ANDREW DOWNING , JACK ZHANG y BRYAN SCHREINER
El artículo fue escrito conjuntamente con Lucinda Wood, una experta de la industria en extracción de metales.
El litio, el metal más ligero en la tierra, tiene numerosas aplicaciones, que van desde la grasa de lubricación y la fabricación de vidrio hasta baterías recargables que alimentan muchas herramientas de mano, electrónica móvil y vehículos eléctricos.
La demanda de baterías de litio recargables y livianas ha aumentado enormemente a medida que los mercados crecen para dispositivos móviles, vehículos eléctricos y almacenamiento de energía renovable.
Según el Financial Post , estudios recientes han demostrado que la demanda de litio aumentará un 73 por ciento para 2025, a medida que los vehículos eléctricos se vuelvan más viables y que más países impongan restricciones a los automóviles a gasolina y diesel.
El desafío para la industria minera es mantenerse al día con esta demanda en rápido crecimiento del mercado.
Aunque el litio se encuentra en muchos minerales y algunas salmueras, generalmente se encuentra en bajas concentraciones y cada fuente tiene características únicas. Esto hace que la extracción sea costosa y tome mucho tiempo: dos grandes desafíos que enfrentan las compañías mineras en el sector del litio.
Si bien hay algunas operaciones actuales que extraen litio de salmueras con tecnologías tradicionales, el mercado está impulsando soluciones de recuperación más eficientes y económicamente viables para que las empresas puedan apostar en la carrera de litio.
Las fuentes típicas de litio son los depósitos de roca dura, tales como petalita o espodumeno, depósitos sedimentarios, como arcillas, o depósitos de salmuera de formación de aguas subterráneas salinas (salares). A menudo se encuentran debajo de la superficie de lechos de los lagos secos, salmueras salar son depósitos subterráneos que contienen altas concentraciones de sales, incluyendo litio, potasio y sodio. Mientras que las minas de roca dura son conocidas por producir litio de mayor pureza, los costos de procesamiento de la minería asociados son generalmente más altos que la recuperación de litio de las salmueras.
A pesar de esta ventaja, las tecnologías de procesamiento aguas abajo para salmueras pueden ser más desafiantes que los procesos tradicionales de roca dura debido a la complejidad de la operación de la unidad y, en general, a los altos requerimientos de energía y agua. Cada salmuera también requiere una secuencia de procesamiento única que debe desarrollarse y probarse para garantizar que los niveles de producción se puedan alcanzar a escala industrial.
Los depósitos de salmuera de concentraciones económicamente significativas se encuentran en todo el mundo, incluso en Canadá (particularmente en Alberta y Saskatchewan) y en otros lugares como el triángulo de litio en América del Sur (norte de Chile, norte de Argentina, sur de Bolivia). La extracción de roca dura de litio está especialmente extendida en Australia, pero también se encuentran reservas en los EE. UU., Canadá, Brasil, Irlanda, Finlandia, Rusia y la República Democrática del Congo.
El procesamiento tradicional de salmueras implica bombear la salmuera de los pozos a un conjunto de cientos de estanques de evaporación por etapas donde se concentra el litio (y a menudo el potasio como subproducto) y donde el magnesio y el calcio se precipitan con cal.
La salmuera concentrada se somete luego a una serie compleja de pasos de eliminación de impurezas, como extracción con disolvente, intercambio de iones, cristalización y etapas de separación sólido-líquido para producir un producto de sal de litio (por ejemplo, hidróxido, carbonato) que normalmente no está en batería - grado de pureza - esto requiere pasos de purificación adicionales.
Las empresas mineras enfrentan numerosos desafíos al recuperar litio de las salmueras. Los estanques son intensivos en capital y la evaporación solar puede tomar de 18 a 24 meses dependiendo de la precipitación, las horas de luz solar, la humedad, los niveles de viento y la temperatura, condiciones sobre las cuales las compañías no tienen control. Los estanques también están asociados con altas pérdidas de litio de hasta el 50 por ciento de la salmuera de alimentación, a menos que se use un forro costoso.
Además, las salmueras que contienen litio están compuestas por numerosos minerales, incluidos elementos indeseables que se encuentran en cantidades significativas, como el magnesio, que deben separarse hasta que solo quede el litio. El magnesio generalmente se precipita con cal en los estanques. El hidróxido de magnesio resultante debe desecharse y también utiliza grandes cantidades de reactivo.
Otro desafío es que la salmuera concentrada de litio se somete a una serie de etapas de procesamiento que implican etapas significativas de calentamiento y enfriamiento. El uso de agua de alta calidad contribuye al alto consumo de energía y agua.
Por el contrario, las salmueras también contienen subproductos deseables, como el potasio , que pueden aumentar potencialmente el valor económico de los depósitos si se pueden recuperar con éxito.
En el desarrollo de plantas efectivas de litio a partir de salmuera, los pasos del proceso a menudo solo se estudian a escala de laboratorio, o como una serie de unidades discretas en una planta piloto. A menudo no funcionan como se diseñaron debido a la compleja química de la solución.
SRC está trabajando con compañías mineras para desarrollar procesos de recuperación de litio de diversas fuentes para producir productos de litio de grado de batería, y también para probar y probar nuevas tecnologías de recuperación de litio. Nuestro equipo de Minería y Minerales desarrolla, optimiza y prueba tecnologías de recuperación de litio de todas las fuentes: rocas duras, arcillas y soluciones (salmuera y agua producida).
La recuperación de litio de roca dura y depósitos de arcilla normalmente implica una serie de pasos de procesamiento físico (por ejemplo, fresado y flotación) combinados con otros pasos hidrometalúrgicos (por ejemplo, lixiviación desde donde la solución también está expuesta a etapas de eliminación de impurezas) para eliminar elementos no deseados. siendo precipitado como carbonato de litio. SRC ha trabajado con compañías en Canadá, Australia y Estados Unidos para recuperar litio de espodumeno, lepidolita, petalita, esmectita, ilita, pegmatita y otros minerales de roca dura que contienen litio y depósitos de arcilla.
Además de probar y optimizar los propios procesos de recuperación de litio de las compañías mineras, nuestro equipo de Minería y Minerales también está desarrollando su propia recuperación de litio más selectiva y rentable de la tecnología de salmuera para superar los desafíos del proceso tradicional de recuperación de litio.
La implementación exitosa de esta tecnología de recuperación selectiva reducirá significativamente el costo de producción de litio, tanto de capital como operativo, y facilitará la recuperación y producción de litio de calidad de batería.
Las salmueras tienen el potencial de proporcionar recursos importantes para el litio en el futuro. A medida que la industria crezca, habrá nuevos desafíos y oportunidades que requerirán métodos y procesos innovadores para ayudar a las compañías mineras a obtener de forma sostenible más valor de sus salmueras.
