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Introducción
El litio, principal componente de la moderna tecnología de baterías, tiene una larga historia en el almacenamiento de energía desde su descubrimiento en el siglo XIX. La extracción de litio se ha desarrollado sustancialmente para responder a las crecientes necesidades de todas las industrias, especialmente de las energías renovables. Estados Unidos y Sudamérica son importantes productores de litio, siendo este último el lugar donde se encuentran las mayores reservas de litio del mundo. Las sales de litio, como el carbonato de litio y el hidróxido de litio, son los principales productos de la minería del litio. Los últimos avances en tecnologías de extracción directa de litio tienen la capacidad de cambiar la industria gracias al aumento de la eficiencia y a la disminución del impacto medioambiental. Con el aumento de la demanda mundial de litio, será vital implantar métodos de producción de litio sostenibles e innovadores que apoyen la transición mundial hacia las energías renovables, incluidas las reservas mundiales de litio.
¿Cómo se extrae el litio?
Los métodos generales
El litio se extrae por diferentes métodos, generalmente, extracción de salmuera en salinas y minería de roca dura.
Salmueras planas
Los salares, la mayoría de los cuales se encuentran en el "Triángulo del Litio" de Chile, Argentina y Bolivia, desempeñan un papel importante en la producción de litio. El proceso de extracción del litio consiste en bombear la salmuera a los estanques de evaporación. Allí, el agua se evapora y aumenta la concentración de litio. A continuación, la salmuera se purifica para generar cloruro de litio o carbonato de litio. No obstante, la extracción tradicional de salmuera presenta inconvenientes, como el elevado consumo de agua y las posibles consecuencias medioambientales. Para hacer frente a estos problemas, los tecnólogos están desarrollando nuevas tecnologías para obtener litio de los salares y, como resultado, intentan disminuir el consumo de agua, aumentar la eficiencia y minimizar el impacto medioambiental. Dado que se prevé un aumento de la demanda de litio, la extracción sostenible de litio de los salares será igualmente importante para el cambio hacia una energía sostenible.
Minería de roca dura
El proceso de minería de roca dura actúa como sustituto del uso de salinas para la extracción de litio. El litio es el componente clave de varios minerales, como la espodumena, la petalita y la lepidolita, que se extraen de yacimientos pegmatíticos. El mineral extraído se tritura y procesa para separar los minerales que contienen litio del resto de materiales. Uno de los métodos de extracción típicos es la tostación del mineral que se concentra con ácido sulfúrico y convierte el litio en una forma soluble en agua, que luego se purifica y se convierte en carbonato o hidróxido de litio. Por ejemplo, la minería a cielo abierto tiene la ventaja de no depender de las condiciones meteorológicas, así como unos índices de producción más rápidos. Sin embargo, tiene sus inconvenientes, como un mayor consumo de energía y consecuencias medioambientales. La industria se esfuerza por inventar y aplicar métodos sostenibles para resolver estos problemas y garantizar así la estabilidad de la industria del litio.
Técnicas específicas del litio minero
Después de haber examinado los planteamientos generales de la extracción del litio, ahora echaremos un vistazo a las técnicas específicas utilizadas para extraer este metal esencial.
Fraccionamiento térmico, técnica de tratamiento de minerales
La descomposición térmica es el proceso de recuperación del litio a partir de minerales de rocas duras. Se aplican altas temperaturas para descomponer los minerales que contienen litio. Este procedimiento permite aislar el litio de todos los demás elementos y, así, obtenerlo para su posterior transformación en hidróxido de litio o carbonato de litio.
El principal método de procesamiento de minerales pesados y medios.
Esta técnica utiliza las diferentes densidades de los minerales de litio y los materiales de desecho. La solución de medio pesado se utiliza para suspender el mineral que ha sido triturado. Esto ayuda a separar los minerales ricos en litio mediante un proceso basado en la gravedad.
Separación magnética
También es uno de los métodos más utilizados para separar el litio de los yacimientos que contienen minerales magnéticos. Los minerales de litio se eliminan selectivamente en el proceso de separación magnética, que produce un concentrado rico en litio listo para su posterior extracción.
Enfoque manual de la técnica de flotación por espuma
Por último, selección del método de flotación manual. En algunas ocasiones, se emplean métodos de extracción manual y flotación para obtener minerales de litio de la mena. Este método consiste en un proceso de varias etapas que comienza con la separación física de los minerales que contienen litio del resto del material (que se denomina ganga) y luego pasa a la flotación para concentrar aún más el producto. Además, la creciente demanda de litio hace que se busquen los mayores yacimientos de litio que puedan explotarse mediante flotación.
¿Qué yacimientos de litio pueden explotarse mediante flotación?
Los yacimientos de mineral de litio que suelen explotarse mediante el proceso de flotación son la espodumena, la petalita y la lepidolita. Estos minerales portadores de litio se encuentran a menudo en depósitos de pegmatitas, que son rocas ígneas de grano grueso. En este estudio de caso, nos centraremos en el proceso de flotación de mena para un yacimiento de espodumeno, ya que es el mineral de mena de litio más común.
El proceso de flotación del mineral de espodumeno
El proceso de flotación del mineral de espodumeno consta de varias etapas, cada una de ellas diseñada para maximizar la recuperación y la pureza del concentrado de litio. Veamos el proceso paso a paso.
Trituración y molienda de minerales
La primera etapa del proceso de flotación del mineral consiste en triturar y moler el mineral de espodumeno, que es la materia prima del proceso. Por lo general, el mineral se tritura con una trituradora de mandíbulas con el objetivo de reducir el tamaño del mineral a unos 150 mm. El siguiente paso es la trituración secundaria, en la que se utiliza una trituradora de cono para triturar aún más el mineral y reducir el tamaño de las partículas a unos 25 mm.
A continuación, el mineral se tritura para conseguir un tamaño de partícula de unas 150 a 200 micras mediante el uso de un molino de bolas. El elemento de molienda fina es el factor más importante para la liberación de los cristales de espodumeno de los minerales de ganga que los acompañan, que son principalmente cuarzo y feldespato.
Acondicionamiento y preparación de purines
El siguiente paso consiste en moler el mineral ya triturado al tamaño requerido en una trituradora y luego mezclarlo con agua para formar una pasta en un tanque de acondicionamiento. A continuación, la pasta se acondiciona con reactivos químicos compuestos por oleato sódico, que actúa como colector, y silicato sódico, que es un depresor de los minerales de ganga.
La fase de acondicionamiento suele realizarse en un tanque con un agitador mecánico para garantizar que los reactivos se distribuyen uniformemente en la pasta. El pH de los purines también se ajusta a este intervalo de 8,5 a 9,5 utilizando ceniza de sosa u otros modificadores del pH.
Selección de desbastes y selección de limpiadores
Tras el proceso de acondicionamiento, los lodos se someten a una selección en bruto mediante celdas de flotación mecánicas. Durante esta fase, se forman burbujas en la célula de flotación inyectándole aire. Estas burbujas se adhieren a las partículas hidrófobas de espodumeno. Las burbujas ricas en espodumeno ascienden a la superficie formando un concentrado espumoso, que generalmente es el concentrado grueso.
El concentrado grueso se sigue procesando mediante el proceso de selección más limpio, que se realiza a través de etapas de flotación adicionales para eliminar cualquier mineral de ganga restante. Las celdas de flotación más limpia funcionan de forma ligeramente diferente a las celdas de flotación más rugosa, con una menor densidad de pulpa y reactivos más selectivos, con el fin de producir un concentrado de espodumeno de mayor pureza.
Depuración y limpieza múltiple
Por lo tanto, la etapa de barrido es la última, y en ella se utilizan los estériles del limpiador. En esta fase, se añaden más aditivos a los residuos para garantizar la recuperación de todas las partículas de espodumeno que se hayan podido escapar en las fases anteriores.
A continuación, el concentrado procedente de las etapas de selección y barrido pasa por diferentes etapas de limpieza para aumentar aún más el grado de pureza del concentrado de espodumeno. En estas etapas se utilizan normalmente celdas de flotación en columna, que, en comparación con las celdas convencionales, ofrecen una mayor eficacia de separación debido a su mayor altura y a la menor turbulencia.
Deshidratación y secado de concentrados
El último concentrado de espodumeno se suele clasificar en torno a 6% Li2O mediante filtros de vacío o espesadores y, a continuación, se deshidrata. Tras el proceso de deshidratación, el concentrado se introduce en un secador rotatorio o en un secador flash hasta que el contenido de humedad desciende por debajo de 1%.
Almacenamiento y transporte de concentrados
El espodumeno seco se guarda en bolsas selladas o en contenedores a granel, para evitar la absorción de humedad y la contaminación. A continuación, el concentrado se transporta a plantas de procesamiento químico, donde se sigue procesando para producir diversos productos químicos de litio, como carbonato de litio o hidróxido de litio.
Al comprender a fondo el proceso de flotación por espuma de espodumeno en las minas de litio, los propietarios podrán ajustar sus operaciones y aumentar las tasas de recuperación y los grados de concentrado, lo que a su vez aumentará el valor de sus yacimientos de litio.
| Categoría de equipos | Equipamiento | Gama de tamaños de pienso | Gama de tamaños del producto | Papel |
|---|---|---|---|---|
| Trituración y molienda | - Trituradora de mandíbulas | 500-1000 mm | 100-300 mm | Trituración primaria |
| - Trituradora de cono | 100-300 mm | 25-100 mm | Trituración secundaria | |
| Acondicionamiento y preparación de purines | - Tanque de acondicionamiento | 25-100 mm | 25-100 mm | Mezcla de mineral con agua y reactivos |
| - Agitador mecánico | 25-100 mm | 25-100 mm | Lodos de homogeneización | |
| Selección de desbaste y barrido | - Celda de flotación | 25-100 mm | 25-100 mm (Relaves) | Separación del espodumeno de los minerales de ganga |
| - Compresor de aire | Suministro de aire para flotación por espuma | |||
| Destacados y compensaciones múltiples | - Columna de flotación | 25-100 mm | 0,1-1 mm | Valorización del concentrado de espodumeno |
| - Separador magnético de alto gradiente (HGMS) | 0,1-1 mm | 0,1-1 mm | Recuperación de espodumeno de residuos de flotación | |
| Deshidratación y secado de concentrados | - Filtro de vacío | 0,1-1 mm | 10-30% humedad | Deshidratación de concentrado de espodumeno |
| - Filtro prensa | 0,1-1 mm | 8-20% humedad | Deshidratación adicional del concentrado | |
| Almacenamiento y transporte de concentrados | - Contenedores a granel | <1% humedad | <1% humedad | Almacenamiento y envío de concentrado, evitando la captación de humedad |
Qué retos y oportunidades plantea la minería del litio ？
La industria minera del litio se enfrenta a los problemas medioambientales que plantean los métodos de extracción, sobre todo el consumo de agua y las emisiones de carbono. Para resolver estos problemas, la industria está empleando tecnologías innovadoras y métodos respetuosos con el medio ambiente para producir productos deseables, por ejemplo, la extracción directa de litio y el uso de fuentes de energía renovables. También es esencial centrarse en la mejora de la eficiencia y la eficacia de los procesos de extracción y recuperación. Sin embargo, los vehículos eléctricos emergentes y los sistemas de almacenamiento de energía para el sector de las energías renovables son los motores potenciales del mercado del litio. La aparición de fuentes alternativas de litio, como las salmueras geotérmicas y los yacimientos ricos en litio, podría ser una forma de aumentar el suministro mundial. La industria minera del litio puede ayudar al planeta a seguir el camino de la sostenibilidad y la innovación tecnológica es la única forma de alcanzar un futuro con bajas emisiones de carbono.
Conclusión
Extracción de litio es un paso vital en el proceso de conversión hacia un futuro ecológico y sostenible. Conocer los procesos y técnicas que intervienen en la extracción del litio es significativo y ayuda a tener operaciones productivas y respetuosas con el medio ambiente. Ante la creciente necesidad mundial de litio, la industria debe centrarse en el desarrollo de soluciones energéticas limpias, así como en la reducción de los daños medioambientales asociados al proceso de extracción.
En definitiva, el camino del litio de la mina a la batería es el ejemplo de la interacción de las energías renovables, la responsabilidad medioambiental y el avance tecnológico.
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