Optimización de la extracción de litio desde alfa-espodumeno con bifluoruro de amonio

G.D.ROSALES; M.R ESQUIVEL; A.C. RESENTERA; M.H.RODRIGUEZ

Ciudad de Mendoza

Jornada; XXVI Jornadas de Investigación de la UNCuyo; 2020

Universidad Nacional de Cuyo

En la actualidad, el litio es considerado un elemento crítico a nivel mundial debido a sus amplias aplicaciones en tecnologías de almacenamiento de energía. La "seguridad del suministro de litio" es una de las principales prioridades para las empresas de tecnología, debido al creciente consumo de dispositivos electrónicos móviles, vehículos híbridos y eléctricos y las políticas de adopción de sistemas de almacenamiento de energía en diferentes países. Se espera que la producción mundial sea insuficiente en los próximos años, razón por la que las fuentes minerales se han posicionado competitivamente en el mercado. El α-espodumeno (4-8.03% Li2O) es el principal mineral considerado para la extracción de Li. El único proceso industrial para el procesamiento de este mineral es la digestión con ácido sulfúrico concentrado. El mineral se calcina a 1100°C para generar un cambio de fase (β-espodumeno) y, luego, se digiere con H2SO4 concentrado a 250°C. Las principales desventajas de esta metodología son el alto consumo de energía y que sólo se utiliza el 5% del mineral, generando gran cantidad de pasivos ambientales [1]. Este trabajo describe un nuevo método para la extracción de Li desde α-espodumeno mediante con NH4HF2 a baja temperatura. Los parámetros operativos del proceso de tratamiento térmico (temperatura, relación molar de α-espodumeno/NH4HF2 y tiempo de reacción) son analizados y modelados mediante cuadrados mínimos para maximizar la extracción de Li.El mineral fue mezclado con NH4HF2 en diferentes proporciones molares (1:10.5 a 1:21, respectivamente). Las muestras se trataron en un horno equipado con un sistema de recuperación de gas a 2°C/min, entre 100 y 170°C, para tiempos de reacción de 60 a 120 min. Los productos obtenidos se lavaron con agua, para separar el NH4HF2 sin reaccionar y los fluorosilicatos de amonio generados. Luego, los sólidos se lixiviaron con 100 mL de H2SO4 al 10% v/v para disolver el Li extraído. Los sólidos se secaron y caracterizaron por XRD, y el Li se determinó en los lixiviados por fotometría de llama.Los resultados del análisis ANOVA mostraron que el modelo cúbico es significativo (R2 predicho = 0,9616) y permitieron obtener una ecuación matemática del sistema que permite predecir la extracción de litio. Se obtienen valores de extracción de Li del 99% con una relación molar de α-espodumeno: NH4HF2 de 1:17,5 a 155°C durante 120 min. Además, el licor de lixiviación en agua se puede evaporar para obtener (NH4)3SiF7 como subproducto. Estos se pueden utilizar directamente en la síntesis de zeolitas mesoporosas o sílice amorfa.