Úvod
V poslední době se vede na různých úrovních debata o možnosti těžby lithia v ČR. Odhaduje se, že v ČR jsou zásoby lithia ve výši 1,2 milionu tuny.
Pokud je věrohodný odhad Geometu (Richard Pavlík), že 1,2 mil. tuny lithia je obsaženo v 348 mil. tun lithio-cínovo-wolframové rudy, pak je to obsah 0,34 % lithia [7]. Na ložisku Greenbushes, Austrálie, je obsah Li2O v rudě 3,5 – 3,9 %. Na dosud známých nalezištích ve světě je obsah Li2O v rudě 1,0 – 2,0 % [5].
V ČR jsou k dispozici dva různé zdroje lithia. Jedním je podzemní těžba a dalším druhotné zpracování zbytků ze starší těžby. Cínovecké odkaliště vlastnil do roku 2008 státní podnik Diamo. A za cenu necelý milion Kč tuto deponii prodal soukromé firmě RSJ [1]. Zájem o těžbu lithia vychází z řady studií. Morningstar očekává potřebu lithia na úrovni 105 000 tun do roku 2025. Nerovnováha mezi nabídkou a poptávkou by, dle odhadu Morningstaru (z podzimu 2016), mohla způsobit výrazný nárůst ceny lithia na 10 000 USD za tunu v roce 2020. V současnosti je cena lithia na úrovni 9 100 USD za tunu [2].
Dosavadní poznatky o těžbě lithia
Prostřednictvím USMRA (Mezinárodní záchranářská organizace) jsem získal odkazy, které aktualizují poznatky o těžbě lithia. Níže citovaný příspěvek pana Terence Bella je datován 15. května 2017 [3].
Obr.1 Lithiová solná nádrž America´s Cauchari-Olaroz projekt in Argentina.
Po celá desetiletí se produkce lithia opírala o zdroje minerálních rud, jako je spodumen, petalit a lepidolit. Extrakce lithia z těchto zdrojů je však podstatně nákladnější než extrakce kovu ze solných roztoků, obsahujících lithium. Odhaduje se, že náklady na těžbu lithia z horniny jsou dvojnásobné než náklady na výrobu ze solného roztoku, což vysvětluje, proč je čás zdrojů z těžby hornin za posledních 20 let vyřazena z trhu. Salarové roztoky mohou být popsány jako nádrže, které obsahují vysoké koncentrace rozpuštěných solí, jako je lithium, draslík a sodík. Takovým obdobným zdrojem by mohlo být Cínovecké odkaliště.
K získání lithia ze slané vody musí být voda bohatá na sůl nejprve čerpána do řady odpařovacích jezírek, kde dochází k odpařování po několik měsíců. Draslík je často odstraněn jako první, zatímco následující jezírka mají stále vyšší koncentrace lithia. Ekonomicky přijatelné roztoky obsahují obvykle od několika stovek miliontin až 7 000 ppm lithia (100 ppm = 0,01% 7000 ppm = 0,7%). Když chlorid lithný v odpařovacích jezírkách dosáhne optimální koncentrace, roztok se čerpá do regeneračního zařízení, kde extrakce a filtrace odstraňují veškerý nežádoucí bór nebo hořčík. Potom se zpracuje uhličitanem sodným (soda), čímž se vysráží uhličitan lithný. Ten je filtrován, sušen a připraven k dodání. Přebytečné zbytky solného roztoku se přečerpávají zpět do nádrže. Uhličitan lithný je stabilní bílý prášek, který je klíčovým zprostředkovatelem trhu s lithiem, protože může být přeměněn na specifické průmyslové soli a chemikálie, nebo zpracován na lithium metal. Extrakce lithia ze spodumenu a jiných minerálů, na rozdíl od solných zdrojů, vyžaduje širokou škálu hydrometalurgických procesů.
Společnost Galaxy, která v Austrálii těžila spodumenes, uvádí, že nejprve rozdrtí a zahřívá rudu v rotační kalcinační peci, aby konvertovali lithiovou krystalickou fázi z alfa na beta (proces nazývaný decrepitation). To umožňuje, aby lithium přítomné v rudě bylo přemístěno sodíkem. Výsledný spodumenový koncentrát se ochladí a rozemele do jemného prášku předtím, než se smísí s kyselinou sýrovou a znovu se zahřeje. Systém zahušťovacího filtru odděluje odpad z koncentrovaného roztoku, zatímco srážení odstraňuje z tohoto roztoku hořčík a vápník. Konečně se přidá uhličitan sodný a krystalizuje se uhličitan lithný, zahřívá se, filtruje a suší jako 99% čistý uhličitan lithný [3]. Pro představu je na obr. 1 lithiová solná nádrž v USA.
Těžba lithia ve světě
Těžba lithia v Austrálii
Austrálie má v současné době 8 společností s ložisky lithia. Talison Lithium Inc. je největším primárním lithiálním výrobcem na světě – výroba z australské produkce naplňuje zhruba třetinu světové poptávky po lithiu a uspokojuje 75 % čínské poptávky. Lithium Operation Greenbushes produkuje lithium již více než 25 let. Důl se nachází 250 kilometrů jižně od Perthu. Jeho hlavní komodity jsou koncentráty tantalitu, minerály lithia, cín a kaolin.
Obr.2 Lom Greenbushes
Ložiskové těleso Greenbushes je vysoce mineralizovaný zónovaný pegmatit se směrnou délkou více než 3 km. Minerální zásoby jsou jedinečné s 50% spodumenu. To představuje nejvyšší lithiový minerální zdroj s 3,5 % až 3,9 % obsahu Li2O versus 1,0 – 2,0 % Li2O v dalších známých ložiscích pevných hornin ve světě. Talison je jediný primární lithiový dodavatel, který nevyrábí ze solanky, ale spíše z těžby pevných hornin [5].
Těžba lithia v Chile
Salar de Atacama, nacházející se 55 km jižně od San Pedro de Atacama, je největším solným územím v Chile. Je obklopen horami a nemá odtokové kanály. Drahocenná solanka leží 130 metrů pod hladinou jezera. Když je vyčerpána ze země, vypadá jako namodralý, špinavý sníh. Voda, ponechána pod pouštním sluncem, se ze slaného nálevu pomalu odpařuje. Zanechá žlutavou minerální lázeň, kterou lze mylně považovat za olivový olej.
Salar Atacama, obsahující 27 % světové lithiové zásoby, je největším a nejčistším zdrojem lithia na světě. A od roku 2008 poskytovalo téměř 30 % světové nabídky uhličitanu lithného. Díky vysoké koncentraci lithia ve slaném nálevu, průměrné 2700 ppm, (0,27%), vysoké rychlosti odpařování -3500 mm za rok a nízkým ročním srážkám pouhých několika milimetrů ročně, je Atacama, pro dokončení vzniku uhličitanu lithného, velmi efektívní a málo nákladná. Uvádí se, že je výrazně výhodnější, než lithiový koncentrát ze sousedního Salar de Uyuni, který má podle odhadů polovinu zásob lithia na světě [5].
Těžba lithia v Rusku
Určitou zkušenost s těžbou lithia mohou přinést dosavadní výsledky, ke kterým dospělo Rusko. Tradiční hornická těžba nerostů na bázi silikátových spudomenů, obsahujících lithium, je časově, energeticky a nákladově náročná. Lithium je třicátý třetí nejčastěji se vyskytující minerál, takže není příliš vzácný, ale koncentrace jsou obecně příliš nízké a těžba je značně obtížná a nákladná, aby byla životaschopná. Hlavním trendem v lithiovém průmyslu v Rusku byl přechod od těžkých horninových zdrojů lithia k těm na bázi solanky.
Nákladová efektivita operací se solankou přinutila velké výrobce v Rusku nakupovat suroviny od výrobců solanky [5].
Závěr
Pro možnost těžby lithia v ČR lze z uvedených poznatků vyvodit tyto závěry:
• S ohledem na přístup k odkališti Cínovecká deponie, uskutečnit zkušební provoz. Z popisu náročné úpravy vyplývá nutnost nejprve laboratorně ověřit možnost odpařit a odfiltrovat veškeré nežádoucí příměsi. V našich klimatických podmínkách nebudeme moci využít postup jako na ložisku v Chile.
• Důležitým předpokladem exploatace deponie Cínovec je podrobné ověření, koncentrace lithia z několika sond. Hranice rentability je 300 ppm.
• Protože nemáme žádné zkušenosti s náročnou úpravou, kooperovat práce se zahraničními společnostmi.
• K získávání lithia z minerálních zdrojů, hornickému způsobu těžby a následné úpravě, máme k dispozici značné zkušenosti z rudného hornictví. To by mohlo přispět k efektivitě vlastního dobývání. Náročnou úpravu rudy, zejména tam je diskutabilní přítomnost kyseliny sírové, řešit kooperací se zahraničními společnostmi.
• Poměrně negativní názor na získávání lithia ze spodumenu a jiných minerálů, vzhledem k vyšším nákladům, překonává australské hornictví díky vynikajícím přírodním podmínkám a vysoké koncentraci lithia v rudě. Na našem ložisku jsou tyto parametry daleko horší.
• Rusko, jehož přírodní podmínky těžby z minerálů lze do určité míry srovnat s našimi, od tohoto způsobu získávání lithia upustilo.
• Z uvedeného přehledu vyplývá: vlastními silami zahájit práce na deponii Cínovec. Těžbu z minerálních zdrojů ponechat odvážnému investorovi.
Zpracoval prof. J. Lát
Literatura
[1] https://technet.idnes.cz/ tezba-lithia-v-cr-krusne-hory-cinovec- australane-f60-/tec_technika. aspx?c=A171015_122041_ tec_technika_mla [2] [https://www.investujeme.cz/ tiskove-zpravy/lithium-maximech- -nejzadanejsi-komodita/ [3] [https://www.thebalance. com/lithium-production-2340123 [4] https://en.wikipedia.org/wiki/ Lithium [5] http://www.lithiummine. com/lithium-mining-in-russia [6] file:///C:/Users/Lat/Downloads/ lithiumProfile.pdf [7] https://www.euro.cz/byznys/ az-prijdou-tezari-zasoby-lithia-v- -krusnych-horach-jsou-velke-ruda- -ale-neni-vydatna-1365518 [8] https://www.volty. cz/2017/05/03/nejvetsi-producenti- lithia-na-svete/ Citace všech odkazů [listopad 2017]. 4
