Месторождения лития имеют «внеземное» происхождение — ученые проанализировали химический состав

Ученые из Университета Дьюка в США по результатам исследования установили, что в богатых на литий водно-соляных растворах присутствует высокая концентрация бора.

Такой химический состав отличает соляные литиевые рассолы от других соленых вод, в частности, океанических. Это открытие может изменить способы добычи лития и методы управления сточными водами, образующимися в результате добычи.

Сейчас около 40% мировой добычи лития сосредоточено в так называемом «литиевом треугольнике» в Южной Америке и на Тибетском нагорье в Азии. В этих регионах литий добывают из подземных соленых бассейнов.

«Мы обнаружили, что pH рассолов в этих регионах почти полностью определяется бором, в отличие от морской воды и других обычных соленых вод. Это совсем другой геохимический ландшафт, как будто изучаешь внеземную планету», — отмечает руководитель исследования, профессор Авнер Венгош.

pH раствора определяет уровень его кислотности или щелочности. В большинстве природных вод химические реакции с участием молекулы карбоната влияют на изменение уровня pH, определяя щелочность. Однако ученые обнаружили, что в большом соленом озере Салар-де-Уюни на плато в Боливии, под которым расположены крупнейшие в мире, богатые литием соляные растворы, происходят совсем другие химические реакции.

Исследователи проанизировали pH и химический состав рассолов и солей, связанных с добычей на солончаке Уюни. Добыча лития обычно предусматривает перекачивание природного рассола из-под земли в ряд неглубоких надземных прудов. Жидкость испаряется из этих прудов, оставляя концентрированный рассол, содержащий литий и бор.

Авнер Венгош/Школа окружающей среды Николасского университета Дьюка

Ученые выяснили, что уровень pH в образцах природного рассола был близок к нейтральному. Однако образцы рассола из испарительных прудов имели очень высокий уровень кислотности. По результатам моделирования было установлено, что высокая концентрация бора стала ключевым фактором уровня pH в обоих случаях.

В природных рассолах содержатся высокие уровни бора в виде борной кислоты и боратов, относительное распределение которых определяет уровень pH. Испарение в прудах увеличивает общую концентрацию бора и приводит к распаду борной кислоты, генерируя ионы водорода, снижающие pH.

«В результате ряда геохимических реакций карбонатная щелочность в рассоле из солончака Уюни снижается, в то время как борная щелочность начинает преобладать», — отмечает ведущий автор исследования из лаборатории Венгоша Гордон Уильямс.

Для подтверждения собственных выводов исследователи собрали данные по результатам более 300 анализов богатых литием растворов из различных соляных бассейнов, среди прочего, в Чили, Аргентине, Боливии и с Тибетского нагорья. Результаты моделирования показали, что бор больше всего влиял на щелочность и уровень pH у большинства рассолов.

«В дополнение к полученным нами новым данным мы составили геохимическую базу данных литиевых рассолов со всего мира и неизменно обнаруживали, что бор часто является ключевым компонентом щелочности рассола и контролирует его pH, что подтверждает результаты, полученные на солончаке Уюни в Боливии», — добавил Гордон Уильямс.

По словам исследователей, их работа впервые продемонстрировала роль бора в химических изменениях, происходящих при испарении литиевого рассола в соляных чанах. Результаты могут дать информацию о будущих технологиях добычи лития, поскольку в мире изучают способы более эффективного извлечения лития и безопасного управления сточными водами.