Procesos de Obtencin del Litio en ChileRoberto Daz, Javiera Gutirrez, Romina Saavedra

Universidad de ChileFacultad de CienciasCarrera Qumica AmbientalQumica y Desarrollo Nacional 2013

Reservas conocidas en el Salar de Atacama: 4.3 x 106 toneladas; 40 % de las reservas de inters econmico 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

Chile: Principal productor de Litio en el Mundo

Usos del litio

Carbonato de litio: Manufactura de vidrios, Produccin de esmaltes para cermicas, Produccin de aluminio metlico, Tratamiento de desordenes mentales.Hidrxido de litio: Fabricacin de grasas lubricantes de usos mltiples, Obtencin de litio metlico, Absorbente de CO2 en vehculos espaciales y submarinos, Bromuro de litio Catalizador en la fabricacin de polmeros orientados utilizados en la industria del caucho, Control de humedad de gases, Preparacin de sedantes nerviososBromuros y cloruro de litio Acondicionamiento de aireFluoruro de litio Aleaciones y soldaduras especiales, metalurgia del aluminio.Cloruro de litio Aleaciones, soldaduras especiales y otros fundentes, Obtencin de litio metlico

Demanda Histrica de Litio

Demanda Potencial de Litio

Demanda Potencial de Litio

Actualmente se estima una capacidad de produccin en 155.000 ton. de LCE aprox.

Considerando planes de expansin anunciados, se estima para el 2025 una capacidad de produccin de 250.000 ton. aprox.

Fuentes de obtencin El litio contenido en el agua de mar es muy escaso, su contenido es de 0,1 partes por milln, 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 caa de azcar. Tambin se halla en las aguas de ciertos manantiales, considerados hace algn tiempo eficaces contra el reumatismo y la gota.

Fuentes de obtencin

El contenido de litio de la corteza terrestre ha sido estimado en 65 partes por milln. Aproximadamente 145 minerales existentes en ella contienen litio, pero slo algunos lo poseen en cantidades comerciales:El litio se obtiene de dos fuentes principales:Yacimientos en vetas.Salmueras naturales.

Formas de extraccin de LitioCarbonato de litio (la principal)

Hidrxido de litio

Bromuro de litio

Cloruro de litio

Fluoruro de litio

El Salar de Atacama, es el salar ms importante en cuanto a concentracin 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. Ubicacin geogrficaSalar de AtacamaEl 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 depsito salino del pas, con una superficie alrededor de 3000 km2.La cuenca del Salar de Atacama, es lejos la mayor fuente productora de materiales de valor comercial.

Ubicacin geogrficaSalar de Atacama

Ubicacin geogrficaSalar de Atacama:Foto Satelital

Procesos de extraccin para LitioEl carbonato de litio, es el compuesto base ms importante entre las sales de Li, su demanda representa el 60% de los productos de Li. La obtencin del carbonato, a partir de estas salmueras podra resumirse en dos etapas:Concentracin de las soluciones, mediante pozas de evaporacin solarTratamiento de la salmuera concentrada en planta qumicaA continuacin se muestran los procesos de Extraccin de Litio del Salar de Atacama

Procesos de extraccin para LitioPara extraer hidrxido de litio (LiOH) se requiere de carbonato de litio.El cloruro de litio (LiCl) se obtiene a partir de la reaccin de LiOH o carbonato de litio con cido clorhdrico dependiendo de si se requiere de alta pureza o de nivel tcnico.

Li2CO3+ 2HCI 2LiCl + H2O + CO2LiOHH2O + HCI LiCl + 2H2O

La minera del litio forma parte del modelo de extraccin de recursos naturales, aunque a diferencia de su prima hermana la minera metalfera a gran escala, no comparte la voladura de montaas ni el uso masivo de explosivos y cianuro. Pero s las une el aspecto ms cuestionado en los ltimos aos: uso monumental de agua, en una regin de extrema sequa.

La contaminacin del aire, del agua y de los suelos en la extraccin del litio es generalmente una gran preocupacin. Se necesitan enormes cantidades de qumicos txicos, carbonato de sodio, bases y cidos para procesar el litio. El escape de dichos qumicos por medio de la lixiviacin, derramamiento o emisiones atmosfricas pone en peligro a comunidades y al ecosistema.

Litio y su efecto en el medio ambiente

Por cada tonelada de litio extrada se evaporan alrededor de dos millones de litros de agua, clara evidencia de que la minera del litio en salares es una minera del aguaSe ver afectada la superficie de la costra del salar, porque la obtencin del mineral implica la construccin de piletas de evaporacin que, en conjunto, pueden sumar entre 300 y 600 hectreas 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

Litio y su efecto en el medio ambienteExisten diferentes formas de obtener litio, dependiendo de donde se obtenga el litio son los contaminantes que se generarn. La extraccin de LiOH genera emisiones atmosfricas en su etapa de construccin y residuos lquidos y slidos.Para la extraccin LiCl se generarn residuos slidos (sulfato de Bario, Oxalato de Calcio y ayuda filtrante) y se generar material particulado (por caldera que emite vapor de agua y por la salida del sistema lavador de gases comn a los reactores disolvedores y estanques de almacenamiento de cido clorhdrico)

FUENTES DE EMISIN ATMOSFRICA - ETAPA DE OPERACIN PARA PLANTA DE LiOH, SQM SALAR S.A.FUENTECONTAMINANTESDESCRIPCINTIPO1. Caldera.Combustin de gas natural o gas licuado (combustible en caso de desabastecimiento en el suministro de gas natural).MP10, SO2, NOX2. Secador.Combustin de gas natural o gas licuado (combustible en caso de desabastecimiento en el suministro de gas natural).MP10, SO2, NOX3. Manejo de hidrxido de litio monohidratado.Manejo y envasado de hidrxido.MP104. Manejo de cal.Manejo, carga y descarga de cal.MP105. Hidratado de cal (proceso de apagado de cal viva).Emisiones de particulado durante la mezcla de CaO y agua.MP106. Transporte de materias primas, insumos, productos y basuras domsticas.Trnsito de vehculos.Las emisiones se considerarn despreciables, dado que se usarn caminos pavimentados.7.-Transporte del personal de operacinTrnsito de vehculos.Las emisiones se considerarn despreciables, dado que se usarn caminos pavimentados.MP10: Material particulado respirable.SO2: Dixido de azufre.NOX: Oxidos de nitrgeno.

DESCARGAS DE EFLUENTES LQUIDOS PLANTA DE LiOH, SQM SALAR S.A.Identificacin de la fuente de descargaEtapa del proyecto o actividadVolumen o caudal de la descarga (m3/dia) (1)Duracin de la descargaFrecuencia de la descargaAguas servidas (baos qumicos) (2)Etapa de construccin < 0,6 (3)12 mesesDiariaPurga del sistema de centrifugacin del hidrxido de litio (piscina de descarte)Etapa de operacin1,08 a 1,6225 aosDiariaPurga de la solucin de lavado de equipos (piscina de descarte)Etapa de operacin0,45 a 0,6825 aosDiariaAguas servidas (instalaciones sanitarias existentes) (2, 4)Etapa de operacin6,425 aosDiaria(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.

GENERACIN DE RESIDUOS SLIDOS PLANTA DE LiOH, SQM SALAR S.A.Identificacin del residuoEtapa del proyecto o actividadCantidad de residuos (1)Destino de los residuos generadosTipo de manejo de los residuos generadosResiduos inertes de construccinEtapa de construccin< 10 m3/semanaVertedero municipal de AntofagastaTransporte en camionResiduos industriales slidosEtapa de construccin< 25 m3/semanaOtras construcciones (reciclables) y Vertedero municipal de Antofagasta (no reciclables)Transporte en camionResiduos solidos domesticosEtapa de construccin< 75 kg/dia (2)Vertedero municipal de AntofagastaTransporte en camionResiduos solidos domesticosEtapa de operacin48 kg/dia (3)Vertedero municipal de AntofagastaTransporte en camionTorta de descarte (4)Etapa de operacin34 a 51 ton/diaPoza de descarteTransporte en camion(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 CaCO3, 35% de agua y trazas de tierra filtrante.

Legislacin Aplicada al ProcesoLey de bases ambientales 19300

Decreto Ley N2886 (1973)

Ley N18.097 Orgnica Constitucional de Concesiones Mineras y el nuevo Cdigo de Minera (1983)

Rol del Estado ChilenoEst relacionado al inters histrico del Estado por los materiales radiactivos en el pas.El Litio es usado para obtener energa nuclear por procesos de fisin y fusin, 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 inters nacional y no puede ser explotado.

Conclusiones y sugerencias *La extraccin del litio es un proceso que requiere de una fiscalizacin ms minuciosa por parte del estado para el desarrollo del proyecto, pues los impactos que se generan no son menores.

*Las actividades de explotacin deben ser reguladas con el fin de conservar los salares de nuestro pas.

*El Litio es un mineral con una gran importancia a nivel mundial, sobre todo en la actualidad, dado el desarrollo tecnolgico, que depende en parte de este mineral.

*Por lo anterior, se espera que la demanda de Litio de aqu al 2025 siga aumentando

Conclusiones y sugerencias *La explotacin y utilizacin de este mineral est muy ligada a la generacin de tecnologa ms limpia y a la disminucin del uso de los combustibles fsiles