Spodumène - Spodumene

Spodumène
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Prospect de pegmatite de Walnut Hill, Huntington, comté de Hampshire, Massachusetts, États-Unis (taille : 14,2 x 9,2 x 3,0 cm)
Général
Catégorie Inosilicate
Formule
(unité répétitive)
silicate d' aluminium et de lithium , LiAl(SiO 3 ) 2
Système de cristal Monoclinique
Classe de cristal Prismatique (2/m)
(même symbole HM )
Groupe d'espace C2/c
Cellule unitaire a = 9,46  Å , b = 8,39 Å
c = 5,22 Å
β = 110,17 °; Z = 4
Identification
Couleur Très variable : blanc, incolore, gris, rose, lilas, violet, jaune et vert, peut être bicolore ; vert émeraude - hiddenite; lilas - kunzite; jaune - triphane
Habit de cristal prismatique, généralement aplatie et allongée, striée parallèlement à {100}, communément massive
Jumelage Commun sur {100}
Clivage Parfait prismatique, deux directions {110} ∧ {1 1 0} à 87°
Fracture Inégale à sous-conchoïdale
Ténacité Fragile
Dureté à l'échelle de Mohs 6,5–7
Lustre Vitreux, nacré sur le décolleté
Traînée blanche
Densité spécifique 3.03-3.23
Propriétés optiques Biaxial (+)
Indice de réfraction n α = 1,648-1,661 n β = 1,655-1,670 n γ = 1,662-1,679
Biréfringence = 0,014–0,018
Pléochroïsme Fort en kunzite : -violet, -incolore ; hiddenite : α-vert, γ-incolore
Angle 2V 54° à 69°
Fusibilité 3.5
Solubilité insoluble
Autres caractéristiques Ténébrescence , chatoyance , kunzite souvent fluorescente sous UV
Les références

Le spodumène est un minéral pyroxène constitué d' inosilicate d' aluminium et de lithium , Li Al ( Si O 3 ) 2 , et est une source de lithium. Il se présente sous forme de kunzite incolore à jaunâtre, violacée ou lilas (voir ci-dessous), d' hiddenite vert jaunâtre ou vert émeraude , de cristaux prismatiques, souvent de grande taille. Monocristaux de 14,3 m (47 pi) de taille sont rapportés par la Black Hills du Dakota du Sud , États-Unis .

La forme naturelle à basse température α-spodumène se trouve dans le système monoclinique tandis que le β-spodumène à haute température cristallise dans le système tétragonal . Le α-spodumène se transforme en β-spodumène à des températures supérieures à 900 °C. Les cristaux sont généralement fortement striés parallèlement à l'axe principal. Les faces de cristal sont souvent gravées et piquées de marques triangulaires.

Découverte et occurrence

Le spodumène a été décrit pour la première fois en 1800 pour une occurrence dans la localité type à Utö , Södermanland , Suède . Il a été découvert par le naturaliste brésilien José Bonifacio de Andrada e Silva . Le nom est dérivé du grec spodumenos (σποδούμενος), qui signifie "brûlé en cendres", en raison de l'aspect opaque et gris cendré du matériau raffiné pour une utilisation dans l'industrie.

Le spodumène est présent dans les pegmatites et aplites granitiques riches en lithium . Les minéraux associés comprennent : le quartz , l' albite , la pétalite , l' eucryptite , la lépidolite et le béryl .

% des ressources mondiales de roche dure de lithium par entreprise. Les principaux constructeurs automobiles et transformateurs chimiques de batteries au lithium concluent des accords à long terme pour l'approvisionnement en lithium, une matière première clé dans la production de cellules de batterie de véhicules électriques (VE)

Le matériau transparent a longtemps été utilisé comme pierre précieuse avec des variétés de kunzite et de hiddenite connues pour leur fort pléochroïsme . Les localités sources comprennent la République démocratique du Congo , l' Afghanistan , l' Australie , le Brésil , Madagascar , le Pakistan , le Québec au Canada et la Caroline du Nord , la Californie aux États - Unis .

Depuis 2018, la République démocratique du Congo est connue pour avoir le plus grand gisement de roche dure de lithium spodumène au monde. La ressource totale du gisement situé à Manono, dans le centre de la RDC , a le potentiel d'être de l'ordre de 1,5 milliard de tonnes de roche dure à haute teneur en lithium et à faible teneur en impuretés. Les deux plus grandes pegmatites (connues sous le nom de Carriere de l'Este Pegmatite et Roche Dure Pegmatite) sont chacune de taille similaire ou plus grande que la célèbre Greenbushes Pegmatite en Australie occidentale. Dans un avenir proche d'ici 2023, la République démocratique du Congo devrait être un important fournisseur de lithium dans le monde avec son spodumène de haute qualité et à faible teneur en impuretés. En 2021, AVZ Minerals, une société australienne, développe le projet Manono Lithium and Tin à Manono, RDC, la ressource a une teneur élevée en impuretés faibles à 1,65% Li2O (oxyde de lithium) spodumène roche dure basée sur les études et le forage de Roche Dure , l'une des pegmatites du gisement.

Importance économique

Le spodumène est une source importante de lithium pour une utilisation dans la céramique , les batteries de téléphones portables et automobiles , la médecine , le pyrocéram et comme fondant. En 2019, environ la moitié du lithium est extraite de minerais, principalement constitués de spodumène. Le lithium est extrait du spodumène par fusion dans l' acide après torréfaction pour le convertir en β-spodumène plus réactif. L'avantage du spodumène comme source de lithium par rapport aux sources de saumure est la concentration plus élevée en lithium, au détriment d'un coût d'extraction plus élevé.

En 2016, le prix était prévu entre 500 et 600 $/tonne pour les années à venir. Cependant, le prix a dépassé 800 $ en janvier 2018, et la production a augmenté plus que la consommation, réduisant le prix à 400 $ en septembre 2020.

La production mondiale de lithium via le spodumène était d'environ 80 000 tonnes métriques par an en 2018, principalement à partir de la pegmatite Greenbushes d' Australie occidentale et de certaines sources chinoises et chiliennes . La mine Talison à Greenbushes, en Australie-Occidentale, serait la deuxième plus grande et aurait la plus haute teneur en minerai à 2,4 % Li 2 O (chiffres de 2012).

En 2020, l'Australie a étendu l'extraction du spodumène pour devenir le premier pays producteur de lithium au monde (voir le tableau ci-dessous).

Les avantages du spodumène par rapport à la saumure sont :

  • préféré dans la fabrication d' hydroxyde de lithium (un composé du lithium utilisé dans la production de batteries de véhicules électriques)
  • temps de démarrage d'une usine : une fois qu'une usine de traitement du minerai est terminée, elle peut produire du carbonate de lithium en quelques jours, tandis que l'évaporation de la saumure à des concentrations utilisables dans des bacs d'évaporation ouverts peut prendre de 18 mois à 3 ans, selon les taux d'évaporation et la concentration initiale.

Demande en batteries lithium-ion

Le concentré de lithium de roche dure (spodumène) offre une voie de raffinage plus directe vers la production d' hydroxyde de lithium que le lithium traité à la saumure. La tendance croissante des batteries lithium-ion riches en nickel nécessite de l'hydroxyde de lithium comme entrée dans la chimie des cellules cathodiques de la batterie. Les batteries riches en nickel ont besoin d'hydroxyde de lithium pour les cellules de cathode de batterie, à savoir les cathodes NCM 811, NCM 622, LFP et NCA. La demande d'hydroxyde de lithium devrait augmenter de façon exponentielle d'ici 2025 à 2030, parallèlement à la demande de lithium de roche dure à spodumène. Dans un rapport de février 2021, Canalys, une société de recherche, a prévu d'ici 2028 que la production mondiale de nouveaux véhicules électriques (VE) devrait dépasser 30 millions de véhicules par an. 3,1 millions de véhicules électriques ont été vendus dans le monde en 2020.

Le constructeur automobile Tesla construit une installation de conversion/raffinage du lithium à Austin, au Texas, qui transformera la roche dure de spodumène à 6 %, également connue sous le nom de concentré de spodumène à 6 % (SC6), en hydroxyde de lithium à utiliser dans les cellules de batterie, permettant à Tesla de mieux contrôler le qualité de l'hydroxyde de lithium (une matière première clé de cathode de batterie). Tesla a signé un contrat d'approvisionnement de 5 ans pour la roche dure de lithium spodumène directement à partir d'une exploitation minière de lithium - Piedmont Lithium - en Caroline du Nord.

Cette tendance sera probablement répétée par d'autres grands constructeurs automobiles pour mieux contrôler l'approvisionnement en amont de la matière première de concentré de spodumène de lithium en allant directement aux mineurs, car l'approvisionnement en lithium devrait être déficitaire d'ici 2023 selon l'analyse prévisionnelle de Benchmark Mineral. Intelligence (BMI), l'agence d'évaluation des prix de Londres et l'analyse d'experts sur les batteries lithium-ion et l'industrie du stockage EV/électrique. Cet accord représente environ un tiers de la production attendue de 160 000 tonnes par an pour Piedmont Lithium. 52 800 tonnes/an de concentré de spodumène à 6 %, ou SC6 (équivalent à 8 000 tonnes d'hydroxyde de lithium), cet approvisionnement doit commencer mi 2022/mi 2023, cette quantité devrait satisfaire plus de la moitié des besoins en batteries de Tesla à Giga Texas en 2023 , l'année où est prévue la production complète des 4680 cellules du constructeur de voitures électriques pour ses Cybertrucks .

En décembre 2020 et début 2021, trois importants accords de prélèvement à long terme ont été signés avec AVZ Minerals, une société australienne, pour le concentré de spodumène, les accords portent sur un total de 540 000 tonnes/an d'approvisionnement en concentré de spodumène de lithium (roche dure) 6 % (SC6), soit 16 % de la production mondiale d'équivalent carbonate de lithium LCE (la production mondiale de LCE en 2020 était de 431 000 tonnes). Les trois accords ont été conclus avec les principaux producteurs mondiaux de matériaux pour batteries Ganfeng Lithium, Yibin Tianyi Lithium Co./ Contemporary Amperex Technology (CATL) et Shenzhen.

Variétés de pierres précieuses

caché

L'hiddenite est une variété de gemme vert émeraude pâle signalée pour la première fois dans le comté d'Alexander, en Caroline du Nord , aux États-Unis. Il a été nommé en l'honneur de William Earl Hidden (16 février 1853 - 12 juin 1918), ingénieur minier, collectionneur de minéraux et marchand de minéraux.

Cette variété vert émeraude de spodumène est colorée par le chrome, tout comme pour les émeraudes. Tout le spodumène vert n'est pas coloré avec du chrome, qui a tendance à avoir une couleur plus claire, et n'est donc pas de la vraie hiddenite.

Kunzite

La kunzite est une pierre précieuse de couleur pourpre , une variété de spodumène dont la couleur provient de quantités mineures à infimes de manganèse . Une partie (mais pas la totalité) de la kunzite utilisée pour les pierres précieuses a été chauffée pour rehausser sa couleur. Il est également fréquemment irradié pour rehausser la couleur. L'exposition au soleil va ternir sa couleur.

Kunzite a été découvert en 1902, et a été nommé d'après George Frederick Kunz , le chef joaillier de Tiffany & Co à l'époque, et un minéralogiste de renom. Il a été trouvé au Brésil , aux États-Unis, au Canada , dans la CEI , au Mexique , en Suède , en Australie-Occidentale , en Afghanistan et au Pakistan .

Un exemple notable de kunzite utilisé dans les bijoux est dans le diadème et le collier de Palmette russes portés par Birgitte,_Duchesse_de_Gloucester .

Triphane

Triphane est le nom utilisé pour les variétés jaunâtres de spodumène.

Voir également

Remarques

Les références

  • Kunz, George Frédéric (1892). Gemmes et pierres précieuses d'Amérique du Nord . New York : La société d'édition scientifique.
  • Palache, C., Davidson, SC et Goranson, EA (1930). "Le gisement Hiddenite dans le comté d'Alexander, Caroline du Nord". Minéralogiste américain Vol. 15 n°8 p. 280
  • Webster, R. (2000). Gemmes : Leurs Sources, Descriptions et Identification (5ème éd.), pp. 186-190. Grande-Bretagne : Butterworth-Heinemann.
  • Les acteurs clés du lithium au Québec Archivé le 30/01/2013 à archive.today , « Daily News », The Northern Miner . 11 août 2010.

Liens externes