A procura mundial de extracção de lítio está a crescer todos os dias e é especialmente impulsionada pelo aumento do uso de lítio em novas tecnologias de baterias electrónicas de consumo e em automóveis eléctricos. Embora provavelmente já tenha ouvido falar de baterias de lítio, talvez ainda queira saber de onde vem todo esse lítio e como ele é produzido. Se assim for, pode estar a perguntar “o que é a extracção de lítio e como funciona?”
A extracção e processamento do lítio pode depender muito da fonte do metal, por isso, neste artigo, vamos dar uma vista de olhos a algumas das estratégias mais típicas de produção de lítio e como se comparam.
O que é a extracção de lítio?
O lítio é um metal alcalino altamente reactivo que oferece uma excelente condutividade térmica e eléctrica. Estas propriedades tornam-no particularmente útil para o fabrico de vidro, lubrificantes de alta temperatura, produtos químicos, farmacêuticos e baterias de iões de lítio para automóveis eléctricos e electrónica de consumo. No entanto, devido à sua alta reatividade, o lítio elementar puro não é encontrado na natureza, mas está presente como um constituinte de sais ou outros compostos. Similarmente, a maioria do lítio comercial está disponível na forma de carbonato de lítio, que é um composto relativamente estável que pode ser facilmente convertido em outros sais ou produtos químicos.
Sais de lítio são encontrados em depósitos subterrâneos de salmoura, minério mineral e argila, bem como em salmouras/água de poços de água do mar e geotérmicos. Por definição, a extração de lítio é um conjunto de processos químicos onde o lítio é isolado de uma amostra e convertido em uma forma vendável de lítio, geralmente um composto estável, porém facilmente convertível, como o carbonato de lítio. A maioria dos processos de extração de lítio implica alguma forma de mineração para alcançar depósitos subterrâneos de minerais ricos em lítio ou salmouras.
Embora o lítio seja bastante abundante tanto em terra como no mar, apenas algumas poucas fontes são consideradas economicamente viáveis. Isto deverá mudar nos próximos anos à medida que novas tecnologias tornem a extração de fontes alternativas de lítio mais competitiva em termos de custo.
Como funciona a extração de lítio?
Lítio comercial surge de duas grandes fontes: depósitos subterrâneos de salmoura e depósitos de minério mineral. Os métodos de extração e processamento do lítio variam dependendo da fonte material, e incluem o seguinte:
Exploração convencional de salmoura de lítio
Uma quantidade esmagadora do lítio de hoje é extraída de reservatórios de salmoura líquida que estão localizados sob as salinas, conhecidas como salares, a maioria das quais estão localizadas no sudoeste da América do Sul e na China. Outros recursos de salmoura ricos em lítio incluem as salmouras geotérmicas e dos campos petrolíferos, que são abordadas abaixo.
A recuperação da salmoura de lítio é tipicamente um processo simples mas demorado que pode levar de vários meses a alguns anos para ser concluído. A perfuração é necessária para acessar os depósitos subterrâneos de salmoura salar, e a salmoura é então bombeada para a superfície e distribuída para as lagoas de evaporação. A salmoura permanece na lagoa de evaporação por um período de meses ou anos até que a maior parte do conteúdo de água líquida tenha sido removida através da evaporação solar. As salmouras salares são muito concentradas e, além do lítio, normalmente contêm também potássio e sódio. As instalações geralmente operam vários grandes tanques de evaporação de várias idades, e podem extrair outros metais (por exemplo, potássio) de tanques mais jovens enquanto esperam que o conteúdo de lítio atinja uma concentração óptima para processamento posterior. Em alguns casos, a osmose inversa (RO) é utilizada para concentrar a salmoura de lítio para acelerar o processo de evaporação.
Após a salmoura num tanque de evaporação ter atingido uma concentração ideal de lítio, a salmoura é bombeada para uma instalação de recuperação de lítio para extracção. Este processo varia dependendo da composição do campo de salmoura, mas normalmente implica os seguintes passos:
- Pré-tratamento. Esta etapa geralmente emprega filtração e/ou troca iônica (IX) de purificação para remover quaisquer contaminantes ou constituintes indesejados da salmoura.
- Tratamento químico. A seguir, uma série de solventes e reagentes químicos pode ser aplicada para isolar produtos e subprodutos desejáveis através da precipitação.
- Filtração. A salmoura é então filtrada para separar os sólidos precipitados.
- Produção de lítio comercializável. A salmoura é finalmente tratada com um reagente, como o carbonato de sódio para formar carbonato de lítio, e o produto é então filtrado e seco para venda. Dependendo do produto desejado, diferentes reagentes podem ser aplicados para produzir outras formas de lítio normalmente vendidas, tais como hidróxido de lítio, cloreto de lítio, brometo de lítio e butil lítio.
Após o processo de extracção do lítio estar completo, a solução de salmoura restante é devolvida ao reservatório subterrâneo.
Exploração de rocha dura / espodumene lítio
Embora representem uma parte relativamente pequena da produção mundial de lítio, os depósitos de minério mineral rendem quase 20 toneladas de lítio anualmente. Bem mais de 100 minerais diferentes contêm alguma quantidade de lítio, no entanto, apenas cinco são ativamente extraídos para a produção de lítio. Estes incluem espodumeno, que é de longe o mais comum, bem como lepidolite, petalite, ambliogonite e eucritita.
Os depósitos minerais minerais minerais são frequentemente mais ricos em conteúdo de lítio do que as salmouras salares, no entanto, o seu acesso é caro, uma vez que devem ser extraídos de formações rochosas duras. Devido ao consumo de energia adicional, produtos químicos e materiais envolvidos na extração de lítio do minério, o processo pode ter o dobro do custo da recuperação da salmoura, um fator que tem contribuído para sua menor participação no mercado.
O processo de recuperação do lítio do minério pode variar com base no depósito mineral específico em questão. Em geral, o processo implica em remover o material mineral da terra e depois aquecê-lo e pulverizá-lo. O pó mineral triturado é combinado com reagentes químicos, tais como ácido sulfúrico, então o lodo é aquecido, filtrado e concentrado através de um processo de evaporação para formar carbonato de lítio vendável, enquanto o efluente resultante é tratado para reutilização ou disposição.
Outros processos de extração de lítio
Além da salmoura salar e do minério mineral, o lítio pode ser produzido a partir de algumas outras fontes, embora tal produção não seja generalizada neste momento. Estas outras fontes de lítio incluem:
- Argila Hectorite. Extensa pesquisa e desenvolvimento tem sido investida no desenvolvimento de técnicas eficazes de processamento da argila, incluindo lixiviação ácida, alcalina, clorada e sulfato, bem como desagregação da água e tratamento hidrotérmico. Até à data, nenhuma destas tecnologias provou ser economicamente viável para extrair lítio da argila.
- Água do mar. Estima-se que existam centenas de bilhões de toneladas de lítio em nossos oceanos, tornando-os uma fonte atraente para atender à demanda futura de lítio. Enquanto os processos existentes – incluindo um processo de extracção de co-precipitação e um processo híbrido de absorção IX – conseguiram extrair lítio da água do mar, as novas tecnologias de membrana estão a mostrar uma maior promessa de reduzir os custos da extracção da água do mar.
- Salmouras recicladas de plantas energéticas. Os esforços para recuperar lítio das salmouras geotérmicas estão ganhando popularidade à medida que a demanda mundial por lítio aumenta e que novas tecnologias surgem. Os processos utilizados seguem a extracção convencional da salmoura, embora possam ser adaptados com base no conteúdo do fluxo de salmoura.
- Salmoura recuperada do campo petrolífero. A recuperação do lítio das salmouras dos campos de petróleo é tecnicamente apenas outra forma de extracção convencional da salmoura, sendo a diferença a fonte da salmoura.
- Electrónica reciclada. A reciclagem de baterias de lítio não corresponde verdadeiramente à definição de extracção, no entanto, à medida que a procura cresce, a reciclagem de baterias de lítio tornar-se-á uma fonte cada vez mais valiosa do metal.
Embora cada uma destas represente uma fonte potencialmente valiosa de lítio, as tecnologias de extracção de salmoura a partir delas ainda não estão suficientemente desenvolvidas para as tornar alternativas rentáveis ou viáveis à extracção de salmoura salar ou à extracção de minério mineral.
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Para saber mais sobre as tecnologias inovadoras da SAMCO que normalmente aplicamos nas instalações de produção de lítio, visite a nossa página sobre recuperação, amaciamento e purificação de lítio e salmoura.
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