Metal lityumun, atom numarası 3, atom ağırlığı 6.94 ve özgül ağırlığı 0.534 g/cm3’dür. Doğada Lityum-6 ve Lityum-7 izotoplarının karışımı olarak bulunur. Metalik lityum tel halinde çekilebildiği gibi levha haline getirilebilir. Saf lityum ve potasyum klorür karışımından elektroliz yoluyla elde edilir. Üretilen lityumun çoğu LiCO3 olarak tüketilir. Üretim, tüketim miktar ve hesapları LiCO3 baz alınarak yapılır (LCE-Lithium Carbonate Equivalent). Lityum minerallerinin başlıca özellikleri Çizelge 1’de verilmektedir. [1]
Çizelge.1. Başlıca Lityum Minerallerinin Özellikleri
Mineraller
Formül
% Li2O
Renk
Yoğunluk
Sertlik
Spodümen
LiAl(Si2O6)
8.0
Renksiz, grimsi beyaz
3.03-3.22
6.5-7.0
Petalit
Li(AlSi4O10)
4.9
Grimsi beyaz, beyaz
2.42
6.5
Lepidolit
KLi2Al(AlSi3O10) (OH,F)2
6.2
Pembe, eflatun
2.8-3.0
2.4-4.0
Zinvaldit
KLiFe+2Al(AlSi3O10) (OH,F)2
Gri kahverengi, açık eflatun
2.9-3.02
2.5-4.0
Trifillit
Li(Fe,Mn)(PO4)
Mavimsi gri, yeşilimsi gri
3.58
4.0-5.0
Spodümen; monoklinik sistemde kristallenmiştir. Kimyasal formülünde Al yerine az miktarda (%0,5Fe2O3 kadar) Fe+3 geçebilir. Rengi ve optik özellikleri ile tanınır. Li taşıyan granit pegmatitlerinde lepidolit, beril, turmalin, albit ve kuvarsla beraber bulunur.
Petalit; monoklinik sistemde kristallenmiştir. Nadir bir mineral olup granit pegmatitlerinde spodümen, turmalin ve lepidolit ile beraber bulunur.
Lepidolit; monoklinik sistemde kristallenmiştir. Granit pegmatitleri içerisinde spodümen, pembe turmalin ile beraber bulunur.
Zinvaldit; monoklinik sistemde kristallenmiştir. Kasiterit ve topaz içeren pegmatitlerde turmalin ve diğer Li’lu minerallerle beraber bulunur.
Trifillit; ortorombik sistemde kristallenmiştir. Granit pegmatitler ve özellikle lityum ve fosfat içeren pegmatitler içerisinde birincil mineral olarak bulunur.
3. Kullanım Alanları:
ABD ve Avrupa’da endüstride kullanılan lityumun %75’i lityum karbonat, %25’i ise lityum mineralleri konsantresinden meydana gelmektedir. Lityum kullanımı; cevher ve konsantre, metalik lityum ve lityum bileşikleri şeklindedir. Petalit, lepidolit ve ambilojenit’in kullanımında bir ön zenginleştirme gerekmezken, içindeki demir oranları nedeniyle spodümen için bir ön zenginleştirme şarttır. Lityum mineralleri ve lityum karbonattan meydana gelen konsantrenin en önemli kullanım alanları; alüminyum, cam, seramik endüstrileri, akaryakıt katkı maddesi, Li içeren kimyasal maddelerin üretiminde, yapay lastik, akü ve bazı makyaj maddelerinin üretiminde, ayrıca, çok önemli miktarlarda lityum karbonat havalandırma (iklimlendirme) olaylarının yapımı ve alümina üretiminde kullanılmaktadır.
Cam Endüstrisi: Cam endüstrisinde lityum karbonat;
Akıcılığı azaltarak cama rahatlıkla şekil vermeyi sağladığı için,
Erime derecesini düşürerek üretim giderlerinin azalmasını sağladığı için,
Ani ısı değişiklerine (ısısal şok) karşı direnç sağladığı için,
Cam endüstrisinin diğer pahalı katkı maddeleri yerine lityum karbonat veya mineral konsantresi kullanılarak cama has fiziksel özellikleri kararlı halde tutulduğu için,
Cam üretim fırınlarının kapasitesini arttırdığı için, geniş çapta kullanılır.
Seramik endüstrisi:
Bu endüstri kolunda verimliliği arttırmak ve daha yüksek tavan ısısına kavuşarak yanma süresini kısaltmak için fırınlarda kullanılmakta olan feldspat kökenli curuf maddelerinin yerine, 1997 yılından başlayarak spodümen [LiAl(Si2O6)] kullanılmaya başlanmış ve bu sayede camsı halde bulunan seramik maddelerinin yoğunlaşması sağlanmış ve tam ergimeye daha çabuk ulaşılarak enerjide büyük tasarruf sağlanmış olmaktadır.
Parlatma ve sır maddelerinin üretimi:
Lityum cila ve sır maddesinin akıcılığını azaltarak ve emme derecesini düşürerek üretimde önemli bir tasarruf sağlar. Ayrıca sır maddelerinin ısısal genleşmesini azaltır ve böylece maddeye ısısal ve kimyasal bir kararlılık sağlar.
Monokromatik ve renkli TV camları:
1997 yılı boyunca Hindistan ve Çin; TV ürünlerinin yapımında kullanılmak üzere Li mineralleri için çok önemli bir pazarı oluşturmuşlardır. Lityum renkli TV için çok önemli bir girdi olmamakla birlikte, renkli TV camlarının kullanım ömürlerini arttırmaktadır.
Ateşe dayanıklı seramik üretimi:
Li2O.Al2O3.4SiO2 + SiO2  Li2O.Al2O3.8SiO2
Spodümen serbest silis katı-sıvı halde beta spodümen
Katı- sıvı halde bulunan beta spodümen içindeki özümsenmiş halde bulunan ısısal genleşmeyi minimuma indirir ve ani ısısal değişimlere karşı kesin bir direnç sağlar.
Fiberglas:
Fiberglas üretiminde Li2O akıcılığı azaltarak, platin fırçalama derecesini düşürür ve böylece cihazların eskimesinin de önüne geçmiş olur.
4. Nitelikleri, Sınırlamalar:
Yüksek kaliteli spodümen konsantresi: min. %7.5 LiO2, < %0,1 Fe2O3, tane boyutu -250 m; cam kalitesi: min. %5 LiO2, < %0.2 Fe2O3, %0,1 nem, tane boyutu - 850+150 m; petalit konsantresi: min. %4.4 LiO2, ve maks. %0.05 Fe2O3; lepidot konsantresi: min. %4.0 LiO2, ve maks. %0.1 Fe2O3 içermektedir. [1]
5. Ülkemizde Ve Dünyada Rezerv, Üretim, Tüketim Ve Ticareti:
Rezerv: Dünya rezervlerinin büyük bir çoğunluğu Bolivya'da bulunmaktadır. (5.4x106 ton). Bu ülkeyi sırasıyla Şili (1.4x106 ton), Avustralya (0.44x106 ton) ve ABD (0.41x106 ton) izlemektedir. Ülkemizde ise lityum cevheri yoktur. Lityum cevherlerinin dünya üzerindeki, dağılımları oransal olarak Şekil 1.'de verilmiştir. [2] Türkiye’de Gördes ve Akdağmadeni masiflerinde bazı pegmatitlerde Lityumlu mika varlığı rapor edilmekle birlikte önemli büyüklükte rezervlerden söz edilememektedir. Ayrıca MTA tarafından Tuz Gölü’nde yapılan çalışmalarda Li konsantrasyonu mevsimine göre 60 ppm dolayında saptanmıştır [4].
Üretim:Lityum üretimi genellikle açık işletme yöntemleriyle üretilmekte ancak Kanada'da kapalı işletme yönteminin kullanıldığı bazı ocaklar mevcuttur. ABD, Avustralya, Çin, Kanada, Portekiz, Şili, Brezilya ve Arjantin başlıca lityum üreticisi ülkelerdir. Dünya lityum üretimine ait bilgi Çizelge 2.'de verilmiştir.[2]
Ş
Şili Atakama’da, Bolivya Uyuni’de, Arjantin Hombre Muerto’da, ABD Silver Peak ve Gt. Salt Lake ve Ürdün Ölüdeniz’de göl sularında zengin Li yatakları olduğu bilinmektedir. Bu yatakların Li içerikleri Türkiye Tuz Gölü ile mukayeseli olarak Çizelge 3’de verilmiştir.
ekil 1. Dünya Lityum Baz Rezervlerinin Ülkeler Arasındaki Dağılımı
Çizelge 2. Ülkelere Göre Dünya Lityum Minerali (LiO2) Üretimi (ton)
Ülkeler
1993
1994
1995
1996
1997
Avustralya
33.353
61. 708
80.135
139.287
56.567
Zimbabve
18.064
25.279
33.498
30.929
49.833
Kanada (t)
18.900
20.000
21.000
22.000
22.000
Çin (1)(t)
44.444
41.511
49.897
40.640
---
Şili (1)
10.369
10.439
12.943
14.180
24.246
Portekiz (2)
13.289
11.352
8.740
7.626
6.838
Brezilya
5.491
7.397
7.171
6.925
---
USA (Li içerikli) (t)
3.500
3.500
3.500
4.000
4.000
Toplam (t) (Li içerikli)
7.700
8.200
9.200
10.400
11.700
Not: (1) lityum karbonat; (2) lepidolit; (t) tahmini
T
Şekil 4. Lityum’un Endüstri Dallarına Göre Tüketim Oranları [3]
Şekil 3. 1991 Dünya Lityum Tüketimi (ton) [3]
üketim: Üretilen lityumun büyük bir kısmı lityum karbonat olarak alüminyum endüstrisinde kullanılmakta, ikinci tüketim alanı ise cam endüstrisi olmaktadır. Günümüzde 1 ton alüminyum üretmek için ortalama 2-2.5 kg lityum kullanılmaktadır. Lityum’un endüstri dallarındaki tüketim oranları Şekil 3’te, ayrıca 1991 yılında ülkeler bazında tüketilen lityum cevherine ait değerler ise Şekil 4'te verilmiştir.
Çizelge 3. Li İçeren Bazı Göl Sularının Kimyasal İçeriği [1]
Element
Şili Atacama
Bolivya Uyuni
Arjantin Hombre Muerto
ABD
Silver Peak
ABD Gt. Salt Lake
Ürdün
Dead Sea
Türkiye
Tuz Gölü*
Li
1,96
1,15
0,91
0,3
0,05
0,02
0.03
K
21,9
20,0
5,5
0,8
6,3
7,0
0.009
SO4
23,3
by
11,3
0,71
20,0
0,6
0.044
Mg
12,3
24,0
2,4
0,4
by
0,3
0.025
Borik asit
4,8
4,6
1,9
by
by
by
0.0006
(by) Bilgi Yok (*) Yaz Aylarında
ABD ve Şili en çok lityum ihracatı yapan ülkelerdir. İthalat yapan ülkelere bakıldığında ise ABD, Almanya, Japonya ve İngiltere başta gelmektedir.
6. Pazarlama Koşulları, Başlıca Alıcı Satıcı Firmalar:
Konsantre lityum minerallerinin üretiminde dünya çapında 4 büyük şirket mevcuttur. [3]
GWALIA CONSALIDATED: Bu kuruluş Avustralya'da bulunmaktadır ve en büyük spodümen LiAlSi2O6 üreticisidir. 100.000 ton üretim kapasitesine sahiptir ve 1992 itibariyle 57.000 ton satış yapmıştır.
TANTALUM MINING CORP. (Tanco): Bu kuruluş Kanada’nın Monitoba yöresinde bulunmaktadır ve yüksek tenörlü spodüman üretmektedir. Yıllık 18.000 ton üretim kapasitesine sahiptir ve 1992’de 14.000 ton satış yapmıştır.
BIKITA MINERALS: Zimbabwe’de bulunan bu şirket petelit LiAlSi4O10 üretmektedir. 35.000 ton yıllık üretime sahip olan bu şirketin 1992 yılındaki satışı 15.000 ton olmuştur.
SOCIEDAD MINERIA DE PEGMATITES: Bu kuruluş Portekiz şirketidir ve lepidolit üretmektedir.
7. Satış Fiyatları:
%7.5’den fazla Li2O içeren spodümen konsantresi fiyatları 1997 yılında 400-410 $/ton (FOT, Amsterdam); 340-380 $/ton (FOB, Batı Virginia) iken; 1998 yılında 385-395 $/ton (FOT, Amsterdam); 330-350 $/ton’a (FOB, Batı Virginia) düşmüştür. Cam endüstrisinde kullanılan %5 Li2O içerikli spodümen 200-210 $/ton (FOT, Amsterdam); 195-200 $/ton (FOB, Batı Virginia) fiyatlarıyla alıcı bulmaktadır. [2]
8. Yerine Geçebilecek Mineraller ve Geri Kazanma Olanakları:
Lityumun kullanım alanlarına göre yerine geçebilecek mineraller aşağıda verilmiştir.
Cam&Seramik: nefelinli siyenit, feldspat, bor, kurşun
Kimya Sanayi: Ca ve Al bileşikleri
Lityumun geri kazanımı yoktur. [1]
Kaynakça
[
9. Özel Özet Bilgiler ve Yorumlar:
Özellikle elektrokimyasal özellikleri nedeniyle lityum bileşikleri cam endüstrisinden yağlama endüstrisine kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Lityum üretiminde söz sahibi olan ülkeler ve şirketler lityumun kullanım alanlarını arttırmak amacıyla araştırmalar yapmaktadır. Özellikle fiberglas ve seramik gereçlerinde lityum kullanımını sağlamak amacıyla yapılan çalışmalar son aşamaya gelmiştir.
Yıllık lityum üretiminin her sene artmasına rağmen Asya ülkelerinin lityum ürünlerine olan taleplerinin azalması nedeniyle lityum fiyatları son beş yıldır ilk defa 1998 yılında düşmüştür.