اکتشاف لیتیوم

با پیشرفت فناوری و تکنولوژی احتیاج به عناصر برای توسعه آنها به یکی از ضرورات تبدیل شده است. یکی از این عناصر لیتیوم می باشد. یکی صنایعی که چند سال است بسیار پیشرفت کرده است، صنعت خودرو های الکتریکی می باشد. باتری استفاده شده در اکثر این خودرو ها از نوع لیتیوم یون می باشد؛ همین امر درخواست را برای افزایش استخراج و اکتشاف لیتیوم افزایش می دهد. به دلیل کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی در قرن 21 به لیتیوم لقب (طلای سفید) را داده اند. به این دلایل اکتشاف لیتیوم علاوه بر مزیت های اقتصادی، استراتژیک و ژئوپلیتیکی نیز به حساب می آید.

مراحل کلی اکتشاف لیتیوم

همانند سایر عناصر معدنی، اکتشاف معدن معدن لیتیوم نیز دارای فاز های مختلفی پیروی می کند:

1. مرحله شناسایی: در این مراحل متخصصان زمین شناسی با استفاده از تصاویر ماهواره ای، نقشه های زمین شناسی، مطالعات تکتونیکی و داده های سنجش از راه دور مناطقی که احتمال وجود لیتیوم را دارند، شناسایی می کنند.
2. مرحله اکتشاف مقدماتی: این مرحله شامل مطالعات میدانی، برداشت نمونه های سطحی، پیمایش زمین و تهیه نقشه های زمین شناسی با جزئیات بیشتر می باشد. در واقع دانشمندان در این مرحله به دنبال شواهد کانی شناسی و ژئوشیمیایی احتمال وجود لیتیوم هستند. تجهیزات در این مرحله ساده بوده و امکان حمل و نقل راحت تر را به افراد می دهد.
3. مرحله اکتشاف تفصیلی: با تکیه بر نتایج مراحل قبل، حفاری های سیستماتیک با هدف تعیین ابعاد، شکل هندسی، عیار و حجم ذخیره لیتیوم صورت می گیرد. همچنین بررسی های آزمایشگاهی دقیق تر، مطالعات ژئوفیزیکی و مدل سازی سه بعدی ذخیره در این مرحله اجرا می شوند. این فاز نیازمند هزینه و زمان بیشتری است و نقش کلیدی در تصمیم گیری نهایی دارد.
4. مطالعات امکان سنجی و پیش امکان سنجی: در این مرحله، تمامی اطلاعات زمین شناسی، ژئوشیمی، هزینه های حفاری، فرآوری و مسائل زیست محیطی گردآوری شده و تحلیل اقتصادی انجام می گیرد. این مطالعات مشخص می کنند آیا استخراج معدن از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه است یا خیر.

منابع و اشکال زمین شناسی لیتیوم

به طور کلی در طبیعت لیتیوم به دو صورت یافت می شوند، این دو منبع زمین شناسی هر کدام دارای مزیت، ویژگی و چالش های مربوط به خود هستند؛ در ادامه به این دو منبع می پردازیم.

1. سنگ های سخت

پگماتیت های سنگی لیتیوم دار از جمله اسپودومن (Spodumene)، لپیدولیت (Lepidolite) و پتالیت (Petalite) در دسته منابع سنگی لیتویم دار قرار می گیرند و در مناطقی که فعالیت آذرین و تبلور دیررس ماگما وجود دارد؛ یافت می شوند. استخراج لیتیوم از سنگ های سخت بسیار سخت تر، پیچیده تر و پر هزینه تر است نسبت به شورابه ها اما در کار از ثبات بیشتری برخوردار هستند. مزیت مهم ذخایر سخت، امکان فرآوری مستقیم سنگ معدنی و عدم وابستگی به شرایط اقلیمی است. استرالیا به عنوان بزرگ ترین تولیدکننده لیتیوم از سنگ سخت در جهان شناخته می شود.

2. شورابه ها

مناطقی مانند دریاچه های شور، مناطق تبخیرپذیر و خشک که لیتیوم در آب های زیر زمینی پر نمک به صورت محلول در آب وجود دارد، از دیگر منابع لیتیوم می باشند. این نوع ذخایر معمولاً در حوضه های بسته زمین شناسی با منبع گرمایی یا آتشفشانی قرار دارند و نیاز به فرآیند غلیظ کردن طبیعی از طریق تبخیر دارند. استخراج لیتیوم از شورابه ها نسبت به سنگ های سخت از پیچیدگی و هزینه کمتری برخوردار هستند اما بسیار به شرایط اقلیمی وابسته و زمان بر هستند. کشورهایی چون بولیوی، آرژانتین و شیلی بیشترین ذخایر شورابه ای لیتیوم را در اختیار دارند.

قالاتی که دیگران می خوانند:
مصاحبه پایگاه خبری، تحلیلی قلم نیوز با جناب آقای عماد مهدی‌فر مدیر عامل هلد‌ینگ تیمسکو و عضو اتاق بازرگانی تهران در محوریت ” ظریف سپر بلای پزشکیان“

روش های ژئوفیزیکی در اکتشاف لیتیوم

یکی از روش های کلیدی در شناسایی ساختارهای زمین شناسی زیر سطحی و ناهنجاری های مرتبط با ذخایر لیتیوم روش های ژئوفیزیکی می باشد. در ادامه مهترین روش ها را با جزئیات خواهیم پرداخت.

1. ژئوالکتریک (Resistivity)

این روش بر پایه اندازه گیری مقاومت الکتریکی لایه های زیرزمینی در برابر عبور جریان استوار است. در منابع شورابه، که معمولاً دارای رسانایی بالایی هستند، ژئوالکتریک می تواند به خوبی مناطق مملو از املاح لیتیوم را شناسایی کند. تغییرات در میزان شوری و ترکیب شیمیایی آب زیرزمینی باعث تفاوت در مقاومت الکتریکی می گردد. این روش به ویژه در حوضه های بسته تبخیری و مناطق خشک عملکرد مؤثری دارد. استفاده از آرایه های مختلف مانند Schlumberger یا Wenner برای دستیابی به عمق و تفکیک بیشتر انجام می گیرد.

2. مغناطیس سنجی (Magnetometry)

روش مغناطیس سنجی با اندازه گیری تغییرات میدان مغناطیسی زمین، برای شناسایی ساختار های آذرین و پگماتیتی در منابع سنگ سخت کاربرد دارد. برخی از پگماتیت ها و سنگ های مادر ذخایر لیتیوم، دارای امضای مغناطیسی خاصی هستند که در نقشه های مغناطیسی قابل تشخیص اند. این روش به ویژه در اکتشاف اولیه و شناسایی ساختار های تکتونیکی عمیق مؤثر است. می توان با ترکیب این اطلاعات با تحلیل های زمین شناسی سطحی، برای مناطق هدف حفاری محدودیت ایجاد کرد. پرواز های مغناطیس سنجی هوایی (Airborne) نیز در مناطق وسیع به کار گرفته می شوند.

3. گرانی سنجی (Gravimetry)

گرانی سنجی بر اساس اندازه گیری تغییرات جزئی در میدان گرانشی زمین عمل می کند و برای شناسایی تفاوت های چگالی بین لایه های زمین مناسب است. در اکتشاف منابع شورابه ای، از این روش برای تعیین ضخامت رسوبات و ساختار حوضه ها مورد استفاده قرار می گیرند. نواحی کم چگال که معمولاً حاوی رسوبات ریزدانه و شورابه هستند، در داده های گرانی مشخص می شوند. همچنین این روش می تواند به تفکیک ساختار های گسله و تله های زمین شناسی کمک کند. دقت بالای گرانی سنجی نیازمند برداشت های بسیار منظم و پردازش پیشرفته اطلاعات است.

4. روش های الکترومغناطیس گذرا (TEM) و روش CSAMT

این روش ها برای بررسی ساختار های زیرزمینی عمیق و تعیین مناطق هدایت پذیر، به ویژه در شورابه ها، کاربرد دارند. در روش TEM، میدان مغناطیسی گذرا در سطح زمین ایجاد شده و پاسخ آن در اعماق مختلف ثبت می گردد. روش CSAMT (Controlled Source Audio Magnetotellurics) نیز با استفاده از منابع کنترل شده فرکانس بالا، مقاومت الکتریکی لایه های عمقی زمین را اندازه گیری می کند. این روش ها قابلیت تصویر سازی تا عمق چند صد متری را دارند و برای تخمین ضخامت و مرزهای لایه های حاوی شورابه بسیار مفید هستند. ترکیب این داده ها با اطلاعات ژئوشیمیایی می تواند مدل دقیقی از ذخیره ارائه دهد.

روش های ژئوشیمیایی و نمونه برداری

روش های ژئوشیمیایی یکی از پایه های کلیدی در اکتشاف لیتیوم هستند و امکان شناسایی ناهنجاری های شیمیایی در خاک، سنگ، رسوب و آب را فراهم می کنند. این روش ها به ویژه در مرحله شناسایی و اکتشاف مقدماتی کاربرد فراوان دارند.

1. نمونه برداری از خاک (Soil Sampling)

نمونه برداری خاک از عمق های کم (معمولاً ۱۰ تا ۳۰ سانتی‌متر) انجام می گیرد و برای شناسایی ناهنجاری های سطحی لیتیوم مؤثر است. این روش در مناطقی که پوشش گیاهی کم و دسترسی مناسب به سطح زمین وجود دارد، بسیار کارآمد است. نتایج آن به شناسایی مناطق هدف برای بررسی های بعدی کمک می کند. توزیع مکانی نمونه ها به صورت شبکه ای (Grid) انجام می گیرد تا پراکندگی عناصر بهتر تحلیل شود. همچنین، عواملی مثل نوع خاک، شیب زمین و شرایط زهکشی باید در تحلیل داده ها لحاظ شوند.

برای خرید قطعات و لوازم یدکی ماشین آلات معدنی می توانید به فروشگاه تخصصی ماشین آلات معدنی، معد‌ن کالا؛ مراجعه کنید.

2. نمونه برداری از سنگ (Rock Sampling)

این نوع نمونه برداری شامل جمع آوری قطعات سنگی از رخنمون های سطحی یا زون های دگرسان شده است. در اکتشاف لیتیوم، نمونه برداری از پگماتیت ها و زون های حاوی کانی های لیتیوم دار مثل اسپودومن یا لپیدولیت اهمیت دارد. نمونه ها معمولاً به صورت انتخابی از بخش هایی با بیشترین پتانسیل انجام می شوند. سپس در آزمایشگاه به طور دقیق آنالیز می‌شوند تا مقدار عناصر جزئی و نادر مانند لیتیوم، بور، سزیم و روبیدیوم تعیین گردد. این روش برای تأیید حضور ذخیره و تعیین عیار اولیه بسیار حیاتی است.

3. نمونه برداری از رسوبات آبراهه ای (Stream Sediment Sampling)

رسوبات کف رودخانه ها اطلاعات مهمی از عناصر منتقل شده از مناطق بالادست ارائه می دهند. با آنالیز این رسوبات می توان مناطق دارای پتانسیل معدنی را حتی در صورت نبود رخنمون سطحی شناسایی کرد. نمونه برداری معمولاً در فواصل منظم از شاخه های مختلف آبراهه انجام شده و پس از خشک کردن، سرند و آماده سازی، به آزمایشگاه فرستاده می گردد. نتایج آن در تهیه نقشه های ناهنجاری ژئوشیمیایی منطقه به کار می رود. این روش در مناطق کوهستانی و جنگلی که دسترسی مستقیم به سنگ مادر دشوار است، بسیار مفید است.

4. نمونه برداری از آب های زیرزمینی یا سطحی (Water Sampling)

در مناطق دارای منابع شورابه ای، نمونه برداری از آب های شور زیرزمینی جهت تعیین میزان لیتیوم محلول و نسبت یون های مزاحم (مثل منیزیم، سدیم و پتاسیم) انجام می گیرد. این نمونه ها باید به صورت دقیق و با رعایت استانداردهای نگهداری و حمل به آزمایشگاه ارسال شوند. نتایج آن در تخمین اقتصادی ذخیره، طراحی فرآیند استحصال و حتی ارزیابی زیست محیطی کاربرد دارد. پارامترهایی مانند pH، هدایت الکتریکی (EC) و دما نیز هم زمان با نمونه برداری ثبت می گردند. این داده ها اطلاعات مهمی از منبع، منشأ و کیفیت شورابه به دست می‌دهند.

چالش ها و ریسک های اقتصادی و زیست محیطی

اکتشاف و بهره برداری از ذخایر لیتیوم، علاوه بر فرصت های اقتصادی، با چالش ها و مخاطرات قابل توجهی همراه است که باید در مطالعات اولیه مورد توجه قرار گیرد:

1.  نواسانات قیمت جهان

بازار جهانی لیتیوم تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند تقاضای خودروهای برقی، سیاست های زیست محیطی کشورها و وضعیت تولید در معادن بزرگ نوسان دارد. این نوسانات می تواند سرمایه گذاری در پروژه های اکتشافی را با ریسک بالا مواجه کند. کاهش ناگهانی قیمت ها ممکن است پروژه های در حال توسعه را از نظر اقتصادی غیر مقرون به صرفه کند. بنابراین تحلیل دقیق بازار و پیش بینی روندهای قیمتی از الزامات اولیه شروع هر پروژه است. شرکت های فعال باید به طور مداوم استراتژی های مالی خود را به روزرسانی کنند.

پیشنهاد هلد‌ینگ تیمسکو برای مشاهده بیشتر: لیست پیمانکاران معادن

2. هزینه بالای زیر ساخت ها و توسعه

احداث زیرساخت های مورد نیاز برای استخراج، فرآوری و حمل و نقل لیتیوم به ویژه در مناطق دورافتاده بسیار پرهزینه است. نیاز به خطوط برق، راه های دسترسی، تأسیسات ذخیره سازی و تأمین آب از جمله مواردی هستند که هزینه های بالایی به پروژه تحمیل می کنند. این هزینه ها ممکن است بازگشت سرمایه را با تأخیر مواجه کند و سرمایه گذاران را محتاط تر سازد. پروژه هایی که در کشورهای در حال توسعه اجرا می گردند، معمولاً با چالش های لجستیکی بیشتری رو به رو هستند. برنامه ریزی دقیق مهندسی و ارزیابی اقتصادی جامع برای مدیریت این چالش حیاتی است.

3. تاثیرات زیست محیطی

استخراج لیتیوم، چه از شورابه و چه از سنگ سخت، می تواند اثرات زیست محیطی گسترده ای به دنبال داشته باشد؛ از جمله تخریب زیستگاه ها، کاهش منابع آبی و آلودگی خاک و آب. در مناطق خشک مانند مثلث لیتیوم در آمریکای جنوبی، برداشت بیش از حد آب برای تبخیر شورابه ها باعث کاهش سطح سفره های آب زیرزمینی شده و تعادل اکولوژیکی را برهم زده است. همچنین استفاده از مواد شیمیایی در فرآوری سنگ های حاوی لیتیوم ممکن است موجب آلودگی گردد. انجام مطالعات دقیق EIA (ارزیابی اثرات زیست محیطی) و رعایت استانداردهای جهانی بسیار ضروری است.

4. موانع اجتماعی و حقوق محلی

پروژه های معدنی اغلب با مقاومت جوامع محلی، بومیان یا سازمان های مردم نهاد زیست محیطی مواجه می شوند. عدم رعایت حقوق زمین، نبود مشارکت اجتماعی و بی توجهی به نگرانی های فرهنگی یا اقتصادی بومیان می تواند به توقف یا تأخیر در اجرای پروژه منجر گردد. برای جلوگیری از این مشکلات، برقراری ارتباط مؤثر با ذی نفعان محلی و استفاده از مدل های توسعه پایدار اهمیت زیادی دارد. بسیاری از سرمایه گذاران بین‌المللی اکنون به ارزیابی های اجتماعی در کنار مطالعات فنی و اقتصادی اهمیت ویژه ای می دهند.

کلام آخر

این مقاله توسط تیم تولید محتوای هلدینگ تیسمکو، تهیه و تولید شده است. با توجه به رشد تقاضای جهانی برای لیتیوم، کشورهای معدنی باید رویکردی هدفمند، علمی و پایدار در اکتشاف این عنصر اتخاذ کنند. استفاده از فناوری های نوین، ارتقاء توان تخصصی، توسعه بانک های داده زمین شناسی و همکاری با سرمایه گذاران بین‌المللی از جمله راهکارهای کلیدی برای شناسایی و بهره برداری موفق از ذخایر لیتیوم است.