2.3. Геохимия лития и сырьевые источники

Литий распространен в природе достаточно широко, его кларк 6,5∙10^-3масс.%. Величина кларка лития, несмотря на его заметную рассеянность в природе, выше по сравнению с такими технологически более освоенными элементами, как свинец, сурьма, кобальт, кадмий, олово. Литий распространен в природе только в виде соединений и является типично литофильным элементом. Он входит в состав многих горных пород, но преимущественно концентрируется в кислых изверженных (0,007 масс. %) и осадочных (0,006 масс. %) породах. Содержится литий и в почвах, где его концентрация колеблется в пределах 1∙10^-3- 6,9∙10^-3масс.%, каменных углях, минеральных источниках (некоторые богатые литием источники – Виши во Франции, Дюркгейм в Германии содержат до 0,4 масс. % LiCl), озерах и озерных илах, подземных водах, в морской воде (1,5∙10^-5масс. %). Литий содержится также в живых организмах и многих растениях – семенах хлебных злаков, листьях табака (в золе некоторых табаков содержится до 0,44 масс. % лития).

Наиболее крупные месторождения лития известны в гранитных пегматитах натро-литиевого типа, т.к. литий в природе тесно ассоциирует с натрием (вследствие сходства энергетических характеристик ионов лития и натрия), особенно в месторождениях остаточной кристаллизации.

Литий концентрируется также в гидротермальных образованиях, для которых характерна тесная ассоциация лития с фтором с образованием ряда литиевых фторсодержащих минералов. Все эндогенные минералы лития, за исключением слюд, в условиях гипергенеза легко изменяются, литий при этом вымывается из минералов водами, рассеивается, а затем адсорбируется. Эти процессы определяют третий тип месторождений лития – осадочных. В них литий концентрируется преимущественно в рапе соляных озер.

Литий по ионному радиусу (0,68 Å) ближе не к натрию (0,98 Å), а к магнию (0,74 Å), железу (0,80 Å Fe²⁺) и алюминию (0,57 Å) и в минералах играет роль щелочноземельных металлов. Изоморфизм лития с Mg, Fe (II), реже с Al (координационное число лития в природных соединениях всегда равно 6) является характерной геохимической особенностью лития. Это объясняет вхождение лития в состав многих магнезиально-железистых минералов (биотиты, турмалины, амфиболы), известны случаи прямого замещения магния литием, а в мусковитах литий может замещать и алюминий без существенных изменений их структуры.

Литий обнаружен более чем в 50 минералах, хотя собственных минералов лития известно 28. Многие их них чрезвычайно редки, и их находки являются единичными. Большая часть минералов лития - силикаты и фосфаты (преобладают силикаты) и лишь по одному приходится на галогениды, оксиды и бораты. Наиболее важные минералы лития – сподумен, лепидолит, петалит, циннвальдит, амблигонит – большей частью встречаются в редкометальных пегматитах, содержащих минералы других редких – поллуцит, берилл, циркон, колумбит-танталит. По существу их месторождения являются полиметаллическими.

С конца XIX века и до 1940 г. основными источниками получения соединений лития служили лепидолит и амблигонит (50 % мировой добычи), циннвальдит (30%) и сподумен (20%). В последующие годы практическое использование находят пять минералов – сподумен, лепидолит, петалит, амблигонит, циннвальдит, особенно первые три. Доля этих минералов в мировой добыче литиевого сырья (%): сподумен – 60; лепидолит – 22; петалит – 13; амблигонит – 1,3; циннвальдит – 0,7. Остальные 3% со-ставляют месторождения осадочного типа – рапа озера Сирле (~ 0,02 % LiCl). Однако в последние годы все большее значение приобретают месторождения осадочного типа и подземные минерализованные воды. Таким образом, на смену традиционным рудным видам сырья приходят рассолы, попутные нефтяные воды, литийсодержащие глины, так как более 70 % разведанных запасов лития сосредоточено именно в этих источниках.