал для аккумуляторов нового поколения

       Президент Владимир Путин обратил внимание на важность добычи этого металла, поскольку от него во многом зависит эффективность программ обеспечения технологической независимости страны.

       Как уже говорилось, с середины 90-х и до настоящего времени в России своей добычи этого металла не было. Ее планируется начать в 2025 году.

       "Ввиду развития транспортной индустрии, активного использования портативных источников энергии мы видим существенный рост добычи лития за последние несколько лет, в среднем он составляет около 20–30% в год. Ожидается, что к 2030 году рынок лития вырастет в три раза", — рассказал к.т.н., профессор департамента бизнес-информатики Высшей школы бизнеса НИУ ВШЭ Михаил Комаров. Он отметил, что использование новых технологий позволяет не только открывать новые месторождения лития, но и точнее оценивать запасы в уже известных месторождениях для планирования работы с ними.

       "Безусловно, есть мировой клуб экспортеров данного металла. Однако основная задача в нашей стране — удовлетворение внутреннего спроса. Ожидается, что экспорт данного металла может начаться к 2030 году. Обеспечение внутреннего рынка литием позволит существенно нарастить выпуск собственных элементов питания и способствовать импортозамещению и повышению технологического суверенитета нашей страны", — подчеркнул Комаров.

       Светлана Шмелева, Анастасия Давыденко