Литиевые руды

Ли'тиевые ру'ды, природные минеральные образования, содержание Li в которых достаточно для экономически выгодного извлечения Li или его соединений. Li находится в рудах в основном в форме собственных минералов; в небольшом количестве в виде изоморфной примеси Li входит в состав породообразующих минералов (слюд, турмалинов и др.). Помимо руд, Li добывается также из рапы некоторых озёр и минерализованных вод. Главнейшими литийсодержащими минералами, имеющими пром. значение, являются: сподумен LiAI[Si2O6], содержащий 6—7% Li₂O; петалит LiAI[Si₄O₁₀] — 3,5—4,9% Li₂O; амблигонит LiAI[PO₄] (F, OH) — 8—10% Li₂O, а также литиевые слюды — циннвальдит K(Fe, Mg)LiAI[Si₃AIO₁₀](OH, F)₂, содержит 3,0—3,5 Li₂O и лепидолит KLi_1,5Al_1,5[Si₃AIO₁₀](F, OH)₂ — 4—6% Li₂O. В отдельных случаях литийсодержащие минералы образуют крупные выделения. Так, кристаллы сподумена достигают иногда длины 2—10 м.

  Высокие концентрации Li наблюдаются в основном в эндогенных месторождениях и связаны с гранитовыми магмами. Л. р. образуются в связи с постмагматическими процессами при относительно высоких температурах (500—250°С) и на глубинах порядка 1,5—7 км. Выделяются следующие промышленно-генетические типы месторождений Л. р.: редкометальные пегматиты натролитиевого типа (по классификации А. Е. Ферсмана); среди них различают следующие подтипы: сподуменовые пегматиты (ведущий тип месторождений Л. р.), лепидолит-сподуменовые пегматиты (0,6—1,2% Li₂O), лепидолит-петалитовые пегматиты; редкометальные граниты литий-фтористого типа (0,2—0,3% Li₂O); циннвальдитовые или лепидолитовые грейзены и встречающиеся с ними циннвальдитсодержащие касситерит-вольфрамитовые кварцевые жилы (промышленное значение невелико).

  Обычно Л. р. обогащают флотационным методом или выделяют в тяжёлых суспензиях. Сподуменовые руды можно также обогащать путём обжига до 1000°С, при этом встречающийся в природе b-сподумен переходит в другую полиморфную модификацию (b-сподумен). Этот переход связан с резким увеличением объёма, вследствие чего руды растрескиваются и сподумен легко превращается в порошок. b-сподумен вскрывается серной кислотой. Все месторождения Л. р. являются комплексными. Сподуменовые и петалитовые руды содержат наряду с Li также Be, Ta, Cs, Rb, Sn. Полевой шпат, постоянно встречающийся в рудах, может быть использован как керамическое сырьё. В циннвальдитовых Л. р. обычно встречаются Sn и W.

  Крупнейшие месторождения Л. р. располагаются в Канаде, США, Южной Родезии, Юго-Западной Африке, Бразилии, а также в СССР.

  Лит.: Гинзбург А. И., Сподумен и процессы его изменения, «Тр. Минералогического музея АН СССР», 1959, в. 9; Москевич М. М., Минерально-сырьевые ресурсы, производство и потребление бериллия, лития, ниобия и тантала в капиталистических странах, М., 1966; Гордиенко В. В., Минералогия, геохимия и генезис сподуменовых пегматитов, Л., 1970.

  Л. И. Гинзбург.

Литий

Ли'тий (лат. Lithium), Li, химический элемент 1 группы периодической системы Менделеева, атомный номер 3, атомная масса 6,941, относится к щелочным металлам. Природный Л. состоит из двух стабильных изотопов — ⁶Li (7,42%) и ⁷Li (92,58%).

  Л. был открыт в 1817 шведским химиком А. Арфведсоном в минерале петалите; название от греч. líthos — камень. Металлический Л. впервые получен в 1818 английским химиком Г. Дэви.

  Распространение в природе. Л. — типичный элемент земной коры (содержание 3,2×10^-3% по массе), он накапливается в наиболее поздних продуктах дифференциации магмы — пегматитах. В мантии мало Л. — в ультраосновных породах всего 5×10^-3% (в основных 1,5×10^-3%, средних — 2×10^-3%, кислых 4×10^-3%). Близость ионных радиусов Li⁺, Fe²⁺ и Mg²⁺ позволяет Л. входить в решётки магнезиально-железистых силикатов — пироксенов и амфиболов. В гранитоидах он содержится в виде изоморфной примеси в слюдах. Только в пегматитах и в биосфере известно 28 самостоятельных минералов Л. (силикаты, фосфаты и др.). Все они редкие (см. Литиевые руды). В биосфере Л. мигрирует сравнительно слабо, роль его в живом веществе меньше, чем остальных щелочных металлов. Из вод он легко извлекается глинами, его относительно мало в Мировом океане (1,5×10^-5%). Промышленные месторождения Л. связаны как с магматическими породами (пегматиты, пневматолиты), так и с биосферой (солёные озёра).

  Физические и химические свойства. Компактный Л. — серебристо-белый металл, быстро покрывающийся тёмно-серым налётом, состоящим из нитрида Li₃N и окиси Li₂O. При обычной температуре Л. кристаллизуется в кубической объёмноцентрированной решётке, а = 3,5098

. Атомный радиус 1,57 , ионный радиус Li+ 0,68 . Ниже -195°С решётка Л. гексагональная плотноупакованная. Л. — самый лёгкий металл; плотность 0,534 г/см³ (20°С); t_пл. 180,5°С, t_kип. 1317°С. Удельная теплоёмкость (при 0—100°С) 3,31(103 дж/(кг×К), т. е. 0,790 кал/(г·град); термический коэффициент линейного расширения 5,6×10^-5. Удельное электрическое сопротивление (20°С) 9,29×10^-8ом·м (9,29 мком·см); температурный коэффициент электрического сопротивления (0—100°С) 4,50×10^-3. Л. парамагнитен. Металл весьма пластичен и вязок, хорошо обрабатывается прессованием и прокаткой, легко протягивается в проволоку. Твёрдость по Моосу 0,6 (твёрже, чем Na и К), легко режется ножом. Давление истечения (15—20°С) 17 Мн/м² (1,7 кгс/мм²). Модуль упругости 5 Гн/м² (500 кгс/мм²), предел прочности при растяжении 116 Мн/м² (11,8 кгс/мм²), относительное удлинение 50—70%. Пары Л. окрашивают пламя в карминово-красный цвет.

  Конфигурация внешней электронной оболочки атома Л. 2s¹; во всех известных соединениях он одновалентен. При взаимодействии с кислородом или при нагревании на воздухе (горит голубым пламенем) Л. образует окись Li₂O (перекись Li₂O₂ получается только косвенным путём). С водой реагирует менее энергично, чем др. щелочные металлы, при этом образуются гидроокись LiOH и водород. Минеральные кислоты энергично растворяют Li (стоит первым в ряду напряжений, его нормальный электродный потенциал — 3,02 в).

  Л. соединяется с галогенами (с йодом при нагревании), образуя галогениды (важнейший — лития хлорид). При нагревании с серой Л. даёт сульфид Li₂S, а с водородом — лития гидрид. С азотом Л. медленно реагирует уже при комнатной температуре, энергично — при 250°С с образованием нитрида Li₃N. С фосфором Л. непосредственно не взаимодействует, но в специальных условиях могут быть получены фосфиды Li₃P, LiP, Li₂P₂. Нагревание Л. с углеродом приводит к получению карбида Li₂C₂, с кремнием — силицида Л. Бинарные соединения Л. — Li₂O, LiH, Li₃N, Li₂C₂, LiCI и др., a также LiOH весьма реакционноспособны; при нагревании или плавлении они разрушают многие металлы, фарфор, кварц и др. материалы. Карбонат (см. Лития карбонат), фторид LiF, фосфат Li₃PO₄ и др. соединения Л. по условиям образования и свойствам близки к соответствующим производным магния и кальция.