Карбонат лития - Lithium carbonate

Карбонат лития
Литий-карбонат-xtal-1979-Mercury-3D-sf.png
2 Структура Li + -ионов Структура карбоната
Имена
Название ИЮПАК
Карбонат лития
Другие имена
Карбонат Дилитий, Carbolith, Cibalith-S, Duralith, Eskalith, Lithane, Lithizine, Lithobid, Lithonate, Lithotabs Priadel, Zabuyelite
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.008.239 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
Номер RTECS
UNII
  • InChI = 1S / CH2O3.2Li / c2-1 (3) 4 ;; / ч (H2,2,3,4) ;; / q; 2 * + 1 / p-2 проверитьY
    Ключ: XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L проверитьY
  • InChI = 1 / CH2O3.2Li / c2-1 (3) 4 ;; / ч (H2,2,3,4) ;; / q; 2 * + 1 / p-2
    Ключ: XGZVUEUWXADBQD-NUQVWONBAY
  • [Li +]. [Li +]. [O-] C ([O -]) = O
Характеристики
Ли
2
CO
3
Молярная масса 73,89 г / моль
Появление Белый порошок без запаха
Плотность 2,11  г / см 3
Температура плавления 723 ° С (1333 ° F, 996 К)
Точка кипения 1310 ° C (2390 ° F; 1580 K)
Разлагается от ~ 1300 ° C
8,15 × 10 −4
Растворимость Нерастворим в ацетоне , аммиаке , спирте.
−27,0 · 10 −6  см 3 / моль
1,428
Вязкость
Термохимия
97,4  Дж / моль · К
90,37  Дж / моль · К
−1215,6  кДж / моль
−1132,4  кДж / моль
Опасности
Основные опасности Раздражающий
Паспорт безопасности ICSC 1109
Пиктограммы GHS GHS07: Вредно
Сигнальное слово GHS Предупреждение
H302 , H319
P305 + 351 + 338
точка возгорания Не воспламеняется
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
525 мг / кг (перорально, крысы)
Родственные соединения
Другие катионы
Карбонат натрия Карбонат
калия Карбонат
рубидия Карбонат
цезия
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Литий карбонат представляет собой неорганическое соединение , то литию соль из карбоната с формулой Li
2
CO
3
. Эта белая соль широко используется при обработке оксидов металлов и в качестве лекарства для лечения расстройств настроения.

Для лечения биполярного расстройства он включен в Список основных лекарственных средств Всемирной организации здравоохранения , наиболее важные лекарства, необходимые в базовой системе здравоохранения .

Использует

Карбонат лития является важным промышленным химическим веществом . Его основное применение - в качестве прекурсора для соединений, используемых в литий-ионных батареях. Стаканы, полученные из карбоната лития, можно использовать в посуде. Карбонат лития является обычным ингредиентом керамической глазури как слабого, так и сильного горения . Образует легкоплавкие флюсы с кремнеземом и другими материалами. Его щелочные свойства способствуют изменению состояния красителей оксидов металлов в глазури, особенно красного оксида железа ( Fe
2
О
3
). Цемент схватывается быстрее, если он приготовлен с использованием карбоната лития, и его можно использовать для клея для плитки . При добавлении к трифториду алюминия он образует LiF, который дает превосходный электролит для обработки алюминия .

Аккумуляторы

Основное применение карбоната лития (и гидроксида лития ) - это предшественник литиевых соединений, используемых в литий-ионных батареях . На практике два компонента батареи сделаны из соединений лития: катод и электролит .

Электролит представляет собой раствор гексафторфосфата лития , а в катоде используется одна из нескольких литиированных структур, наиболее популярными из которых являются оксид лития-кобальта и фосфат лития-железа . Карбонат лития можно превратить в гидроксид лития перед превращением в указанные выше соединения.

Медицинское использование

В 1843 году карбонат лития был использован в качестве нового растворителя для камней в мочевом пузыре . В 1859 году некоторые врачи рекомендовали терапию солями лития для лечения ряда заболеваний , включая подагру , мочевые камни , ревматизм , манию , депрессию и головную боль . В 1948 году Джон Кейд открыл антиманиакальный эффект ионов лития. Это открытие привело к тому, что литий, в частности карбонат лития, стали использовать для лечения мании, связанной с биполярным расстройством .

Карбонат лития используется в качестве психиатрического препарата для лечения мании, повышенной фазы биполярного расстройства. Ионы лития мешают процессам переноса ионов (см. « Натриевый насос »), которые передают и усиливают сообщения, передаваемые в клетки мозга. Мания связана с нерегулярным повышением активности протеинкиназы C (PKC) в головном мозге. Карбонат лития и вальпроат натрия , другое лекарство, традиционно используемое для лечения заболевания, действуют на мозг, подавляя активность PKC и помогая производить другие соединения, которые также ингибируют PKC. Свойства карбоната лития контролировать настроение до конца не изучены.

Неблагоприятные реакции

Прием солей лития имеет риски и побочные эффекты. Известно, что длительное использование лития для лечения различных психических расстройств приводит к приобретенному нефрогенному несахарному диабету . Отравление литием может повлиять на центральную нервную систему и почечную систему и может быть смертельным.

Красный пиротехнический краситель

Карбонат лития используется для придания красного цвета фейерверкам .

Свойства и реакции

В отличие от карбоната натрия , который образует по крайней мере три гидрата , карбонат лития существует только в безводной форме. Его растворимость в воде низкая по сравнению с другими солями лития. Выделение лития из водных экстрактов литиевых руд извлекает выгоду из этой плохой растворимости. Его кажущаяся растворимость увеличивается в 10 раз при умеренном давлении углекислого газа ; этот эффект связан с образованием более растворимого метастабильного бикарбоната :

Ли
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O
⇌ 2 LiHCO
3

Извлечение карбоната лития при высоких давлениях CO
2
и его осаждение при разгерметизации является основой Квебекского процесса.

Карбонат лития также можно очистить, используя его пониженную растворимость в горячей воде. Таким образом, нагревание насыщенного водного раствора вызывает кристаллизацию Li
2
CO
3
.

Карбонат лития и другие карбонаты группы 1 плохо декарбоксилируются . Ли
2
CO
3
разлагается при температуре около 1300 ° C.

Производство

Литий добывается в основном из двух источников: сподумен в пегматитовых месторождениях и соли лития в подземных солевых бассейнах . В 2020 году было произведено около 82000 тонн, демонстрируя значительный и стабильный рост.

Из подземных резервуаров с рассолом

Например, в Салар-де-Атакама в пустыне Атакама на севере Чили компания SQM производит карбонат и гидроксид лития из рассола.

Процесс включает перекачку насыщенного литием рассола из-под земли в неглубокие поддоны для испарения. Рассол содержит много различных растворенных ионов, и по мере увеличения концентрации соли выпадают из раствора и оседают. Оставшаяся жидкость (супернатант) используется на следующем этапе. Точная последовательность кастрюль может варьироваться в зависимости от концентрации ионов в конкретном источнике рассола.

В первой кастрюле кристаллизуется галит (хлорид натрия или поваренная соль). Это имеет недостаточную экономическую ценность и отбрасывается. Супернатант со все возрастающей концентрацией растворенных твердых веществ последовательно переносится в поддон сильвинита (хлорид натрия-калия), поддон карналита (хлорид калия-магния) и, наконец, поддон, предназначенный для максимального увеличения концентрации хлорида лития. Процесс занимает около 15 месяцев. Концентрат (30-35% раствор хлорида лития) доставляется автотранспортом на Салар-дель-Кармен. Здесь удаляют бор и магний (обычно остаточный бор удаляют экстракцией растворителем и / или ионным обменом, а магний - повышением pH выше 10 с помощью гидроксида натрия ), затем на заключительной стадии путем добавления карбоната натрия желаемый карбонат лития осаждают, отделяют и обрабатывают.

Некоторые побочные продукты процесса выпаривания также могут иметь экономическую ценность.

В этом бедном водными ресурсами регионе большое внимание уделяется использованию воды. SQM заказала анализ жизненного цикла, который пришел к выводу, что потребление воды для гидроксида и карбоната лития SQM значительно ниже, чем среднее потребление при производстве основного рудного процесса с использованием сподумена . Более общая оценка жизненного цикла предполагает обратное для добычи из пластов в целом.

Большая часть производства на основе рассола находится в « литиевом треугольнике » в Южной Америке.

Из «геотермального» рассола

Еще один потенциальный источник лития - это продукты выщелачивания геотермальных скважин , которые выносятся на поверхность. Восстановление лития было продемонстрировано в полевых условиях; литий отделяют простым осаждением и фильтрацией. Затраты на технологические процессы и охрану окружающей среды в первую очередь связаны с затратами на уже работающую скважину; Таким образом, чистое воздействие на окружающую среду может быть положительным.

Корпорация Cornish Lithium утверждает, что рассол проекта United Downs Deep Geothermal Power близ Редрута является ценным из-за его высокой концентрации лития (220 мг / л) с низким содержанием магния (<5 мг / л) и общим содержанием растворенных твердых веществ <29 г / л. , и расход 40-60 л / с.

Из руды

α-сподумен обжигают при 1100 ° C в течение 1 часа для получения β-сподумена, затем обжигают при 250 ° C в течение 10 минут с серной кислотой.

По состоянию на 2020 год Австралия была крупнейшим в мире производителем промежуточных продуктов лития, все на основе сподумена.

В последние годы многие горнодобывающие компании начали разведку литиевых проектов по всей Северной Америке , Южной Америке и Австралии, чтобы определить экономические месторождения, которые потенциально могут принести новые запасы карбоната лития онлайн для удовлетворения растущего спроса на этот продукт.

Из глины

Tesla Motors объявила о революционном процессе извлечения лития из глины в Неваде с использованием только соли и без кислоты. Это было встречено скептически.

От батарей с истекшим сроком службы

Несколько небольших компаний активно перерабатывают отработанные батареи, в основном уделяя особое внимание восстановлению меди и кобальта. Некоторые также восстанавливают литий.

Другой

В апреле 2017 года MGX Минералы сообщили , что он получил независимое подтверждение его быстрого лития процесса экстракции для восстановления лития и других ценных минералов из нефти и газа сточных вод рассолом .


Электродиализ был предложен для извлечения лития из морской воды , но это коммерчески нецелесообразно.

Естественное явление

Природный карбонат лития известен как забуелит . Этот минерал связан с отложениями некоторых соленых озер и некоторых пегматитов .

использованная литература

внешние ссылки