Carbonato de Litio (LI2CO3)

Alumnos: Mauricio Escobar, Marco Lanzarini, Ricardo Scherpenisse

Asignatura: Introducción a la MineríaProfesor: Sandra Plaza

Fecha: 20/04/2011

Introducción

En la tabla periódica, se encuentra en el grupo 1, entre los elementos alcalinos. En su forma pura, es un metal blando, de color blanco plata, que se oxida rápidamente en aire o agua.

Es el elemento sólido más ligero y se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y, sus sales, en el tratamiento de ciertos tipos de depresión.

El litio se puede obtener de dos fuentes principales, en yacimientos en vetas y en salmueras naturales, los minerales proveniente de vetas son:

Características Geológicas

Chile es actualmente el principal extractor de litio en el mundo, obtenido principalmente del Salar de Atacama. Con una extensión de 3.000 km2, es el tercer salar más grande del mundo y se cree que contiene un 40% de las reservas globales de este mineral.

Debajo de la seca capa de corteza del desierto, existen depósitos líquidos de salmuera de litio, que son bombeados a la superficie.

Esta salmuera es luego esparcida en lagunas de evaporación, donde se deja que el desierto haga su trabajo evaporando el agua y dejando como resultado un barro de salmuera con altas concentraciones de litio.

La hoya hidrográfica del salar es alargada en sentido de norte a sur, disimétrica y de aproximadamente 200 kms. de largo por 100 kms. de ancho.

Se puede definir como una unidad geomorfológica dinámica, condicionada por variaciones climáticas, evaporación, precipitación, escurrimientos superficiales, variaciones en el nivel de agua subterránea y de posición eólica.

El cuerpo central se denomina "Núcleo", ocupa aproximadamente 1400 km2 y constituye el área de mayor concentración de salmueras ocluidas dentro de una masa salina-porosa, formada principalmente por cloruro de sodio. Este Núcleo constituye el área de mayor importancia comercial.

Caracterización Mineralógica

El carbonato de litio es un mineral no metálico, el cual según su clasificación en rango de importancia y abundancia, está situado dentro del Grupo I, siendo en la actualidad, un mineral preferentemente de exportación.

El litio contenido en el agua de mar es muy escaso, su contenido es de 0,1 partes por millón, debido a que este metal tiende a fijarse en las arcillas que se depositan en los fondos marinos.

El contenido de litio de la corteza terrestre ha sido estimado en 65 partes por millón. Aproximadamente 145 minerales existentes en ella contienen litio, pero sólo algunos lo poseen en cantidades comerciales.

En la naturaleza está muy extendido, pero no en estado libre, sino solamente en combinaciones contenidas en feldespatos y micas, en algunas aguas minerales y en el tabaco; por lo cual aparece siempre en pequeñas concentraciones.

Principales Características:

• Su color es blanco, plateado

• Es blando

• Muy reactivo

• Se oxida al instante y se corroe rápidamente con el contacto con el aire.

• El almacenamiento se hace sumergiéndolo en un derivado de petróleo, como la nafta. 

Propiedades:

• Número Atómico: 3

• Punto de ebullición: 1.342ºC

• Punto de fusión: 181ºC

• Densidad: 0.53 g/cm3

• Masa atómica: 6,941

32232

)(22800,

32

42323242

2

2

LiHCOOHCOCOLi

COOLiCOLi

SONaCOLiCONaSOLi

gCH

Menas asociadas

• La composición de las salmueras en cuánto a los niveles de contenidos de litio varía considerablemente, también varía la presencia de otros elementos como potasio, sodio, calcio, magnesio, hierro, boro, bromo, cloro, nitratos, cloruros, sulfatos y carbonatos, lo cual requiere que cada salmuera sea tratada en forma particular, de acuerdo a su composición.

• La salmuera extraída del salar presenta un contenido de litio de 0,22%. Posterior a este proceso sucesivo de evaporación se alcanza un contenido de litio cercano al 6%, no obstante presenta impurezas de magnesio, boro y sulfato63.

Yacimientos y/o minas que lo explotan

• El Salar de Atacama es el depósito de mayor calidad de Litio en el mundo. Al ser una fuente de salmuera, la extracción es menos costosa y menos intensiva en energía que la de minerales de roca dura. Ubicado en el sector centro-oriental de la II Región, a 2.300 metros sobre el nivel del mar, alcanza una superficie de alrededor de 3.000 kms2 La recarga de aguas salobres, en .conjunto con la continua evaporación por las condiciones climáticas de extrema aridez, generó un cuerpo salino central llamado núcleo, de aproximadamente 1.400 kms2.

Método de Explotación

• Una mezcla de salmueras proveniente del Salar alimentará una serie de nueve pozas de evaporación solar que tendrán un área total de alrededor de 1 km²

• La salmuera concentrada libre de la mayor parte de impurezas (sodio, potasio, magnesio, sulfatos, etc.) se enviará mediante un sistema de transporte combinado de camión-ferrocarril a la planta química localizada en las inmediaciones de Antofagasta, donde previa purificación para eliminar el resto de magnesio así como el boro, se precipitará carbonato de litio (99,1% de pureza mínimo), agregando carbonato de sodio.

• El proceso en síntesis consiste en obtener Li2CO3 por bombeo de salmueras del Salar a pozas de evaporación solar, donde se concentra el litio en aproximadamente veinticinco veces. El producto concentrado se envía a purificación a una planta química en Antofagasta "La Negra". El producto concentrado y puro se trata con Na2CO3.

Procesamiento del Mineral

• El proceso aplicado al Carbonato de Litio, se basa en procedimientos desarrollados por dos grandes empresas mineras norteamericanas, “Lithium Corporation of America (Lithcoa) Gastonia, North Carolina” y “Foote Mineral Company, Kings Mountain North Carolina.”

• Se hace una sola tronadura primaria y se reduce el tamaño de los bolones, mediante una grúa que deja caer una bola de acero desde cierta altura. La carga se transporta en camiones hasta un chancador primario tipo "blake" que reduce el material a 6" – 7" (15-18 cm de diámetro). Enseguida pasa a un chancador secundario y posteriormente a un molino de bolas que reduce el tamaño. El producto alimenta a las celdas de flotación, separándose primero el espodumeno del cuarzo, feldespato y mica. El concentrado de espodumeno obtenido se filtra en un filtro horizontal de cinta y el producto con aproximadamente 6 % de Li2O se envía a la planta de “Bessemaer City”, en camiones.

Usos industriales

• En sus aplicaciones prácticas, el litio es empleado en los reactores nucleares, para obtener el tritio que es un componente de las aleaciones empleadas en su construcción; y también como catalizador.

• En metalurgia, se emplea para extraer los gases en la fundición de ciertos minerales; y también para evitar la tendencia a que se forme una capa de óxido durante la elaboración del acero.

• El carbonato de litio para el tratamiento de artrosis y como antídotos de las psicosis maníaco-depresivas en fase aguda.

• Usos en la empresa del vidrio y la cerámica (confección)

• Baterías Litio-ion

• Aire acondicionado

• Adhesivos

Mercado y Precios

• Las ambiciosas expectativas de demanda futura de litio han disparado los precios en los últimos años. Entre 1999 y 2008, el precio promedio del carbonato de litio creció en 222%, lo que significa un crecimiento promedio anual del 13%

• Con la entrada al mercado de SQM produciendo 9.000 toneladas de carbonato de litio los precios cayeron en cerca de 40%, situándose bajo 1.800 US$/ton. Entre 1999 y 2004 los precios promedios se mantuvieron estables entre 2.000 y 2.500 US$/toneladas, mientras la producción de SQM aumentaba a 24.000 toneladas de LCE el 2003.

• El uso del litio ha experimentado un significativo crecimiento. Según SQM (2009), en los últimos 10 años la demanda global por litio creció en promedio entre un 7 y 8% anual, a partir, principalmente, del desarrollo de las baterías recargables pero también del crecimiento por parte del resto de las aplicaciones. En efecto, la demanda por litio, excluyendo el uso en baterías eléctricas, ha crecido en torno a un 5% por año.

Tasa de producción anual de carbonato de litio (SCL y SQM)

Conclusión

• El litio se ha convertido en un mineral de enorme interés a nivel mundial. El uso extensivo de baterías recargables para un conjunto de aplicaciones ha presionado para un rápido crecimiento de la demanda por carbonato de litio.

• Chile, por su parte, cuenta con las mayores reservas a nivel mundial. Actualmente, lidera la producción de carbonato de litio, con el 58% de participación de mercado.

• Por otra parte, la zona norte del país hace parte de lo que internacionalmente se ha llamado "el triángulo del litio", por concentrar cerca del 85% de las reservas conocidas de este mineral. Esta condición geográfica puede ser altamente aprovechada en la perspectiva del desarrollo de un “cluster” (concentración de empresas) del litio en la zona norte del país, ya sea a nivel nacional, como también desde una perspectiva de integración económica con los países vecinos.