Por décadas, a produção comercial de lítio dependia de fontes de minério mineral como o espodumênio, a petalita e a lepidolita. No entanto, extrair o lítio de tais fontes é significativamente mais caro do que extrair o metal das salmouras contendo lítio. Na verdade, estima-se que o custo da extração de lítio de rochas duras seja o dobro do custo de produção de salmouras, explicando por que a maioria dessas fontes está sendo excluída do mercado desde o início dos anos 2000.
As salinas podem ser descritas como reservatórios subterrâneos que contêm altas concentrações de sais dissolvidos, como lítio, potássio e sódio. Estes são geralmente encontrados abaixo da superfície dos leitos secos, conhecidos como salgados.
O lítio é processado a partir de salmoura, espodumênio e argila.
Processamento De Salmoura
Para extrair o lítio das salmouras, as águas ricas em sal devem primeiro ser bombeadas para a superfície em uma série de lagoas de evaporação onde a evaporação solar ocorre ao longo de vários meses. Como as salinas salinas ocorrem naturalmente em altas altitudes - e em áreas de baixa pluviosidade - a evaporação solar é um método ideal e econômico para a precipitação de sais.
O potássio costuma ser colhido pela primeira vez nos primeiros tanques, enquanto as lagoas mais recentes têm concentrações cada vez mais altas de lítio. As salmouras econômicas de fonte de lítio normalmente contêm desde algumas centenas de partes por milhão de lítio até mais de 7.000 ppm.
Quando o cloreto de lítio nas lagoas de evaporação atinge uma concentração ótima, a solução é bombeada para uma planta de recuperação onde a extração e a filtragem removem qualquer boro ou magnésio indesejados. É então tratado com carbonato de sódio (carbonato de sódio), precipitando assim carbonato de lítio. O carbonato de lítio é filtrado, seco e pronto para entrega.
Salmouras residuais em excesso são bombeadas de volta para o salar.
O carbonato de lítio é um pó branco estável, que é um intermediário chave no mercado de lítio porque pode ser convertido em sais e químicos industriais específicos, ou processado em metal lítio.
Processamento De Spodumene
Em contraste com as fontes salinas, a extração de lítio a partir do espodumênio e outros minerais requer uma ampla gama de processos hidrometalúrgicos.
A Galaxy Resources, que explora as minas de espodumênio na Austrália, por exemplo, esmaga e aquece o minério em um forno rotativo de calcinação para converter a fase de cristal de lítio de alfa para beta (um processo conhecido como decrepitação ). Isso permite que o lítio presente no minério seja deslocado pelo sódio. O concentrado de espodumeno resultante é resfriado e moído em um pó fino antes de ser misturado com ácido sulfônico e torrado novamente. Um sistema de filtro de espessante separa os resíduos do licor concentrado, enquanto a precipitação remove magnésio e cálcio desta solução.
Finalmente, o carbonato de lítio é adicionado e carbonato de lítio é cristalizado, aquecido, filtrado e seco como 99% de carbonato de lítio puro.
Processamento De Argila
Uma ampla variedade de abordagens é possível para extrair o lítio das argilas.
A escolha de qual abordagem seguir depende da natureza da matéria-prima específica que está sendo considerada. Embora muitos processos de extração de lítio tenham sido utilizados, a maioria dos processos atuais foi desenvolvida para matérias-primas de pegmatita e pode não ser completamente eficaz para a extração de lítio de material de alimentação de argila. Os estudos do Departamento de Minas investigaram o assado de cal e gesso para a extração de lítio a partir do espodumênio e da ambligonita.
As técnicas que estão sendo exploradas para extrair o lítio das argilas incluem desagregação de água, tratamento hidrotérmico, lixiviação ácida, lixiviação ácida, lixiviação de água de torrefação alcalina, lixiviação de água de torrefação com sulfato, lixiviação de água de torrefação e lixiviação de água de torrefação com múltiplos reagentes . No entanto, apesar dos testes, a argila ainda não provou ser viável e não está sendo feita comercialmente.
No final, a extração de lítio da salmoura é barata, mas lenta, o espodumênio é caro, mas rápido, e a argila ainda não é comercialmente comprovada em escala. Há novas tecnologias disruptivas de extração de lítio sendo analisadas (incluindo lixiviação, extração por solventes, extração geotérmica e eletrólise), mas as descobertas são inconclusivas demais para serem usadas comercialmente.
Transformando lítio em metal
A conversão de lítio em metal é feita em uma célula eletrolítica usando cloreto de lítio.
O cloreto é misturado com cloreto de potássio em uma proporção de 55 por cento de cloreto de lítio para 45 por cento de cloreto de potássio, a fim de produzir um eletrólito eutético fundido. Cloreto de potássio é adicionado para aumentar a condutividade do lítio enquanto reduz a temperatura de fusão.
Quando fundido e eletrolisado a cerca de 450 ° C, o cloro gasoso é liberado, enquanto o lítio fundido sobe para a superfície do eletrólito, coletando em caixas de ferro fundido . O lítio puro produzido é envolto em cera de parafina para evitar a oxidação. A relação de conversão de carbonato de lítio para metal de lítio é de cerca de 5,3 a 1.
Produção Global de Lítio
Embora o Chile e a Austrália sejam as maiores fontes de lítio do mundo, os EUA, a Argentina e a China também são grandes produtores. O mercado de lítio é fortemente dominado por quatro empresas: Sociedad Química e Mineradora do Chile (Chile), Talison (Austrália), Chemetall (Alemanha) e FMC (EUA). O carbonato de lítio é geralmente vendido em contratos de três a cinco anos de mineradoras para refinadores, incluindo os listados acima, que produzem e comercializam produtos químicos a jusante e lítio-metal.
Em 2017, a produção mundial (arredondada) de lítio (excluindo a produção dos EUA) foi de 43 mil toneladas métricas.