Minera

30 Ingenieros 31abril - junio 2014

Minera

Este artculo resume los aspectos ms salientes del desarrollo de la industria del litio en Chile, las ventajas comparativas de los recursos de este mineral que dispone nuestro pas, su participacin en el mercado mundial y las expectativas de demanda, cifradas principalmente en su uso en bateras para automviles elctricos.

1. Ex Director Ejecutivo del Comit de Sales Mixtas-Corfo, Consultor Internacional en Minera No Metlica, en particular, proyectos de litio.

LA INDUSTRIA DEL LITIO EN CHILE

Ingeniero Pedro Pavlovic Zuvic1

Marzo 20, 2014

Chile posee el yacimiento ms importante de litio a nivel mundial, el Salar de Atacama (2.800 km2). Est en la II Regin, en una gran cuenca cerrada de origen tectnico entre la Cordillera de Domeyko y la Cordillera de los Andes, a unos 2.300 m.s.n.m.. Debido a la recarga de aguas salobres de cauces superficiales y subterrneos portadores de sales originadas por la lixiviacin de rocas volcnicas, y a su continua evaporacin por la extrema aridez de la zona, se ha formado un ncleo central de sales cristalizadas, principalmente halita, junto a sedimentos clsticos, de alrededor de 1.400 km2. Esta masa salina es porosa, principalmente en los primeros 30 a 40 metros, ocluyendo salmueras saturadas en NaCl, junto con altos contenidos de potasio, litio, boro, magnesio, sulfatos, que han determinado la importancia econmica de este salar.

Las salmueras del Salar de Atacama poseen la ms alta concentracin de litio (0,15% promedio) y una qumica muy favorable (moderada razn Mg/Li) en comparacin con las de otros salares,

ya sea en explotacin o en estado de proyecto avanzado, destacando los que existen en el denominado Tringulo del Litio (Argentina, Bolivia y Chile). Otras ventajas lo convierten en la fuente de litio ms atractiva a nivel mundial: alta tasa de evaporacin, buena infraestructura de acceso, facilidad de conexin a puertos, co-produccin de sales de K y reservas de gran calidad: segn Corfo y Foote Mineral, 4,29 millones de toneladas en el ncleo salino y hasta 30 m de profundidad; hoy, segn estudios de SQM, algo ms de 7 millones de toneladas considerando una mayor profundidad.

Estimacin de Reservas

El litio es el primer elemento del grupo de metales alcalinos y el ms liviano de todos los elementos slidos. Altamente reactivo, por lo que en la naturaleza existe slo combinado en la forma de minerales de litio, principalmente espodumeno en pegmatitas, y disuelto en salmueras naturales.

Las estimaciones de la cantidad de reservas y recursos identificados de litio difieren. R. Keith Evans, experto que form parte del Panel de Litio convocado en 1976 por la National Academy of Sciences de los EE.UU.,

inform que segn los estudios realizados los recursos de litio en los pases occidentales ascendan a 10,6 millones de toneladas, expresadas en equivalente de litio (Chile con el Salar de Atacama representaba un 40% en esa estimacin).

En estimaciones posteriores, como resultado de programas de exploracin en distintos pases, intensificados en los ltimos cinco aos, principalmente en Argentina, Evans seala (2011) que las reservas y recursos in situ de litio, es decir, sin considerar rendimientos de recuperacin, alcanzaran a cerca de 40 millones de toneladas en todo el mundo, un 63% de las cuales es litio contenido en salmueras continentales (Bolivia, Chile, Argentina y China).

Por su parte, el US Geological Service (USGS), que tradicionalmente ha entregado cifras ms conservadoras, calcula una cantidad muy similar para el total mundial de los recursos (2013), pero estima que las reservas, es decir, aquella parte de los recursos explotables en forma econmica, ascenderan slo a unos 13 millones de toneladas, de las cuales 7,5 millones de toneladas corresponden a Chile.

En consecuencia, dada la fuerte expansin de los recursos identificados

Desarrollo de la industria

1962: Anaconda descubre litio en las salmueras del Salar de Atacama. Foote Mineral (hoy Rockwood Lithium), uno de los dos grandes productores de litio, conoce la noticia.

1969: el IIG confirma el potencial de litio del Salar de Atacama. Corfo inicia su prospeccin.

1975: Corfo y Foote firman un Convenio Bsico para evaluar los recursos de litio y su explotacin.

1979: Foote adapta el proceso de extraccin de litio de Silver Peak, Nevada, a las salmueras del Salar de Atacama. El primer proyecto de litio en Chile es factible.

1979: el D.L. N 2886 reserva el litio al Estado, por su eventual uso en fusin nuclear. Se excepta el existente en pertenencias mineras constituidas o por constituirse antes del 1 de enero, como la propiedad de Corfo en el Salar de Atacama. Se faculta a la CCHEN para autorizar la venta de productos de litio.

19821983: La Ley Orgnica Constitucional sobre concesiones mineras y el nuevo Cdigo de Minera ratifican, con las excepciones sealadas, que el litio no es susceptible de concesin minera.

1980: Se crea la Sociedad Chilena de Litio Ltda. (SCL): Foote (55%) aporta la tecnologa y Corfo (45%) transfiere 167,2 km2 en concesin y el derecho, validado por la CCHEN, para producir y vender compuestos de litio que contengan hasta 200.000 TM de litio equivalente, sin limitacin en el tiempo.

1983: Corfo convoca a licitacin internacional para transferir sus estudios en relacin al proyecto sales potsicas y cido brico, y ceder sus derechos mineros por hasta 819,2 km2, de un total de 1402,7 km2 disponibles en el Salar de Atacama, incluyndose tambin el derecho a producir sales de litio.

1984: SCL inicia la produccin de carbonato de litio con una capacidad de 14 millones de lb/ao.

1986: Corfo, con un 25% de participacin, forma la sociedad mixta Minsal con los adjudicatarios de la licitacin: la minera norteamericana Amax (63,75%) y la chilena Molymet (11,25%). El contrato, vigente hasta 2030, entre otros acuerdos fija el pago de royalties por los diferentes productos (6,8% para el litio) y una extraccin mxima de litio equivalente de 180.100 TM.

1989: Corfo vende toda su participacin accionaria en SCL a su socio, Cyprus Foote.

1989: Minsal finaliza el estudio de factibilidad del proyecto para producir sales de potasio, litio y boro.

1993: Con autorizacin de Corfo, SQM compra los derechos accionarios de Amax y Molymet (75%) y firma un nuevo contrato que, entre otras modificaciones, contempla el arriendo de las pertenencias mineras seleccionadas, dentro del mximo de 819,4 km2 contemplados en las bases de licitacin.

1995: SQM pone en marcha una planta de cloruro de potasio de 300.000 t/a y adquiere el total (18,18%) de las acciones preferentes que Corfo posea a esa fecha en Minsal S.A.

1996: SQM Salar S.A inicia la produccin de carbonato de litio con una capacidad inicial de 17.500 t/a.

2012: El Gobierno convoca a una licitacin pblica para abrir a la explotacin yacimientos de litio no concesibles, utilizando la figura de los Contratos Especiales de Operacin del Litio (CEOL). La licitacin, que planteaba adjudicar una cuota de produccin de 100.000 TM de litio equivalente, se declara invlida (tres empresas hicieron ofertas) al no cumplir la firma ganadora (SQM) con todos los requisitos que establecan las bases.

Planta de hidrxido de litio de SQM.

de litio, se puede afirmar que es un producto orientado por la demanda; las reservas se consideran ms que suficientes para cubrir cualquier demanda previsible requerida por la industria. Sin embargo, los depsitos con ventajas comparativas para lograr costos bajos de produccin, en particular los de Chile, son los ms competitivos.

Proceso de Producc in de Carbonato de Litio

El proceso para recuperar litio a partir de las salmueras del Salar de Atacama fue desarrollado por Foote Mineral para SCL y adoptado, con algunos cambios, por SQM. Consiste bsicamente en bombear salmueras desde pozos de extraccin a un sistema de pozas de evaporacin solar, donde las salmueras se concentran en proceso continuo y en etapas sucesivas durante un perodo de 14 a 15 meses, desde aprox. 0,2% de litio hasta cerca de 6% de litio. Durante la concentracin se eliminan impurezas (sales de sodio, potasio y magnesio) que cristalizan en las pozas en forma secuencial, utilizndose la silvinita para producir cloruro de potasio.

La alimentacin a las pozas es una mezcla de salmueras que permite evitar o minimizar la precipitacin de

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32 Ingenieros 33abril - junio 2014

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Evaporacin0.2% Li

Sales de Silvinita

HCl Orgnico Na2CO3 Cal Licor madre Na2CO3 H2O

Salmuera 6% Li

Mg(OH)2Soluc. alto boro MgCO3, CaCO3

Carbonato de Litio

Pozas deEvaporacin Solar

Cloruro de Potasio

Carnalita de litio

Silvinita

Carnalita de K

Bischofita

Halita

sales de litio. La salmuera concentrada en litio, una solucin de cloruro de litio con algunas impurezas remanentes, es transportada a una planta qumica cerca de Antofagasta, tanto por Rockwood como SQM, para su purificacin final. Primero se remueve el boro mediante extraccin por solventes y despus se elimina el magnesio en dos etapas, como carbonato de magnesio e hidrxido de magnesio. Finalmente la salmuera purificada se trata con una solucin de carbonato de sodio, producindose por precipitacin en caliente carbonato de litio, que es filtrado, lavado y secado. El producto se comercializa principalmente en forma de grnulos con una pureza mnima de 99.2%, existiendo el grado batera con 99.5%.

Rockwood produce adems cloruro de litio, obteniendo un producto de alta pureza a partir de carbonato de litio recristalizado y otro grado tcnico directamente de la salmuera refinada. SQM obtiene tambin hidrxido de litio monohidratado a partir de una fraccin del carbonato de litio.

La figura 1 muestra un diagrama esquemtico del proceso productivo de carbonato de litio, el que incluye la coproduccin de cloruro de potasio.

Mientras la operacin de SCL fue diseada para obtener carbonato

de litio como producto principal -y cloruro de potasio, un subproducto-, en el caso de SQM la extraccin de salmueras (mayor volumen) est dimensionada para producir cloruro de potasio. Solamente una fraccin de la salmuera resultante de las pozas de halita, silvinita y carnalita en el rea MOP, que tiene alrededor de 0,9% litio, se enva a las pozas de litio para completar su concentracin hasta 6% litio. La fraccin restante es reinyectada al salar para un uso futuro. SQM tambin opera el rea SOP, donde se producen sulfato de potasio, cloruro de potasio y cido brico, sin recuperacin del litio. Las salmueras procesadas residuales que contienen valores significativos de litio en esta rea retornan al salar (condicin estipulada por contrato).

Evolucin de la Produccin Nacional

Los dos productores nacionales de carbonato de litio han ido aumentando en forma gradual su capacidad de producc in, de acuerdo a los requerimientos del mercado. Rockwood Litio Ltda. hoy tiene una capacidad instalada de 24.000 t/a de carbonato de litio y desarrolla un proyecto que le permitir aumentarla a 45.000 t/a durante 2014. No obstante, la autoridad ambiental an no aprueba la ampliacin

equivalente en el sistema de pozas de evaporacin solar. En cuanto al cloruro de litio, cuya produccin se inici en 1998 pero fue discontinuada un tiempo, tiene una capacidad total (alta pureza y grado tcnico) de 4.500 t/a. El aumento progresivo de la capacidad de produccin de carbonato de litio ha hecho crecer la disponibilidad de sales de silvinita en las operaciones de Rockwood, lo que le ha permitido ampliar la coproduccin de cloruro de potasio, que puede alcanzar hasta 170.000 t/a.

Con respecto a SQM, la capacidad de sus instalaciones en el Salar de Atacama as como en Antofagasta, alcanza hoy a 48.000 t/a de carbonato de litio y est evaluando una posible ampliacin de su capacidad instalada a 60.000 t/a. A partir de 2005 tambin produce hidrxido de litio monohidratado con una capacidad de planta de 6.000 t/a..

En lo que concierne al potasio, SQM ha realizado fuertes expansiones peridicas de su capacidad productiva de sales potsicas, rubro que, en volumen y valor, es el ms importante de sus operaciones en el Salar de Atacama. Tiene una capacidad para producir hasta 2,6 millones de toneladas de cloruro de potasio y sulfato de potasio, destinados a la exportacin, y el primero tambin para producir nitrato

Figura1. Diagrama de Flujo del Proceso de Produccin de Carbonato de Litio

de potasio. La produccin de ambas sales potsicas alcanz a cerca de 2 millones de toneladas en 2012.

Por otra parte, la empresa junior Li3 Energy est evaluando la viabilidad de explotar el litio del Salar de Maricunga, el segundo en calidad de recursos de este elemento en nuestro pas.

Exportaciones Chilenas

La evolucin que han tenido las exportaciones fsicas de productos de litio desde 1996, ao en que SQM

pone en marcha la segunda planta de carbonato de litio del pas, se muestra en la figura 2.

Adems de carbonato de litio, la cantidad exportada incluye cloruro de litio que produce Rockwood, hidrxido de litio monohidratado que produce SQM y salmueras refinadas que expor tan ambas empresas, expresndose todo como carbonato de litio equivalente (LCE), producto que es el de mayor consumo de la industria (48%), usndose adems

como materia prima para obtener la mayor parte de otros derivados qumicos de litio, entre los que destaca el hidrxido de litio, con un 20% de participacin.

La figura 2 tambin presenta la variacin que ha sufrido el precio promedio anual FOB (valor nominal) del carbonato de litio. La entrada de SQM al mercado y su poltica agresiva de precios provocaron una fuerte baja desde 1997; no obstante, a partir de 2005 el precio experiment una ostensible alza:

Fuente: Elaboracin del autor con datos del Servicio Nacional de Aduanas

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

13694

7021380000

70000

60000

50000

40000

30000

20000

10000

0

Ton

elad

as

US

$/To

n F

OB

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

Ao

Cantidad Exportada LCE Precio promedio FOB Li2CO3

Figura 2. Exportaciones Chilenas de Carbonato de Litio Equivalente (LCE)

Sistema de pozas de evaporacin solar de Rockwood.

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lleg a un peak de US$5.200/ton en 2008, con cambios a la baja en los aos posteriores (US$4.747/ton en 2013). El valor total de las exportaciones de productos de litio alcanz un mximo de US$305,5 millones en 2012.

A travs de las exportaciones histricas de productos de litio (visadas por la CCHEN), se ha hecho un clculo aproximado de la venta acumulada de litio equivalente, tanto de Rockwood, que comenz a producir en 1984, como de SQM, que inici su produccin en 1996. Hasta el ao 2013 inclusive, Rockwood utiliz cerca de 74.000 toneladas de su cuota autorizada de 200.000 toneladas de litio equivalente.

Por su parte, SQM ha vendido alrededor de 82.000 toneladas de litio equivalente hasta el 2013, de la cuota de 180.100 toneladas autorizada por contrato.

Participacin en la Oferta Mundial

La industria del litio se caracteriza por un alto grado de concentracin. La produccin primaria ya sea en forma de compuestos qumicos o de concentrados de litio, a partir de salmueras y de minerales, es dominada por Chile y Australia, siguindole China, Argentina y EE.UU. La produccin mundial de litio, de acuerdo a distintas fuentes (Roskill, USGS, Industrial Minerals ), se estim del orden de 177.000 t de LCE en 2012. La produccin de qumicos de litio a partir de salmueras en Chile, Argentina, EE.UU. y China represent alrededor de un 51% de la oferta global de litio en el ao 2012. La produccin de concentrados a partir de minerales de litio es dominada por Australia, participando con cantidades menores China, Zimbabwe, Portugal y Brasil. China produce tambin compuestos qumicos de litio mediante conversin de concentrados de fuente local y procedentes de Australia.

La mayor parte de la produccin de litio proviene de cuatro grandes empresas: Talison en Australia, SQM en Chile, Rockwood Lithium en Chile y los EE.UU. y FMC Lithium en Argentina, que produjeron alrededor del 80% de la oferta global de litio en 2012. SQM es el mayor productor de qumicos de litio (40.740 t LCE en 2012) y Talison, hoy propiedad del grupo chino Tianqi, es el mayor productor de concentrados de litio (59.185 t LCE en 2012). En diciembre de 2013, Tianqi firm un acuerdo de asociacin con Rockwood para compartir la propiedad de Talison.

En los ltimos aos Chile perdi su primaca frente a Australia como productor de litio, debido a una fuerte expansin de la capacidad de produccin de concentrados de Talison. Esta empresa, junto a Galaxy, produjeron 66.410 t LCE en 2012, cantidad ligeramente superior a 65.614 t LCE, que es la suma de las producciones de SQM y Rockwood. Sin embargo, en 2013 Chile recuper su liderazgo debido a una fuerte baja en la produccin de Australia.

Las Figuras 3 y 4 muestran la distribucin de la oferta en el mercado del litio por productor y por pas en 2013.

De acuerdo a estimaciones de Cochilco, que consult distintas fuentes, la capacidad instalada global para la produccin de litio fue de 290.000 t LCE aprox. en 2012 y se utiliz alrededor de 60% solamente. Un 60% de dicha capacidad global corresponde a operaciones a partir de minerales de litio y el 40% restante a salmueras.

La aparicin de nuevos productores en China y la prxima puesta en marcha del proyecto de Canada Lithium en Quebec (20.000 t /a de carbonato de litio a partir de espodumeno) han diversificado la oferta de litio, tendencia que se acentuar en la prxima dcada. Existen al menos 10 nuevos proyectos con estudios avanzados, entre los que destacan cuatro en Argentina, donde uno (Orocobre, 17.500 t LCE) se encuentra en etapa de construccin. En consecuencia, hay potencial para que la oferta de litio proveniente de nuevos actores, unida a la expansin de la capacidad de los actuales, contine aumentando, lo que depender del comportamiento de la demanda en los prximos 5 a 10 aos. Sin embargo, podra generarse una sobrecapacidad, de acuerdo a la tendencia actual de desarrollo de nuevos proyectos.

Talison27%

SQM21%

Rockwood19%

FMC9%

China11%

Otros10%

Galaxy Resources3%

Figura 3. Oferta de Litio por Productor - 2013

Fuente: signumBOX Inteligencia de Mercados.

Consumo y Proyecciones de la Demanda

En atencin a sus propiedades de carcter nico (el ms alto potencial electroqumico, el ms liviano de todos los elementos slidos, bajo peso equivalente y bajo coeficiente de expansin trmica, entre otras), el litio, un elemento verstil, ha desarrollado un mercado diversificado que ha crecido, en particular en los ltimos 15 aos.

Roskill estim el consumo mundial de litro en 150.200 t de LCE para el ao 2012, con una tasa de crecimiento promedio anual de 6,8% en el perodo 2000-2012. Previo a la crisis econmica global de 2008/2009, el consumo estuvo creciendo a un ritmo de 10,6%

por ao desde 2002. De acuerdo a la misma fuente, el volumen del negocio del litio represent un valor estimado de US$2.200 millones en el ao 2012.

La industria de bateras, en particular las recargables, es el principal mercado de productos de litio, cuya demanda ha aumentado fuertemente en los ltimos aos debido a la rpida expansin de artculos electrnicos porttiles (computadores, celulares, smartphones, tablets, herramientas, etc.). En orden de importancia siguen las industrias de cermicas, vitro-cermicos, vidrio, grasas lubricantes, metalurgia ( polvos para colada continua y produccin de aluminio), aire acondicionado y polmeros (productos orgnicos de litio usados

como catalizadores de polimerizacin en la fabricacin de caucho sinttico).

Segn Roskill, la distribucin del consumo de litio por tipo de industria usuaria se muestra en Figura 5.

China, el mayor consumidor de litio, represent un 35% del consumo mundial en 2012, segn Roskill; le sigue Europa con un 24%. Chile es el mayor exportador de compuestos de litio.

El segmento con mayores perspectivas de crecimiento es el de las bateras recargables de l i t io, donde los nuevos desarrollos de bateras de in-litio (la mejor tecnologa actual) ganan mercado en aplicaciones que requieren mayor potencia, como herramientas y bicicletas elctricas. Con nuevos avances tecnolgicos, estas bateras han extendido su uso a vehculos elctricos y sistemas de almacenamiento de energa.

Las expectativas de fuerte demanda de lit io en los prximos 5 a 10 aos descansan principalmente en su uso en bateras para vehculos elctricos. Roskill estima un consumo mundial cercano a 240.000 t LCE (caso base) en 2017, ao en que las bateras recargables podran tener una participacin de 45% en el mercado total del litio. Por su parte, signumBox proyecta una demanda de 262.500 t LCE para el ao 2020 y de 380.000 t LCE en 2025, estimando una tasa de crecimiento anual de 10.4% en el perodo 2020-2025. Tesla Motors, cuyo auto elctrico Model S Sedan es actualmente el mejor del mercado, ha anunciado (Feb. 2014) la construccin en EE.UU. de una planta para producir en forma masiva bateras de in-litio ms baratas para vehculos 100% elctricos, noticia que est revolucionando la industria del litio. Al operar desde 2017, dicha planta podra requerir hasta 25.000 t LCE en 2020 para producir 500.000 EVs.

Figura 4. Oferta de Litio por Pas - 2013

Chile36%

Otros10%

Australia30%

China11%

EUA4%

Argentina9%

Fuente: signumBOX Inteligencia de Mercados.

10%

29%

15%

12%8%

9%

7%

5%

5%

Figura 5. Distribucin del consumo de litio por aplicacin - 2012

Bateras

Cermicas

Vitro-cermicos

Vidrio

Grasas lubricantes

Metalurgia

Aire acondicionado

Polmeros

Otros