Extracción de litio
As the demand for battery-grade lithium continues to grow, Carmeuse Systems is ready to support lithium producers by providing lime slaking equipment and dry chemical handling systems to meet your needs.
Recursos de litio
Los métodos/la tecnología de extracción de litio comercial se basan, actualmente, en dos fuentes principales del metal:
- Salmueras de aguas salinas
- Menas de mineral, como la espodumena
Puesto que la necesidad prevista de recursos de litio nacionales está aumentando, también se ha creado un interés en torno a varias tecnologías de extracción de litio alternativas. Estas incluyen la extracción directa de disolventes de litio del agua marina, las salmueras geotérmicas y de pozos de aceite y la minería de arcillas que contengan litio.
LithiumExtraction
Cómo extraer litio
Extracción convencional de salmuera de litio
La mayor parte de la producción de litio comercial actual proviene de quienes extraen litio de depósitos de salmuera subterráneos (salares). La mayoría se encuentran en el Triángulo del litio, en las cimas de los Andes, donde se encuentran las fronteras de Bolivia, Argentina y Chile, y en China.
La recuperación de salmuera de litio es un proceso sencillo, pero que consume tiempo. Se bombea el agua rica en sal a la superficie y a una serie de estanques de evaporación. En unos meses, el agua se evapora lentamente y se precipitan todo tipo de sales, dejando una salmuera con una concentración cada vez mayor de litio.
Durante el proceso de evaporación, se añade una pulpa de cal hidratada (Ca[OH]2) a la salmuera para precipitar los elementos no deseados, en concreto, magnesio y boro (en forma de sales de hidróxido de magnesio y boro de calcio). Cuando la concentración de litio llega a cierto punto, se bombea la salmuera a unas instalaciones de recuperación para extraer el metal, un proceso que suele incluir los siguientes pasos.
- Purificación de salmuera para eliminar los contaminantes o elementos no deseados.
- Tratamiento de sustancias químicas para precipitar productos y derivados deseables.
- Filtración para retirar los sólidos precipitados.
- Tratamiento con carbonato sódico (Na2CO3) para precipitar el carbonato de litio (Li2CO3).
- Lavado y secado del carbonato de litio para obtener el producto final.
Minería de roca dura
La minería de roca dura es un proceso considerablemente más complejo y con mayor uso intensivo de energía que la extracción de salmuera convencional. Aunque hay más de 145 minerales que contiene litio, solo se usan cinco para la extracción de litio comercial: espodumena, lepidolita, petalita, ambligonita y eucriptita.
De estos, la espodumena es la más abundante, produce la gran mayoría de litio de origen mineral. La mayor parte de la producción de espodumena mundial se encuentra en Australia; hay algunas operaciones menores en Brasil y otras operaciones de litio de origen mineral en Portugal, el sur de África y China. Se espera que, para 2025, haya más minas en marcha en Norteamérica y Finlandia.
Una vez excavado el mineral, se aplasta y asa a 1100 °C. Luego se enfría a 65 °C, se muele y se vuelve a asar, esta vez con ácido sulfúrico, a 250 °C, un proceso conocido como filtración de ácido. Durante este último paso, se reemplaza el hidrógeno del ácido sulfúrico por iones de litio, para producir sulfato de litio y un residuo insoluble.
Como en la extracción de litio con base de salmuera, se añade cal para retirar magnesio (un elemento constituyente de la espodumena) y se usa carbonato sódico para precipitar carbonato de litio desde la solución final, purificada y filtrada. También se puede usar pulpa de cal como ajustador de pH para neutralizar el exceso de ácido del proceso de filtración de ácido.
Nuevos métodos de producción de litio
Según USGS, la única producción de litio a escala comercial de los Estados Unidos proviene de una operación de salmuera en Nevada (también hay unas instalaciones de reciclaje de baterías de litio en Lancaster, OH, así como plantas de procesamiento de litio). Sin embargo, hay cada vez mayor presión para aumentar la producción nacional de litio y así garantizar los suministros de este metal esencial.
Hay oportunidades para la extracción directa de litio, especialmente de salmueras geotérmicas del Mar de Salton, CA y la llamada “agua producida” a partir del fracking de gas de lutita en Texas. Varias empresas están también buscando activamente extraer litio de arcillas que lo contienen, especialmente en Nevada. Se están probando varios métodos distintos de producción, incluyendo filtrado de ácido tanto en ácido sulfúrico como clorhídrico.
Cualquier uso del filtrado de ácido necesitará probablemente un material de base, como cal hidratada, para eliminar las impurezas y neutralizar los residuos antes de su retorno al medio natural.
Comparación entre carbonato de litio e hidróxido de litio
El producto final de la tecnología de extracción de litio basado en minerales y salmuera, a menudo es el carbonato de litio. Nuestros otros productos comerciales de litio comunes son:
- Hidróxido de litio (LiOH): el uso más común para el hidróxido de litio es la creación de sales de litio
- Cloruro de litio (LiCl): el cloruro de litio se usa, principalmente, para la producción de metal de litio
- Bromuro de litio (LiBr): el uso más común para el bromuro de litio es como desecante en los sistemas de aire acondicionado
- Butil-litio (C4H9Li): se utiliza el butil-litio principalmente como base fuerte en la química orgánica
- Metal de litio puro: a menudo se usa el metal de litio puro para baterías recargables en cosas como teléfonos o portátiles
El carbonato de litio tiene una gama de usos industriales: desde la fabricación de baterías hasta la producción de tratamientos de suelos, endurecedores de cementos, adhesivos y esmaltados. Se usa ampliamente como grasa y lubricante y es un medicamento esencial (tal y como declara la Organización Mundial de la Salud). También se puede convertir fácilmente en hidróxido de litio, que se está convirtiendo rápidamente en el
compuesto de litio preferido entre los fabricantes de vehículos eléctricos, ya que permite la fabricación de baterías de larga duración y mayor rendimiento.
El proceso de conversión implica añadir cal hidratada al carbonato de litio. Luego los iones de litio “intercambian de lugar” con el calcio de la cal para producir hidróxido de litio y un residuo de carbonato de calcio sólido (CaCO3), que se eliminará mediante filtración o acumulación.
OurRole
Our Role
Como especialistas en diseño, adquisición e instalación de sistemas de sustancias químicas a granel seco, tenemos una buena posición para ayudar a los productores de litio con sus necesidades de manipulación de sustancias químicas secas. Tenemos experiencia en concreto en lo referente al almacenamiento y manipulación de productos químicos secos, como cal viva (CaO) y carbonato sódico.
También somos expertos líderes en el suministro de apagadores de cal, que toman la cal viva y la convierten en pulpa de cal hidratada para poder añadirla al proceso de extracción de litio.
La optimización de la calidad de la pulpa de cal hidratada (su pureza y reactividad) ofrece a los productores de litio la oportunidad de mejorar la efectividad y la eficiencia generales de su proceso de producción de litio. Se puede hacer mucho en este aspecto solo con seleccionar el apagador de cal adecuado. Con nuestra experiencia en esta área, podemos apoyar a los productores de litio a la hora de crear la mejor opción de apagador de cal para sus necesidades operativas.
También nos centramos en la calidad de la pulpa de cal, ya que los fabricantes de automóviles buscan recursos de litio de mayor pureza para obtener baterías que ofrezcan mayor tracción. La cal es una vía por la que pueden infiltrarse impurezas en productos de litio, especialmente aluminio, algo que se produce por lo general en la piedra caliza; pero es un elemento que los productores de litio se esfuerzan mucho por eliminar. A modern lime slaking system will help to remove such impurities, providing a high-purity hydrated lime slurry. En Carmeuse también se está llevando a cabo actualmente una investigación y desarrollo para mejorar el rechazo de elementos ajenos al proceso en el apagador, para producir pulpas de cal hidratada de pureza aún mayor.
Supporting Other Dry Bulk Reagents
Carmeuse Systems designs and develops chemical feed systems for a variety of dry bulk reagents. From storage and flow promotion, to conveying and dust control solutions, our engineers can work with you to develop an effective solution for your operation's application and equipment needs.
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