Сподумен
Пироксен, иносиликатный минерал, богатый литием
Сподумен
Walnut Hill Pegmatite Prospect, Хантингтон, округ Хэмпшир, Массачусетс, США (размер: 14,2 × 9,2 × 3,0 см)
Общий
КатегорияИносиликат
Формула
(повторяющаяся единица)		 алюмосиликат лития , LiAl(SiO 3 ) 2
символ ИМАСПД [1]
классификация Штрунца9.ДА.30
Классификация Даны65.1.4.1
Кристаллическая системаМоноклинный
Кристалл классПризматический (2/м)
(тот же символ HM )
Космическая группаС2/с
Элементарная ячейкаa = 9,46  Å , b = 8,39 Å,
c = 5,22 Å,
β = 110,17°; Z = 4
Идентификация
ЦветОчень изменчивый: белый, бесцветный, серый, розовый, сиреневый, фиолетовый, желтый и зеленый, может быть двухцветным; изумрудно-зеленый – гидденит; сиреневый – кунцит; желтый – трифан
Кристаллическая привычкапризматический, обычно уплощенный и удлиненный, с полосками, параллельными {100}, обычно массивный
ПобратимствоРаспространено на {100}
РасщеплениеИдеальный призматический, два направления {110} ∧ {1 1 0} под углом 87°
ПереломНеровный до субконхоидального
УпорствоХрупкий
Твёрдость по шкале Мооса6.5–7
БлескСтекловидный, перламутровый на спайности
Полосабелый
Удельный вес3.03–3.23
Оптические свойстваДвуосный (+)
Показатель преломленияn α = 1,648–1,661 n β = 1,655–1,670 n γ = 1,662–1,679
Двойное лучепреломлениеδ = 0,014–0,018
плеохроизмСильный в кунците: α-фиолетовый, γ-бесцветный; гидденит: α-зеленый, γ-бесцветный
Угол 2V54° - 69°
Плавкость3.5
Растворимостьнерастворимый
Другие характеристикиТенебесценность , переливчатость
Ссылки[2] [3] [4] [5]

Сподумен — это пироксеновый минерал , состоящий из литиевого алюмосиликата , Li Al ( Si O 3 ) 2 , и является коммерчески важным источником лития. Он встречается в виде бесцветного или желтоватого, пурпурного или сиреневого кунцита (см. ниже), желтовато-зеленого или изумрудно-зеленого гидденита , призматических кристаллов, часто большого размера. Отдельные кристаллы размером 14,3 м (47 футов) были обнаружены в Блэк-Хиллс в Южной Дакоте , США . [6] [7]

Встречающаяся в природе низкотемпературная форма α-сподумена находится в моноклинной системе, а высокотемпературный β-сподумен кристаллизуется в тетрагональной системе. α-сподумен превращается в β-сподумен при температурах выше 900 °C. [5] Кристаллы обычно сильно исчерчены параллельно главной оси. Грани кристаллов часто протравлены и испещрены треугольными отметинами. [ не проверено в теле ]

Открытие и возникновение

Сподумен был впервые описан в 1800 году для обнаружения в типовой местности в Утё , Сёдерманланд , Швеция . Он был открыт бразильским натуралистом Хосе Бонифасио де Андрада э Сильва . Название происходит от греческого spodumenos (σποδούμενος), что означает «сожженный дотла», из-за непрозрачного пепельно-серого цвета материала, очищенного для использования в промышленности. [2]

Сподумен встречается в богатых литием гранитных пегматитах и ​​аплитах . Ассоциированные минералы включают: кварц , альбит , петалит , эвкриптит , лепидолит и берилл . [3]

Прозрачный материал долгое время использовался как драгоценный камень , а разновидности кунцита и гидденита известны своим сильным плеохроизмом . Местонахождения источников включают Демократическую Республику Конго , Афганистан , Австралию , Бразилию , Мадагаскар (см. горнодобывающая промышленность ), Пакистан , Квебек в Канаде , а также Северную Каролину и Калифорнию в США.

С 2018 года Демократическая Республика Конго ( ДРК ) известна тем, что имеет крупнейшее в мире месторождение лития-сподумена в твердой породе, добыча которого ведется на центральной территории ДРК в Маноно , провинция Танганьика . [8] По состоянию на 2021 год австралийская компания AVZ Minerals [9] разрабатывает проект по добыче лития и олова в Маноно и имеет размер ресурсов в 400 миллионов тонн высококачественной низкопримесной руды с содержанием оксида лития ( Li 2 O ) [10] на основе исследований и бурения Рош-Дюре, одного из нескольких пегматитов на месторождении.

Экономическое значение

Сподумен является важным источником лития для использования в керамике , мобильных телефонах и аккумуляторах (в том числе для автомобильных применений), медицине , ситокерамике и в качестве флюсующего агента. По состоянию на 2019 год около половины лития извлекается из минеральных руд, которые в основном состоят из сподумена. Литий извлекается из сподумена путем растворения в кислоте или экстракции другими реагентами после обжига для преобразования его в более реактивный β-сподумен. Преимущество сподумена как источника лития по сравнению с источниками рассола заключается в более высокой концентрации лития, но при более высокой стоимости извлечения. [11]

В 2016 году прогнозировалось, что цена на концентрат сподумена составит 500–600 долларов за тонну в течение многих лет. [12] Однако в январе 2018 года цена резко выросла до 800 долларов, а производство увеличилось больше, чем потребление, в результате чего цена снизилась до 400 долларов к сентябрю 2020 года. [13] [14]

Мировое производство лития через сподумен составило около 80 000 метрических тонн в год в 2018 году, в основном из пегматита Гринбушес в Западной Австралии и из некоторых китайских и чилийских источников. Шахта Talison Minerals в Гринбушес, Западная Австралия (с участием Tianqi Lithium , Albemarle Corporation и Global Advanced Metals ), как сообщается, является второй по величине в мире и имеет самое высокое содержание руды в 2,4% Li 2 O (данные за 2012 год). [15]

В 2020 году Австралия расширила добычу сподумена и стала ведущей страной-производителем лития в мире. [16]

Важный экономический концентрат сподумена, известный как концентрат сподумена 6 или SC6 , представляет собой высокочистую литиевую руду с содержанием лития около 6 процентов, которая добывается в качестве сырья для последующего производства литий-ионных аккумуляторов для электромобилей. [17] [18]

Переработка

Извлечение лития из сподумена, часто из концентрата сподумена 6 (SC6), представляет собой сложную задачу из-за прочной связи лития в кристаллической структуре .

Традиционное рафинирование лития в 2010-х годах включало кислотное выщелачивание литийсодержащих руд, осаждение примесей, концентрацию раствора лития и последующее преобразование в карбонат лития или гидроксид лития . Эти методы рафинирования приводят к образованию значительных количеств едких отходов и хвостов , которые обычно являются либо сильнокислотными, либо щелочными. [11] Подходящие экстракционные реагенты включают сульфаты щелочных металлов, такие как сульфат натрия ; карбонат натрия ; хлор ; или плавиковая кислота . [19]

Другой метод обработки основан на пирометаллургической обработке SC6 — обжиге при высоких температурах, превышающих 800 °C (1470 °F), для преобразования сподумена из тесно связанной альфа-структуры в более открытую бета-структуру, из которой литий легче извлекается, — затем охлаждении и реакции с различными реагентами в последовательности этапов гидрометаллургической обработки. Некоторые предлагают использование неедких реагентов и приводят к сокращению потоков отходов, потенциально позволяя использовать замкнутый цикл процесса очистки. [20] Tesla разработала и, по состоянию на 2025 год, вводит в эксплуатацию в масштабе этот процесс очистки лития, который не требует сильных кислот для извлечения лития из сподумена. Их метод смешивает хлорид натрия с концентратом сподумена с открытой бета-структурой и водой. Перемешивание при высоких температурах дает суспензию, богатую литием, которую можно отфильтровать и очистить до гидроксида лития . Пески и отходы известняка могут быть повторно использованы в качестве строительных материалов. Завод по переработке Tesla стоимостью 375 миллионов долларов, расположенный на 1200 акрах в Робстауне , штат Техас, строится с использованием этого процесса. Он начал частичную эксплуатацию в декабре 2024 года. Место было выбрано из-за его близости к порту Корпус-Кристи, куда сподумен можно легко импортировать. [21]

Распространенной формой более очищенного лития, получаемого в результате обоих вышеперечисленных процессов, является гидроксид лития, который обычно используется в качестве сырья в аккумуляторной промышленности для производства катодного материала литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов.

Разновидности драгоценных камней

Хидденит

Гидденит — бледный изумрудно-зеленый драгоценный камень, впервые обнаруженный в округе Александер, Северная Каролина , США. [22] Он был назван в честь Уильяма Эрла Хиддена (16 февраля 1853 г. — 12 июня 1918 г.), горного инженера, коллекционера и торговца минералами. [23] [ необходимы дополнительные ссылки ]

Эта изумрудно-зеленая разновидность сподумена окрашена хромом, как и изумруды . Некоторые зеленые сподумен окрашены другими веществами, а не хромом; такие камни, как правило, имеют более светлый цвет; они не являются настоящим гидденитом.

Кунцит

Кунцит — это драгоценный камень фиолетового цвета , разновидность сподумена, цвет которого обусловлен незначительными или следовыми количествами марганца . Воздействие солнечного света может привести к выцветанию его цвета. [23]

Кунцит был обнаружен в 1902 году и назван в честь Джорджа Фредерика Кунца , главного ювелира Tiffany & Co в то время и известного минералога. [23] Он был найден в Бразилии , США, Канаде , СНГ , Мексике , Швеции , Западной Австралии , Афганистане и Пакистане . [23] [24]

  • Почти бесцветный кристалл кунцита (вверху слева), ограненный бледно-розовый кунцит (вверху справа) и зеленоватый кристалл гидденита (внизу) (масштаб неизвестен)
    Почти бесцветный кристалл кунцита (вверху слева), ограненный бледно-розовый кунцит (вверху справа) и зеленоватый кристалл гидденита (внизу) (масштаб неизвестен)
  • Кунсайт, провинция Нуристан, Афганистан.
    Кунсайт, провинция Нуристан, Афганистан.
  • Хидденит из Арасуаи, Минас-Жерайс, Бразилия.
    Хидденит из Арасуаи, Минас-Жерайс, Бразилия.

Трифан

Трифан — это название желтоватых разновидностей сподумена. [25]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Warr, LN (2021). «Утвержденные символы минералов IMA–CNMNC». Mineralogic Magazine . 85 (3): 291– 320. Bibcode : 2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ ab Spodumene Архивировано 01.12.2017 на Wayback Machine , Mindat.org
  3. ^ ab Anthony, John W., Bideaux, Richard A., Bladh, Kenneth W., and Nichols, Monte C. (1990). Справочник по минералогии Архивировано 27 мая 2012 г. в Wayback Machine . Mineral Data Publishing, Тусон, Аризона
  4. ^ Херлбат, Корнелиус С.; Кляйн, Корнелис, 1985, Руководство по минералогии , 20-е изд., ISBN 0-471-80580-7 
  5. ^ ab Deer, Howie и Zussman, Rock Forming Minerals , т. 2 Chain Sillicates, Wiley, 1963 стр. 92–98
  6. ^ Шварц, Г. (1928). «Минеральный район Блэк-Хиллс». American Mineralogist . 13 : 56–63 .
  7. ^ Роберт Луис Боневиц, 2005, Rock and Gem , Лондон, Dorling Kindersley
  8. ^ «Этот проект в Конго может обеспечить мир литием». MiningDotCom . 10 декабря 2018 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2021 г. Получено 26 марта 2021 г.
  9. ^ "AVZ Minerals Limited". AVZ Minerals . Архивировано из оригинала 14 апреля 2021 г. . Получено 25 марта 2021 г. .
  10. ^ "AVZ Minerals Definitive Feasibility Study (DFS – April 2020)". AVZ Minerals . Архивировано из оригинала 2021-04-14 . Получено 2021-03-31 .
  11. ^ ab Rioyo, Javier; Tuset, Sergio; Grau, Ramón (12 августа 2020 г.). «Извлечение лития из сподумена традиционным сернокислотным способом: обзор». Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review . 43 : 97–106 . doi :10.1080/08827508.2020.1798234. ISSN  0882-7508. S2CID  225417879.
  12. ^ "Прогнозируемая цена на концентрат сподумена в 2020 году". Statista . 21 июля 2016 г. Архивировано из оригинала 1 декабря 2020 г.
  13. ^ Ши, Кэрри; Уэрги, Далила (5 октября 2020 г.). «Рост спроса останавливает падение цен на сподумен». www.metalbulletin.com . Архивировано из оригинала 11 октября 2020 г.
  14. ^ "Lithium Resources and Energy Quarterly" (PDF) . Декабрь 2019 г. Архивировано (PDF) из оригинала 22 сентября 2020 г.
  15. ^ "Greenbushes Lithium Mine". Golden Dragon Capital . Архивировано из оригинала 19 января 2019 года . Получено 18 января 2019 года .
  16. ^ Jaskula, Brian W. (январь 2020 г.). «Mineral Commodity Summaries 2020» (PDF) . Геологическая служба США . Архивировано (PDF) из оригинала 1 ноября 2020 г. . Получено 29 июня 2020 г. .
  17. ^ Jamasmie, Cecilia (28 сентября 2020 г.). «Акции Piedmont Lithium взлетели на фоне подтвержденной сделки Tesla». mining.com . Архивировано из оригинала 16 марта 2021 г. Получено 13 марта 2021 г.
  18. ↑ Piedmont Lithium подписывает соглашение о продажах с Tesla. Архивировано 26 января 2021 г. на Wayback Machine , 28 сентября 2020 г., получено 14 марта 2021 г.
  19. ^ Choubey, Pankaj K.; Kim, Min-seuk; Srivastava, Rajiv R.; Lee, Jae-chun; Lee, Jin-Young (апрель 2016 г.). «Предварительный обзор эксплуатации выдающегося элемента хранения энергии: литий. Часть I: Из минеральных и рассоляных ресурсов». Minerals Engineering . 89 : 119– 137. Bibcode : 2016MiEng..89..119C. doi : 10.1016/j.mineng.2016.01.010.
  20. ^ Клеменс, Кевин (3 ноября 2023 г.). «Завод Tesla по очистке лития на побережье Мексиканского залива в Техасе опережает график и должен начать производство к середине 2024 г.» EE Power . Получено 18 ноября 2024 г.
  21. ^ Лингл, Брэндон (16.12.2024). «Tesla начинает работу на своем заводе по очистке лития в Южном Техасе, впервые запустив печь». San Antonio Express-News . Архивировано из оригинала 22.12.2024 . Получено 30.01.2025 .
  22. ^ Смит, Джон Лоуренс. «Гидденит, изумрудно-зеленая разновидность сподумена. Архивировано 23 августа 2021 г. в Wayback Machine » American Journal of Science 3.122 (1881): 128–130.
  23. ^ abcd Кук, Роберт Б. (1 сентября 1997 г.). «Выбор знатока: сподумен, разновидность кунцита, Нуристан, Афганистан». Rocks & Minerals . 72 (5): 340– 343. Bibcode :1997RoMin..72..340C. doi :10.1080/00357529709605063. ISSN  0035-7529.
  24. ^ "Драгоценный камень кунцит | Камень кунцит – GIA". www.gia.edu . Архивировано из оригинала 2023-03-01 . Получено 2023-03-01 .
  25. ^ Брукс, Кент (2020). «Литиевые минералы». Geology Today . 36 (5): 192– 197. Bibcode : 2020GeolT..36..192B. doi : 10.1111/gto.12326. ISSN  1365-2451. S2CID  243253247. Архивировано из оригинала 23.08.2021 . Получено 23.08.2021 .

Ссылки

  • Кунц, Джордж Фредерик (1892). Драгоценные камни Северной Америки . Нью-Йорк: The Scientific Publishing Company.
  • Палаче, К., Дэвидсон, С.С. и Горансон, Е.А. (1930). «Месторождение гидденита в округе Александр, Северная Каролина». Американский минералог, т. 15, № 8, стр. 280
  • Вебстер, Р. (2000). Драгоценные камни: их источники, описания и идентификация (5-е изд.), стр. 186–190. Великобритания: Butterworth-Heinemann.
  • Ключевые игроки на рынке лития в Квебеке. Архивировано 30 января 2013 г. в archive.today , "Daily News", The Northern Miner , 11 августа 2010 г.
На Викискладе есть медиафайлы по теме Сподумен .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Spodumene&oldid=1273174736#Economic_importance"