Procesos de Obtención del Litio en Chile Roberto Díaz, Javiera Gutiérrez, Romina Saavedra
Universidad de Chile Facultad de Ciencias Carrera Química Ambiental Química y Desarrollo Nacional 2013
Chile: Principal productor de Litio en el Mundo
•
• Reservas conocidas en el Salar de Atacama: 4.3 x 106 toneladas; 40 % de las reservas de interés económico a nivel mundial.
•
Chile primer productor y exportador mundial de litio, completando las 30.000 toneladas de concentrado, equivalentes al 50% de la demanda del mercado mundial
Usos del litio Carbonato de litio: Manufactura de vidrios, Producción de esmaltes para cerámicas, Producción de aluminio metálico, Tratamiento de desordenes mentales. Hidróxido de litio: Fabricación de grasas lubricantes de usos múltiples, Obtención de litio metálico, Absorbente de CO2 en vehículos espaciales y submarinos, Bromuro de litio Catalizador en la fabricación de polímeros orientados utilizados en la industria del caucho, Control de humedad de gases, Preparación de sedantes nerviosos Bromuros y cloruro de litio Acondicionamiento de aire Fluoruro de litio Aleaciones y soldaduras especiales, metalurgia del aluminio. Cloruro de litio Aleaciones, soldaduras especiales y otros fundentes, Obtención de litio metálico
Demanda Histórica de Litio
Demanda Potencial de Litio
Demanda Potencial de Litio
•
•
Actualmente se estima una capacidad de producción en 155.000 ton. de LCE aprox.
Considerando planes de expansión anunciados, se estima para el 2025 una capacidad de producción de 250.000 ton. aprox.
Fuentes de obtención
•
•
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 el fondo marino. Se encuentra en las cenizas de las plantas, principalmente del tabaco, remolacha y caña de azúcar. También se halla en las aguas de ciertos manantiales, considerados hace algún tiempo eficaces contra el reumatismo y la gota.
Fuentes de obtención
• • •
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: El litio se obtiene de dos fuentes principales:
•Yacimientos en vetas. •Salmueras naturales.
Formas de extracción de Litio
•
Carbonato de litio (la principal)
•
Hidróxido de litio
•
Bromuro de litio
•
Cloruro de litio
•
Fluoruro de litio
Ubicación geográfica
•
•
El Salar de Atacama, es el salar más importante en cuanto a concentración y reservas de litio, se encuentra ubicado en el norte de Chile. Otros salares chilenos en que se ha comprobado la existencia de litio, son los salares de Pedernales, Maricunga y Surire.
Salar de Atacama
•
•
El salar de Atacama se ubica en la parte baja de una cuenca cerrada entre la precordillera y la alta cordillera a 55 km al norte de San Pedro de Atacama, es conocido como el mayor depósito salino del país, con una superficie alrededor de 3000 km2. La cuenca del Salar de Atacama, es lejos la mayor fuente productora de materiales de valor comercial.
Ubicación geográfica Salar de Atacama
Ubicación geográfica Salar de Atacama: Foto Satelital
Procesos de extracción para Litio
• •
El carbonato de litio, es el compuesto base más importante entre las sales de Li, su demanda representa el 60% de los productos de Li. La obtención del carbonato, a partir de estas salmueras podría resumirse en dos etapas:
1. Concentración de las soluciones, mediante pozas de evaporación solar 2. Tratamiento de la salmuera concentrada en planta química
•
A continuación se muestran los procesos de Extracción de Litio del Salar de Atacama
Procesos de extracción para Litio
• •
Para extraer hidróxido de litio (LiOH) se requiere de carbonato de litio. El cloruro de litio (LiCl) se obtiene a partir de la reacción de LiOH o carbonato de litio con ácido clorhídrico dependiendo de si se requiere de alta pureza o de nivel técnico. Li2CO3+ 2HCI → 2LiCl + H2O + CO2 LiOH·H2O + HCI → LiCl + 2H2O
Litio y su efecto en el medio ambiente •
•
La minería del litio forma parte del modelo de extracción de recursos naturales, aunque a diferencia de su prima hermana la minería metalífera a gran escala, no comparte la voladura de montañas ni el uso masivo de explosivos y cianuro. Pero sí las une el aspecto más cuestionado en los últimos años: uso monumental de agua, en una región de extrema sequía. La contaminación del aire, del agua y de los suelos en la extracción del litio es generalmente una gran preocupación. Se necesitan enormes cantidades de químicos tóxicos, carbonato de sodio, bases y ácidos para procesar el litio. El escape de dichos químicos por medio de la lixiviación, derramamiento o emisiones atmosféricas pone en peligro a comunidades y al ecosistema.
Litio y su efecto en el medio ambiente
• •
Por cada tonelada de litio extraída se evaporan alrededor de dos millones de litros de agua, clara evidencia de que la minería del litio en salares es una minería del agua Se verá afectada la superficie de la costra del salar, porque la obtención del mineral implica la construcción de piletas de evaporación que, en conjunto, pueden sumar entre 300 y 600 hectáreas de superficie. Es necesario analizar el funcionamiento integral del salar pues, en tanto se extrae la salmuera, se pueden deprimir las napas de agua a donde lleguen los extractores.
Litio y su efecto en el medio ambiente
• •
Existen diferentes formas de obtener litio, dependiendo de donde se obtenga el litio son los contaminantes que se generarán. La extracción de LiOH genera emisiones atmosféricas en su etapa de construcción y residuos líquidos y sólidos. Para la extracción LiCl se generarán residuos sólidos (sulfato de Bario, Oxalato de Calcio y ayuda filtrante) y se generará material particulado (por caldera que emite vapor de agua y por la salida del sistema lavador de gases común a los reactores disolvedores y estanques de almacenamiento de ácido clorhídrico)
FUENTES DE EMISIÓN ATMOSFÉRICA - ETAPA DE OPERACIÓN PARA PLANTA DE LiOH, SQM SALAR S.A. FUENTE DESCRIPCIÓN
CONTAMINANTES TIPO
1. Caldera.
Combustión de gas natural o gas licuado (combustible en caso de desabastecimiento en el suministro de gas natural).
MP10, SO2, NOX
2. Secador.
Combustión de gas natural o gas licuado (combustible en caso de desabastecimiento en el suministro de gas natural).
MP10, SO2, NOX
3. Manejo de hidróxido de litio monohidratado.
Manejo y envasado de hidróxido.
MP10
4. Manejo de cal.
Manejo, carga y descarga de cal.
MP10
Emisiones de particulado durante la mezcla de CaO y agua.
MP10
5. Hidratado de cal (proceso de apagado de cal viva).
6. Transporte de materias primas, insumos, productos y basuras domésticas.
7.-Transporte del personal de operación
MP10: Material particulado respirable. SO2: Dióxido de azufre.
Tránsito de vehículos.
Las emisiones se considerarán despreciables, dado que se usarán caminos pavimentados.
Tránsito de vehículos.
Las emisiones se considerarán despreciables, dado que se usarán caminos pavimentados.
DESCARGAS DE EFLUENTES LÍQUIDOS PLANTA DE LiOH, SQM SALAR S.A. Identificación de la fuente de descarga
Etapa del proyecto o actividad
Volumen o caudal de la descarga (m3/dia)
Duración de la descarga
Frecuencia de la descarga
Etapa de construcción
< 0,6 (3)
12 meses
Diaria
Purga del sistema de centrifugación del hidróxido de litio (piscina de descarte)
Etapa de operación
1,08 a 1,62
25 años
Diaria
Purga de la solución de lavado de equipos (piscina de descarte)
Etapa de operación
0,45 a 0,68
25 años
Diaria
Aguas servidas (instalaciones sanitarias existentes) (2, 4)
Etapa de operación
6,4
25 años
Diaria
Aguas servidas (baños químicos) (2)
(1)
(1) Para aquellas descargas en que se indican dos numeros, el primero corresponde al volumen para una produccion de 4.000 ton/aqo y el segundo al volumen para una produccion de 6.000 ton/aqo de hidroxido de litio monohidratado. Los valores indicados corresponden a promedios anuales. Debe destacarse que la solucion de lavado de equipos, se generara en forma discontinua. (2)
Las caracteristicas de los efluentes sanitarios son las tipicas correspondientes a las aguas servidas.
(3)
Se estima en base a 4 l/persona-dia.
(4)
Se estima en base a 200 l/persona-dia.
GENERACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS PLANTA DE LiOH, SQM SALAR S.A. Identificación del residuo
Etapa del proyecto o actividad
Cantidad de residuos
Destino de los residuos generados
Tipo de manejo de los residuos generados
Residuos inertes de construcción
Etapa de construcción
< 10 m3/semana
Vertedero municipal de Antofagasta
Transporte en camion
Residuos industriales sólidos
Etapa de construcción
< 25 m3/semana
Otras construcciones (reciclables) y Vertedero municipal de Antofagasta (no reciclables)
Transporte en camion
Residuos solidos domesticos
Etapa de construcción
< 75 kg/dia (2)
Vertedero municipal de Antofagasta
Transporte en camion
Residuos solidos domesticos
Etapa de operación
48 kg/dia (3)
Vertedero municipal de Antofagasta
Transporte en camion
Torta de descarte (4)
Etapa de operación
34 a 51 ton/dia
Poza de descarte
Transporte en camion
(1)
(1) Para aquellas descargas en que se indican dos numeros, el primero corresponde a la cantidad para una produccion de 4.000 ton/aqo y el segundo a la cantidad para una produccion de 6.000 ton/aqo de hidroxido de litio monohidratado. Los valores indicados corresponden a promedios anuales. (2)
Se estima en base a 0,5 kg/persona-dia.
(3)
Se estima en base a 1,5 kg/persona-dia.
(4)
La composicion promedio de la torta de filtro prensa y de centrifuga sera la siguiente: 65% de CaCO , 35% de agua y trazas de tierra filtrante.
Legislación Aplicada al Proceso
•
Ley de bases ambientales 19300
•
Decreto Ley N°2886 (1973)
•
Ley N°18.097 Orgánica Constitucional de Concesiones Mineras y el nuevo Código de Minería (1983)
Rol del Estado Chileno
• •
•
Está relacionado al interés histórico del Estado por los materiales radiactivos en el país. El Litio es usado para obtener energía nuclear por procesos de fisión y fusión, por lo que se tuvo especial cuidado en ese sentido. En la actualidad el Litio es un mineral no concesible, lo que significa que es de interés nacional y no puede ser explotado.
Conclusiones y sugerencias *
La extracción del litio es un proceso que requiere de una fiscalización más minuciosa por parte del estado para el desarrollo del proyecto, pues los impactos que se generan no son menores.
*
Las actividades de explotación deben ser reguladas con el fin de conservar los salares de nuestro país.
*
El Litio es un mineral con una gran importancia a nivel mundial, sobre todo en la actualidad, dado el desarrollo tecnológico, que depende en parte de este mineral.
*
Por lo anterior, se espera que la demanda de Litio de aquí al 2025 siga aumentando
Conclusiones y sugerencias *
La explotación y utilización de este mineral está muy ligada a la generación de tecnología más limpia y a la disminución del uso de los combustibles fósiles
