¿Cómo se obtiene Litio? Opción I. Roca.
Summary
TLDREl script del video aborda la metalurgia extractiva de litio, destacando su importancia en México debido a los recientes descubrimientos en Bacadéhuachi. Se describe el proceso de extracción de litio, tanto a partir de minerales como de salares, y se detalla la transformación de espolones a través de etapas químicas hasta obtener litio metálico. El litio se utiliza en medicamentos, aleaciones y baterías, y se proyecta su uso en vehículos eléctricos. El video, realizado por expertos, promueve la educación en metalúrgica para mejorar México y el mundo.
Takeaways
- 🌟 La metalurgia extractiva de litio es de gran importancia para México debido a la reciente divulgación de depósitos en Bacadéhuachi, que podrían producir 35 mil toneladas de carbonato de litio anualmente.
- 📍 Los depósitos de litio, como los graníticos y espolímes, son importantes y contienen minerales como el espolumeno, apatita y lepidolita, que son ricos en litio.
- 💎 Los minerales con una concentración de litio del 0.28% en peso son constituidos principalmente por feldespato, cuarzo, mica y otros minerales que contienen silicatos y metales como el aluminio, hierro y calcio.
- 🌍 Las áreas geográficas específicas, como los salar, son depósitos de sales donde se concentran sales por ciclos de lluvia y evaporación, resultando en altas concentraciones de compuestos que facilitan la obtención de litio.
- 🛠 La obtención de litio puede realizarse a través de dos vías principales: a partir de minerales en depósitos de pegmatitas y a partir de salar, siendo la segunda una opción más económica en la actualidad.
- 🔬 El proceso de obtención de litio a partir de minerales incluye la trituración, molienda, separación de componentes, flotación, calentamiento y reacción con ácido sulfúrico para obtener sulfato de litio.
- 🔄 La conversión del sulfato de litio a carbonato de litio se realiza mediante la adición de carbonato de calcio y posterior precipitación con carbonato de sodio, y luego se transforma en cloruro de litio mediante la adición de ácido clorhídrico.
- ⚙️ El cloruro de litio se procesa electrolíticamente para obtener litio metálico, utilizando una célula electrolítica con cátodos de acero y anodos de grafito, en un electrolito de sales fundidas.
- 🔋 El litio metálico resultante se usa en una variedad de aplicaciones, incluyendo medicamentos, aleaciones de aluminio litio, en la aviación y en baterías de dispositivos electrónicos, así como en baterías de vehículos eléctricos del futuro.
- ♻️ La producción de litio debe ser cuidadosamente gestionada para evitar el contacto entre el cloro gaseoso y el litio metálico, que puede resultar en una reacción exotérmica y potencialmente explosiva.
- 📈 El proceso de extracción y producción de litio es crítico para el desarrollo de tecnologías新兴能源, como las baterías de iones de litio, que son fundamentales para la transición energética y la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero.
Q & A
¿Qué es la metalurgia extractiva de litio y por qué es importante para México?
-La metalurgia extractiva de litio es el proceso de extraer litio de sus depósitos minerales. Es importante para México debido a la divulgación de depósitos en Bacadéhuachi, que podrían generar 35 mil toneladas de carbonato de litio al año.
¿Cuáles son los minerales principales que contienen litio y cómo se extrae el litio a partir de ellos?
-Los minerales principales que contienen litio son la espolumena y la petalita. El litio se extrae a través de un proceso que incluye la trituración, molienda, separación de componentes, calentamiento, reacción con ácido sulfúrico y posterior lixiviación con agua caliente para obtener sulfato de litio.
¿Qué son los salar y cómo se relacionan con la obtención de litio?
-Los salar son depósitos de sales con características geográficas específicas donde, a través de ciclos de lluvia y evaporación, se concentran sales que contienen litio. La obtención de litio de salar es más económica debido a la alta concentración de compuestos de litio.
¿Cómo se transforma la espolumena alfa en espolumena beta y por qué es importante este cambio?
-La espolumena alfa se transforma en espolumena beta al calentarse a temperaturas entre 950 y 1000 grados centígrados. Este cambio es importante porque la espolumena beta es más susceptible a reaccionar con ácido sulfúrico, lo que facilita la extracción de litio.
¿Cuál es el rol del ácido sulfúrico en el proceso de extracción de litio?
-El ácido sulfúrico se utiliza para reaccionar con la espolumena beta, lo que permite la posterior lixiviación con agua caliente y la obtención de sulfato de litio.
¿Cómo se purifica la solución de sulfato de litio antes de obtener el carbonato de litio?
-La solución de sulfato de litio se purifica mediante una serie de pasos que incluyen la eliminación de impurezas y la adición de carbonato de calcio para neutralizar el exceso de ácido, lo que resulta en la precipitación de carbonato de litio.
¿Cómo se obtiene el cloruro de litio a partir del carbonato de litio?
-El carbonato de litio se reacciona con ácido clorhídrico para obtener cloruro de litio, el cual se cristaliza y se seca para tenerlo en estado sólido.
¿Qué es el proceso de electrolisis y cómo se utiliza para obtener litio metálico?
-La electrolisis es el proceso de descomposición de un compuesto mediante corriente eléctrica. En el caso del cloruro de litio, se disuelve en una sal fundida y se aplica corriente eléctrica para obtener litio metálico en los electrodos de acero.
¿En qué aplicaciones se utiliza el litio metálico una vez obtenido?
-El litio metálico se utiliza en medicamentos, aleaciones de aluminio litio, en la aviación y actualmente en las baterías de dispositivos electrónicos, con potenciales aplicaciones futuras en baterías de automóviles eléctricos.
¿Cómo se evitan los riesgos ambientales y de seguridad asociados con la producción de litio metálico?
-Se evitan los riesgos mediante el control de temperaturas, la optimización del proceso para minimizar la corrosión de los electrodos, y la prevención del contacto entre cloro gaseoso y litio metálico para evitar reacciones exotérmicas y explosiones.
Outlines
🌟 La Metalurgia Extractiva de Litio en México
El primer párrafo aborda la importancia de la metalurgia extractiva de litio para México, destacando los depósitos encontrados en Bacadéhuachi como un yacimiento significativo con el potencial de producir 35 mil toneladas de carbonato de litio anualmente. Se presenta el proceso de obtención de litio a partir de los principales minerales, como la espolumena, y se mencionan las áreas geográficas con mayor concentración de litio, como el Cinturón Montañoso Kings Mountain en EE.UU. y Greenbushes en Australia. Se describen los minerales con alto contenido de litio, como la espolumena y la lepidolita, y se explica cómo la apariencia y composición química de estos minerales influyen en su viabilidad para la explotación. Además, se menciona el proceso de obtención de litio tanto de minerales como de salares, con un enfoque en los métodos físicos y químicos involucrados en la separación y purificación de los componentes.
🔬 Proceso de Obtención de Litio a Partir de Minerales
El segundo párrafo se centra en el proceso detallado de obtención de litio a partir de minerales. Comienza con la trituración y molienda de la espolumena, seguida de la separación de componentes mediante métodos físicos como hidrociclones y flotación. Luego, se describe el calentamiento de la espolumena para inducir una transformación de fase, la reacción con ácido sulfúrico para obtener sulfato de litio, y la posterior purificación hasta obtener carbonato de litio. Seguidamente, se detalla la conversión de carbonato a cloruro de litio, su cristalización y la obtención de litio metálico a través del proceso electrolítico. El párrafo también incluye explicaciones sobre la estructura atómica de la espolumena en fases alfa y beta, y cómo esto afecta la reacción con ácidos y la movilidad del litio. Además, se discuten los desafíos de la purificación, como la eliminación de impurezas y la optimización de la temperatura para mejorar la eficiencia del proceso.
🚀 Aplicaciones del Litio y Consideraciones Ambientales
El tercer párrafo cubre las aplicaciones del litio en diversos campos, incluyendo medicamentos, aleaciones, la industria aeronautica y las baterías de dispositivos electrónicos y automóviles eléctricos. Se destaca la importancia del litio en el desarrollo de tecnologías de energía limpia y sostenible. Además, se mencionan las consideraciones ambientales asociadas con la producción de litio, como la generación de cloro gaseoso y la necesidad de evitar el contacto entre cloro y litio metálico para prevenir daños ambientales y riesgos de explosión. Se describe el proceso electrolítico en detalle, incluyendo la composición de la sal fundida, los materiales utilizados en la celda y las medidas de seguridad para garantizar la eficiencia y seguridad del proceso. Finalmente, se hace un llamado a la educación y la ciencia para mejorar México y el mundo a través del avance en la metalurgia del litio.
Mindmap
Keywords
💡Metalurgia extractiva de litio
💡Yacimiento de litio
💡Carbonato de litio
💡Espolumena
💡Fases alfa y beta
💡Sulfato de litio
💡Carbonato de calcio
💡Electrolítica
💡Cloruro de litio
💡Baterías de iones de litio
💡Salar
Highlights
La metalurgia extractiva de litio es un tema importante y actual para México debido a la divulgación de depósitos en Bacadéhuachi.
El yacimiento de Bacadéhuachi tiene la posibilidad de producir 35 mil toneladas de carbonato de litio al año.
El proceso más común de obtención de litio a partir de los principales minerales es presentado en el video.
Las pegmatitas son importantes depósitos de litio, estaño, tantalio y otros minerales.
Los minerales con mayor concentración de litio son espolón y petalita, constituidos por alúmina, silicatos de litio con otros metales.
La espolumena y petalita son los minerales de mayor contenido de litio, lo que hace su explotación viable.
La obtención de litio se hace por dos vías: a partir de minerales en depósitos de pegmatitas y de salares.
Los salares son depósitos de sales con características geográficas específicas, donde sales son concentradas por ciclos de lluvia y evaporación.
La obtención de litio de salares es más barata, pero también se hace industrialmente a partir de minerales.
Se presenta un esquema simplificado de la obtención de litio, enfocando en la exposición de litio obtenida de la mina.
La espolumena se calienta a temperaturas entre 950 a 1000 grados centígrados para provocar un cambio de fase alfa a beta.
La estructura atómica de la espolumena alfa es mono-clínica y la beta es de dragón, lo que afecta la reacción con ácidos.
La espolumena beta se mezcla con ácido sulfúrico para obtener sulfato de litio a través de una reacción química.
El sulfato de litio se purifica y se reacciona con carbonato de calcio para obtener carbonato de litio.
El carbonato de litio se transforma en cloruro de litio por medio de la adición de ácido clorhídrico.
El cloruro de litio se somete a un proceso electrolítico para obtener litio metálico.
El litio metálico obtenido se aplica en medicamentos, aleaciones de aluminio litio, en la aviación y en baterías de dispositivos electrónicos.
Se proyecta que el litio se usará en las baterías de autos eléctricos en el futuro.
El video resume el proceso de obtención de litio y sus aplicaciones en un esquema simplificado.
Transcripts
[Música]
la metalurgia extractiva de litio es un
tema importante y actual para gméxico
por la divulgación de los depósitos
encontrados en bacadéhuachi son ahora el
yacimiento tiene la posibilidad de dar
35 mil toneladas de carbonato de litio
al año por esta razón exponemos el
proceso más común de obtención de litio
a partir de uno de los principales
minerales la expo lumen a este vídeo es
realizado por el doctor jesús israel
barraza fierro y la maestra etzel
castelo deja un comentario suscríbete al
canal y da aplica en la campana sigue
nuestras redes sociales y conocen más
detalles de la ciencia en metalúrgica
recuerda educación para mejorar méxico y
el mundo las temáticas graníticas son
importantes depósitos de litio estaño
tantalio entre otros las temáticas con
mayor concentración de litio
0.28 por ciento en peso están
constituidas por exponen a un mineral
con alta ley de litio feldespato cuarzo
mica y otros minerales como fosfatos de
carbono manganeso fierro en zonas de
norteamérica el feldespato son rocas
compuestas por aluminio silicatos
potasio calcio y bario
el cuarzo es un mineral cristalino de
óxido de silicio mientras las nicas son
rocas que se exfolia en láminas y son
constituidas por silicatos de aluminio
hierro y calcio la moscovita es un
ejemplo de mica rocosa
los porcentajes mostrados del lado
izquierdo de la diapositiva son del
cinturón montañoso kings mountain en los
eeuu de américa mientras que el del lado
derecho son de green boxers australia
una de las minas más conocidas de litio
en el mundo mucha investigación ha sido
realizada del sitio los minerales con
litio de mayor interés son la expo lumen
ap talita lípido lita abrigo nita tree
filita seewald y taio group tita la
mayoría son alúmina pto silicatos de
litio con otros metales además los loros
e hidróxidos pueden ser parte de los
aviones en los minerales la apariencia y
composición química de la expo de mena y
p talita son mostradas estos dos
minerales son los de mayor contenido de
litio así que su explotación es mente
viable la forma y composición química de
otros minerales con una ley de litio
menor a los mencionados son mostrados
estas son le pido lee está amplio bonita
y script y está las temáticas con estos
minerales serán en un futuro minas
económicamente viables de litio cuando
el consumo sea mayor y los recursos
mineros se vayan agotando la obtención
de litio se hace actualmente por dos
vías la primera es de minerales en
depósitos de pec matitas y la segunda de
salares los solares son depósitos de
sales con características geográficas
específicas el agua de lluvia ha
arrastrado por muchos años sales que van
siendo concentradas en un lugar dichas
sales se concentran por los ciclos de
lluvia y evaporación en época de sequía
el salar tiene alta concentración de
compuestos por lo que el agua en el
lugar ya no es potable actualmente la
obtención de litio es más barata de
salares pero la vía mineral también es
hecha de forma industrial este vídeo
trata acerca de la explotación de litio
a partir de la espol humana pero es
importante mencionar la otra vía se
presenta un esquema simplificado de la
obtención de litio el cual una de las
dos vías de materia prima al proceso es
po domina y salares
enfocando la exposición en la temática
de litio estás obtenida de la mina
triturada y molida después empieza la
separación de componentes a través de
métodos físicos como los hidro ciclones
meza wilfred o helú triador es en este
punto la expo de mena se concentra por
flotación la espol humana pasa a ser
calentada a temperaturas entre 950 a
1.000 grados centígrados para propiciar
un cambio de fase de alfa a beta la fase
beta es susceptible a reaccionar con
ácido sulfúrico para que posteriormente
una lixiviación con agua caliente era
posible obtener sulfato de litio esta
solución es purificada en una serie de
pasos que conducen a obtener carbonato
de litio el carbonato de litio se hace
reaccionar con ácido clorhídrico
después al cloruro de litio se
cristaliza para tenerlo en estado sólido
por último el cloruro de litio se
disuelve en una sal fundida y con la
aplicación de corriente eléctrica el
litio metálico líquido se obtiene en
electrodos de acero les pone un vena
concentrada después de la flotación se
calienta de 950 a 1.000 grados
centígrados el objetivo es cambiar la
estructura atómica del material de
alphabet a la transición ocurre a 1000
grados centígrados sin embargo las
impurezas cambian la temperatura y
transformación la expo lumen a alfa
tiene una estructura atómica mono
clínica mientras les puedo un mena beta
tiene una estructura de dragón a la
estructura mono clínica de la espuma en
alfa es más compacta que la beta los
átomos de litio están rodeados por
cadenas de aluminio silicatos con una
coordinación de 6 y enlaces con oxígeno
el castellón de aluminio está dentro del
octa euros
el punto amarillo en la figura de la
izquierda también tiene una coordinación
de 6 con átomos de oxígeno además como
se ve los átomos de litio están en medio
de dos planos de silicatos los puntos
azules tienen tetraedros de silicio por
arriba y por abajo esto último da mucha
estabilidad a la expo lumen alfa al
ataque por ácidos
la estructura de dragón al de la espol
humana beta tiene átomos de litio
rodeado por 5 alúmina 2 silicatos en
forma de tetraedros y una coordinación
de 54 enlaces con átomos de oxígeno y 1
con litio el número de coordinación de
los átomos de aluminio es 4 porque ahora
está dentro de tetraedros puntos
amarillos en la figura de la derecha
el cambio de aluminio dentro de un
arreglo o cta hedrick o en la estructura
alfa aún no te trae trico en la
estructura beta va acompañado con la
formación de gran espacio intersticial
que a su vez incrementa la movilidad de
litio los canales creados por el espacio
intersticial permiten el intercambio
entre el ion hidronew y litio positivo
en la espol humana beta la expo domina
beta es mezclada con ácido sulfúrico
entre 200 y 300 grados centígrados la
reacción química es mostrada en la
diapositiva el exceso de ácido sulfúrico
es separado para después cristalizarlo
salúm innatos silicatos hidratados y el
sulfato de litio en sólido los alúmina
tos silicatos son insolubles en agua
mientras que el sulfato de litio si es
soluble el exceso de ácido sulfúrico es
necesario por la existencia de impurezas
y por la formación de sulfato de litio
sólido que limita la velocidad del
proceso la formación de un intermediario
soluble reduce el componente de difusión
la reacción química es mostrada en la
parte baja de la diapositiva el
intermediario es el hidrógeno
del litio al producto de la reacción
entre la expo lumen y ácido sulfúrico
posterior de la cristalización se le
agrega agua entre 50 y 90 grados
centígrados los alúmina tos silicatos
hidratos son separados por filtración y
a la solución con sulfato de litio
disuelto se le agrega carbonato de
calcio para neutralizar el exceso de
ácido la reacción química es mostrada en
la parte baja de la diapositiva de un ph
muy ácido se llega entre 6 y 6.5
impurezas de hierro magnesio y calcio
son originadas desde el mineral con los
feldespatos micas y la adición de
calcina para neutralizar al agregar
hidróxido de sodio el ph de 6.5 ir a uno
básico y los elementos hierro magnesio y
calcio precipitarán como carbonatos el
diagrama termodinámico de ph y presión
de dióxido de carbono muestra como los
carbonatos de las impurezas tienen
varios órdenes de magnitud menos que el
carbonato de litio que se traduce como
una sola bilidad mucho menor este
diagrama está a 25 grados centígrados
diagrama solo tienen la finalidad de
exponer como la solubilidad es del
carbonato de hierro y carbonato de
calcio están muy cercanas a 25 grados
centígrados algo que era difícil de
observar en la diapositiva anterior una
vez eliminados las impurezas se obtiene
carbonato de litio sólido esto se logra
con la adición de carbonato de sodio a
la solución y se precipita carbonato de
litio se filtra y se seca la reacción
química de precipitación se muestra en
la diapositiva el carbonato de litio es
transformado a cloruro de litio por
medio de la adición de ácido clorhídrico
la reacción se muestra en la diapositiva
el agua es evaporada y se obtiene
cloruro de litio sólido el cual se muele
para tener partículas de tamaños
específicos dirigido a transformar el
cloruro de litio en litio metálico la
recuperación del litio a partir de su
cloruro se hace en una célula
electrolítica un bosquejo de las celdas
se presenta en la diapositiva los
cátodos son de acero los nuevos de
grafito el electrolito es una sal
auténtica de cloruro de litio cloruro de
potasio y el contenedor de la sal
fundidas de acero el refractario es de
carbono en la base celda donde se tienen
elementos resistivos para calentar la
sal todo está envuelto por ladrillo para
mantener la energía calorífica el litio
metálico flota por encima de la sal
fundida para ser recolectado y puesto en
lingoteras por otro lado el cloro
gaseoso sale por la parte superior de la
cuba electrolítica la reacción de
reducción de litio con carga 1 más a
litio metálico se muestra en la parte
superior de la diapositiva la reacción
de oxidación de cloruro a cloro se
expone en la parte media de la
diapositiva la composición química de
sal fundida ese 60% mol cloruro de litio
40% cloruro de potasio y la temperatura
de operación es de 500 grados
centígrados el cloruro de litio se debe
alimentar seco y el contacto entre cloro
gaseoso y litio metálico debe ser
evitado la generación de cloro gaseoso
produce daño ambiental y peligro de una
reacción muy exotérmica entre el litio
metálico y cloro si llegan a estar en
contacto cada kilogramo de litio
producido es acompañado con 5 kilogramos
de cloro la celda consume 4000 amperes
punto 5 volts por kilogramo de litio
teóricamente pero el voltaje en realidad
puede llegar a los 12 volts por la
resistencia de la sal y los electrodos
la celda tiene un volumen pequeño de 3
metros cúbicos cabe recalcar evitar el
contacto entre cloro y litio metálico ya
que se puede ocasionar una explosión la
temperatura de la cuba tiene que ser
optimizada porque la diferencia de
potencial de descomposición de cloruro
de litio decrece pero la corrosión de
los nodos de grafito aumenta lo cual
conlleva mayor consumo de energía
eléctrica los reactivos para la sal
fundida deben ser de alta por ese 99% y
reemplazarse periódicamente el litio
obtenido es aplicado en medicamentos
aleaciones aluminio litio usadas en la
aviación y en la actualidad en las
baterías de dispositivos electrónicos
para un futuro se dice que se usará en
las baterías de autos eléctricos se
vuelve a presentar el esquema
simplificado de la obtención de litio
como resumen de este vídeo deja un
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la ciencia metalúrgica
educación para mejorar méxico y el mundo
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Temp. 3 Cap. 5 Materiales para vehículos eléctricos
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