OBTENCIÓN DEL LITIO EN CARBONATO DESDE

ESPODUMENO

Jaime Fuentes RomeroMartin Chávez Vargas

ESPODUMENO

es un silicato doble de aluminio y litio (AlLi(SiO3) 2) con un contenido de 3.73% en peso del litio, fue la fuente principal de obtención de compuestos de litio hasta la explotación del litio contenido en salares naturales. Elespodumeno se encuentra siempre asociado a pegmatitas y se concentra por flotación diferencial para obtener un concentrado con 2.5 a 3.2% de litio, lo que, equivale a 85% a 95% de espodumeno.

El espodumeno natural (silicato doble de aluminio-litio) es un piroxeno monoclínico elque en la forma cristalina en la cual se encuentra en la naturaleza es virtualmente insoluble en ácido sulfúrico caliente, lo que requiere convertirlo en laforma cristalina tetragonal ß por calcinación a 800-900°C con caliza. La adición de caliza permite formar un silicato de calcio estable, liberando el litio el cual se puederecuperar posteriormente por lixiviación con agua. La reacción global que ocurre es:+ → + +∆ =2LiAl(SiO ) 4CaO Li O 4CaSiO Al OG 41.1(kcal)3 2( s) ( s) 2 ( s) 3( s) 2 3( s)

En esta forma de tratamiento es posible extraer cerca del 80% del litio, quedando elresto en el silicato en forma parcialmente reaccionad

Litio • Metal descubierto en 1817 por el químico

sueco Alfvedson. El litio es un metal blanco plateado y relativamente blando, siendo también el más liviano de todos los metales, con una densidad de solo 0,534 g/cm3.

• Solo fue producido en cantidades significativas en 1855 y permaneció como una curiosidad de laboratorio hasta comienzos del presente siglo debido a que no se le encontró aplicaciones, y además a causa de su gran reactividad química que dificultaba su estudio experimental y altos costos de producción.

Normas aplicadas • NOM 001 STPS 1999 Edificios, locales, instalaciones y áreas

en los centros de trabajo. Condiciones de seguridad e higiene.• NOM-085-ECOL Limites permisibles de emisiones de CO2 a la

atmosfera. NOM 017 STPS 1999 Equipo de protección personal.

Selección, uso y manejo en los centros de trabajo. NOM 003 SEGOB 2002 Señales y avisos para protección civil.

Colores, formas y símbolos a utilizar. NOM 091 ECOL 1994 Que establece los límites máximos

permisibles de emisiones a la atmósfera de bióxido de azufre.

Mena En las menas de espodumeno (AlLi(SiO3)2) encontramos:

Li2O8 2.3%

Al2O3 20.4%

SiO2 50.2%

CaCO3 27.1%

Trituración y Molienda

• El mineral se muele por una serie de molinos de rodillo hasta llegar a un tamaño final de aproximadamente 150 micrones.

Calcinación El espodumeno se calcina de 800 a 900°C para remover el carbonato de calcio y así dejar el mineral como óxidos.Después se trata con acido sulfúrico concentrado de 96-98% (Reactivo para el oxido de silicio) a una temperatura de 250°C formando así sulfato de litio. En un horno de pisos en el cual el espodumeno se separa en dos sulfatos y un oxido.• 2LiAl(SiO3)2 + H2SO4= Li2SO4 + Al2(SO4)3 + SiO2

ΔG =-15.20(kcal)

Esta reacción es reversible, con una temperatura de inversión de 502ºC. Como se observa en la figura.

Lixiviación • El sulfato de litio se extrae mediante lixiviación de

la calcina con agua de 50-60°C • Li2SO4+Ca(OH)2+2H2O = 2LiOH H2O+CaSO4

• Al2(SO4)3+3Ca(OH)2 = Al2O3+3CaSO4+3H2O

Depresor para poder separar la alúmina y los sulfatos:

Hidróxido de calcio. Ca(OH)2

Decantación y filtrado.• La pulpa obtenida se decanta y filtra. La

solución obtenida se trata con hidróxido de calcio para precipitar los sulfatos presentes, como sulfato de calcio y alúmina.

• Se deja el litio en solución como hidróxido.• Se genera acido sulfúrico gaseoso.

Precipitación. • El litio como solución de hidróxido se precipita

desde el filtrado a la forma de carbonato de litio empleando Na2CO3 de 20-24% (Reactivo).

• 2LiOH H2O + Na2CO3 = Li2CO3 + 2NaOH + 2H2O

• La precipitación del Li2CO3 se efectúa de 90-95°C • El carbonato queda con una pureza de 91%• El hidróxido de sodio se procesa y vende.

La precipitación del carbonato de litio se efectúa a 90-95°C ya que este tiene solubilidadinversa con la temperatura, como se observa en la Fig.

Lavado • El lavado del carbonato se realiza con

agua caliente de 90-95°C para producir un carbonato de pureza del 98.5-99%

• Las soluciones del lavado se recirculan al proceso para no perder litio disuelto.

Secado • El carbonato de litio se seca en un horno a 130

a 140°C, con capacidad para cientos de toneladas