Project Description

فلز لیتیوم

لیتیوم (Li) اولین فلز قلیایی در جدول تناوبی است که یک عنصر بسیار واکنش پذیر و قابل اشتعال است. در سرتاسر جهان، لیتیوم در طبیعت به حالت خالص وجود ندارد، اما می توان آن را در مقادیر کم از سنگ، خاک رس و آب نمک استخراج کرد.

لیتیوم که در سال ۱۸۱۷ توسط شیمیدان سوئدی یوهان آگوست آرفودسون کشف شد، یکی از سه عنصری است که در طول انفجار بزرگ به همراه هیدروژن و هلیوم سنتز شده است. نام آن برگرفته از یک کلمه یونانی به معنای سنگ است. لیتیوم که در همه جای زمین وجود دارد، در آمریکای لاتین بیشترین فراوانی را دارد. به دلیل وزن بسیار سبک و خواص برجسته آن که در فن آوری های ذخیره سازی انرژی الکتروشیمیایی استفاده می شود، بسیار مورد درخواست صنایع مختلف است.

امروزه بیش از ۳۰ درصد از تولید آن در سراسر جهان برای تولید باتری استفاده می شود، اما برای ساخت شیشه و سرامیک مقاوم در برابر حرارت، روان کننده ها، فولاد و آلومینیوم، لاستیک و غیره نیز مورد نیاز است. به ویژه با توسعه خودروهای الکتریکی، لیتیوم بیشتر و بیشتر مورد نیاز است و در حال حاضر از رشد ۲۵ درصدی تقاضا در هر سال برخوردار است. یکی از عناصر بسیار استراتژیک مورد استفاده در ذخیره سازی انرژی است.

لیتیوم از یک ماده معدنی کشف شد، در حالی که سایر فلزات قلیایی رایج از مواد گیاهی کشف شدند. تصور می شود که این منشا نام عنصر را توضیح دهد. از “lithos” (یونانی به معنای “سنگ”). این تصویر بر اساس یک نماد کیمیاگری برای سنگ است.

 

ویژگی های ظاهری عنصر لیتیوم

فلزی نرم و نقره ای. کمترین چگالی را در بین تمام فلزات دارد. به شدت با آب واکنش نشان می دهد. مهمترین کاربرد لیتیوم در باتری های قابل شارژ تلفن همراه، لپ تاپ، دوربین های دیجیتال و وسایل نقلیه الکتریکی است. لیتیوم همچنین در برخی از باتری های غیر قابل شارژ برای چیزهایی مانند ضربان ساز قلب، اسباب بازی ها و ساعت استفاده می شود.

فلز لیتیوم با آلومینیوم و منیزیم به آلیاژهایی تبدیل می شود که استحکام آنها را بهبود می بخشد و آنها را سبک تر می کند. آلیاژ منیزیم-لیتیوم برای آبکاری زره ​​استفاده می شود. آلیاژهای آلومینیوم لیتیوم در هواپیما، قاب دوچرخه و قطارهای پرسرعت استفاده می شود.

از اکسید لیتیوم در شیشه های مخصوص و سرامیک های شیشه ای استفاده می شود. لیتیوم کلرید یکی از مرطوب ترین مواد شناخته شده است و در سیستم های تهویه مطبوع و خشک کردن صنعتی (همانند لیتیوم بروماید) استفاده می شود. لیتیوم استئارات به عنوان روان کننده همه منظوره و با دمای بالا استفاده می شود. کربنات لیتیوم در داروها برای درمان افسردگی شیدایی استفاده می شود، اگرچه هنوز اثر آن بر روی مغز به طور کامل شناخته نشده است. لیتیوم هیدرید به عنوان وسیله ای برای ذخیره هیدروژن برای استفاده به عنوان سوخت استفاده می شود.

نقش بیولوژیکی عنصر لیتیوم

• لیتیوم هیچ نقش بیولوژیکی شناخته شده ای ندارد. سمی است، مگر در دوزهای بسیار کم.
• فراوانی طبیعی
• لیتیوم به عنوان فلز در طبیعت وجود ندارد، اما به مقدار کم در تقریباً تمام سنگ های آذرین و در آب های بسیاری از چشمه های معدنی ترکیب شده است. اسپودومن، پتالیت، لپیدولیت و آمبلیگونیت مهم‌ترین کانی‌های حاوی لیتیوم هستند.
• بیشتر لیتیوم در حال حاضر در شیلی تولید می‌شود، از آب نمک‌هایی که با کربنات سدیم تصفیه می‌شوند، کربنات لیتیوم تولید می‌کنند. این فلز از الکترولیز کلرید لیتیوم مذاب و کلرید پتاسیم تولید می شود.
• لیتیوم (Li)، عنصر شیمیایی گروه ۱ (Ia) در جدول تناوبی، گروه فلز قلیایی، سبک ترین عنصر در بین عناصر جامد. خود فلز – که نرم، سفید و براق است – و چندین آلیاژ و ترکیبات آن در مقیاس صنعتی تولید می شود.

اعتقاد بر این است که لیتیوم یکی از تنها سه عنصر – بقیه هیدروژن و هلیوم – است که در مقادیر قابل توجهی توسط انفجار بزرگ تولید می شود. سنتز این عناصر در سه دقیقه اول وجود کیهان صورت گرفت.
لیتیوم تنها فلز قلیایی است که با نیتروژن واکنش می دهد.
هامفری دیوی اولین فلز لیتیوم جهان را از کربنات لیتیوم تولید کرد. امروزه کربنات لیتیوم – یا به طور دقیق تر یون های لیتیوم موجود در کربنات لیتیوم – برای مهار فاز شیدایی اختلال دوقطبی (مانیک-افسردگی) استفاده می شود.
باتری‌های مبتنی بر لیتیوم، دستگاه‌های مصرف‌کننده مانند رایانه‌ها و تلفن‌های همراه را متحول کرده‌اند. برای وزن باتری معین، باتری های لیتیومی انرژی بیشتری نسبت به باتری های مبتنی بر فلزات دیگر ارائه می دهند. به عبارت دیگر، باتری های لیتیومی چگالی انرژی بالایی دارند.

خصوصیات عنصر لیتیوم

اثرات مضر:

لیتیوم خورنده است و در نتیجه هیدروکسید سوز آور تولید شده در تماس با رطوبت باعث سوختگی پوست می شود. به زنانی که برای اختلال دوقطبی کربنات لیتیوم مصرف می‌کنند توصیه می‌شود که درمان خود را در دوران بارداری تغییر دهند زیرا لیتیوم ممکن است باعث نقص مادرزادی شود.

مشخصات:

لیتیوم نرم و سفید نقره ای است و کمترین چگالی را در بین فلزات دارد. بسیار واکنش پذیر است و آزادانه در طبیعت وجود ندارد.

سطوح تازه برش خورده به سرعت در هوا اکسید می شوند و یک پوشش اکسید سیاه ایجاد می کنند. این تنها فلز رایج (اما رجوع به رادیوم) است که در دمای اتاق با نیتروژن واکنش می دهد و نیترید لیتیوم را تشکیل می دهد.

لیتیوم با شعله زرشکی می سوزد، اما وقتی فلز به اندازه کافی بسوزد، شعله به رنگ سفید درخشان در می آید.ذلیتیوم ظرفیت گرمایی ویژه بالایی دارد و به صورت مایع در محدوده دمایی وسیعی وجود دارد.

موارد استفاده از لیتیوم

1. فلز لیتیوم خالص در باتری های لیتیوم یون قابل شارژ و این فلز به عنوان آلیاژ با آلومینیوم، مس، منگنز و کادمیوم برای ساخت قطعات هواپیما با کارایی بالا استفاده می شود.
2. لیتیوم همچنین کاربردهای هسته ای مختلفی دارد، به عنوان مثال به عنوان خنک کننده در راکتورهای پرورش دهنده هسته ای و منبع تریتیوم که از بمباران لیتیوم با نوترون ها تشکیل می شود.
3. کربنات لیتیوم به عنوان یک داروی تثبیت کننده خلق و خو استفاده می شود.
4. لیتیوم کلرید و برمید به عنوان خشک کننده استفاده می شود.
5. لیتیوم استئارات به عنوان روان کننده همه منظوره و با دمای بالا استفاده می شود.

 

لیتیوم ۹۹ درصد

عنصر لیتیم با نماد شیمیایی Li یک فلز قلیایی نقره‌ای-سفید و نرم با عدد اتمی ۳ می باشد. این عنصر در شرایط استاندارد دما و فشار  به عنوان سبک‌ترین فلز و کم چگالی‌ترین عنصر جامد شناخته می شود. این فلز مانند دیگر فلزهای قلیایی،  بسیار واکنش پذیر بوده و به سرعت آتش می گیرد به همین دلیل بیشتر این فلز را زیر روغن صنعتی یا نفت نگهداری می کنند . اگر بر روی این فلز برشی به وجود آید، بخش بریده شده دارای جلای فلزی خواهد بود اما به دلیل واکنش‌پذیری زیاد آن خیلی زود با رطوبت هوا واکنش می‌دهد و اکسید می شود، پس از اکسید شدن این فلز به رنگ نقره‌ای تیره مایل به خاکستری و سپس سیاه در می‌آید. به دلیل واکنش‌پذیری بالای لیتیم، هرگز نمی‌توان آن را به صورت عنصر آزاد در طبیعت یافت، بلکه همواره در بخشی از یک ترکیب شیمیایی که بیشتر یونی است، پیدا می‌شود.

لیتیوم کاربرد های فراوانی دارد، از کاربرد های لیتیوم می توان به موارد ذیل اشاره کرد.

لیتیوم یکی از اجزاء مهم در باتری‌های قابل شارژ می باشد که در تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ و کامیپوتر های شارژی و خودروهای برقی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حال حاضر، آلیاژی از لیتیوم و آلومینیوم در صنایع هواپیماسازی مورد استفاده قرار می گیرد که سبک، قابل انعطاف، محکم و مقاوم است. علاوه بر آنچه ذکر شد، لیتیوم نیروی کششی زیادی دارد و به دلیل وزن کم آن گزینه بسیار مناسبی برای باتری‌های کم وزن و پرانرژی است. همچنین، این ماده معدنی همراه با سرب آلیاژی را تولید می‌کند که در ساختن بلبرینگ چرخ‌های قطار استفاده می‌شود.

شرکت تهران متال مارکت با وجود سال ها فعالیت در زمینه فلزات و تجارب حاصل از آن، به شکل توانمند قادر است نیاز های کلیه مشتریان داخلی و بین‌المللی را در بالا ترین استاندارد کاری برآورده نماید و به شکل حرفه ای در پروژه های بلند مدت و کوتاه مدت نیاز مشتریان خود را برطرف سازد.

کاربردهای لیتیوم چیست؟

لیتیوم و ترکیبات آن کاربردهای صنعتی، تکنولوژیکی و پزشکی زیادی دارند، از جمله:

• کاربردهای صنعتی – شیشه/سرامیک مقاوم در برابر حرارت، ساخت هواپیما
• کاربردهای فناوری – باتری‌های لیتیومی (که در لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه و اخیراً در خودروهای الکتریکی یافت می‌شود)
• کاربردهای پزشکی – تثبیت کننده های خلق و خو (درمان اختلال دوقطبی)

مکان های استخراج لیتیوم

لیتیوم معمولاً در نمک‌ها و ذخایر معدنی در سراسر جهان یافت می‌شود. در حال حاضر، آب نمک و سنگ معدن لیتیوم محبوس شده در ذخایر معدنی منبع تمام تولیدات تجاری لیتیوم هستند. در حالی که آب نمک و پگماتیت ها (سنگ آذرین درشت دانه مشابه گرانیت) منابع کلیدی لیتیوم باقی می مانند، رسوبات جدید یافت شده در سازندهای هکتوریت و جاداریت منبع بالقوه جایگزینی را فراهم می کنند. امروزه بزرگترین ذخایر شناخته شده لیتیوم در بولیوی و شیلی است. آب نمک در سالارها (دریاچه های نمک) که لیتیوم توسط تبخیر خورشیدی متمرکز شده است وجود دارد. آب نمک ها در سطح یا زیر سطح قرار دارند و قبل از پردازش به حوضچه های بزرگ تبخیر خورشیدی برای تغلیظ پمپ می شوند.

از سوی دیگر، لیتیوم از کانی‌های سنگ سخت، مانند اسپودومن در پگماتیت‌های موجود در دریاچه زیگزاگ، اغلب از طریق روش‌های استخراج سنگ سخت زیرزمینی یا روباز بازیابی می‌شود. سنگ معدن باید قبل از استفاده مستقیم به عنوان یک محصول مستقل، یا پردازش بیشتر به ترکیبات مختلف لیتیوم، فرآوری و تغلیظ شود.

از سال ۲۰۰۸، آمریکای جنوبی به عنوان یک کل ۶۰ درصد از تولید جهانی لیتیوم را به خود اختصاص داده است، پس از آن استرالیا و چین با هم ۳۰ درصد تولید کردند. دو سوم این تولید از نمک در سراسر جهان بود و یک سوم از پگماتیت های لیتیومی بود. برخی از پگماتیت‌های استرالیا، کانادا و زیمبابوه همچنان حاوی اسپودومن و گلبرگ با عیار بالا هستند و منابع مهم لیتیوم برای صنایع محلی در این کشورها باقی مانده‌اند.

تقاضای رو به رشد لیتیوم

انتظار می‌رود بازار رشد کند و پیش‌بینی می‌شود که منابع جدید اقتصادی لیتیوم برای پاسخگویی به رشد تقاضای پیش‌بینی‌شده برای توسعه باتری‌های لیتیومی و برنامه‌های کاربردی مورد نیاز باشد. انتظار می‌رود تولیدکنندگان باتری به دنبال منابع لیتیوم جدیدی باشند که می‌تواند عرضه طولانی‌مدت کربنات لیتیوم با کیفیت بالا را فراهم کند، که به همان اندازه مقیاس‌پذیر باشد تا با رشد تقاضا همگام شود و تنوع جغرافیایی عرضه را فراهم کند. این وسعت علاقه جهانی به ارتقای بازار کمک خواهد کرد.

استفاده قبلی از ترکیبات و مواد معدنی لیتیوم در تولید سرامیک، شیشه و سایر مقاصد صنعتی ریشه داشت. با توجه به تقاضا برای فناوری سبزتر، رشد سریعی در استفاده از باتری‌های لیتیومی، به‌ویژه برای باتری‌های بزرگ‌تر و سبزتر خودروهای الکتریکی وجود داشته است. تقاضای کلی برای لیتیوم با نرخ ۷ تا ۱۲ درصد در سال در حال رشد بوده است، در حالی که پیش بینی می شود تقاضای آتی برای لیتیوم ۲۰ درصد در سال رشد کند. نتیجه این است که استفاده از باتری‌های لیتیومی بخش قابل توجهی از بازار را به خود اختصاص داده است، با باتری‌های لیتیوم یونی قابل شارژ و لیتیوم پلیمری که نویدبخش تغییر بازار به سمت فناوری‌های پاک‌تر هستند. لیتیوم به طور ایده آل برای استفاده در کاربردهای باتری مناسب است زیرا دارای بالاترین خروجی الکتریکی در واحد وزن نسبت به هر ماده باتری است.

انتظار می‌رود کالاهای مصرفی قابل حمل مانند تلفن‌های همراه، رایانه‌های قابل حمل، دستگاه‌های دستی بی‌سیم، بازی‌های الکترونیکی، ماشین‌حساب، ساعت‌ها، دوربین‌های ویدیویی و ابزارهای برقی دستی، رشد تقاضا برای باتری‌های لیتیومی را نیز فراهم کنند. بیش از ۶۰ درصد تلفن‌های همراه و ۹۰ درصد رایانه‌های لپ‌تاپ به دلیل چگالی انرژی بالاتر و وزن سبک‌تر از باتری‌های لیتیوم یونی نسبت به جایگزین‌های کنونی استفاده می‌کنند. با این حال، این شروع تولید انبوه خودروهای هیبریدی، پلاگین هیبریدی و الکتریکی با استفاده از باتری‌های لیتیومی توسط خودروسازان بزرگ مانند نیسان، تویوتا، هوندا، میتسوبیشی و هیوندای در آسیا و فورد، شورولت و جنرال موتورز در شمال است. آمریکا عامل واقعی علاقه به بازار و پتانسیل رشد تقاضای لیتیوم است.