Obtención de Litio a partir de mineral Espodumena
Summary
TLDREl video educativo explica la importancia de la metalurgia extractiva de litio en México, destacando los depósitos de Bacadéhuachi como un yacimiento prometedor. Se describen los principales minerales de litio, como la espol mena y la p talita, y su proceso de extracción a través de la flotación y la lixiviación con ácido sulfúrico. Seguidamente, se detalla la conversión del sulfato de litio a carbonato de litio, y finalmente, la obtención de litio metálico a través de la electrolísis. El vídeo también menciona las aplicaciones actuales y futuras del litio, como en baterías de dispositivos electrónicos y potencialmente en vehículos eléctricos.
Takeaways
- 🌟 La metalurgia extractiva de litio es crucial para México debido a los depósitos importantes de litio encontrados en Bacadehuachi.
- 📈 El yacimiento de Bacadehuachi tiene el potencial de producir 35 mil toneladas de carbonato de litio anualmente.
- 📚 Los pegmatitas graníticas son importantes depósitos de litio, estaño, tantalio y otros elementos.
- 🔍 La concentración de litio en las pegmatitas con mayor interés es del 0.28% en peso, compuestos por minerales como espolíman, petalita, lepidolita, abra y otros.
- 🌍 En Norteamérica, los feldespatos son rocas que contienen aluminio, silicatos de sodio, potasio, calcio y bario.
- 🔬 La obtención de litio se realiza a través de dos vías principales: minerales en depósitos de pegmatitas y de salares (depósitos de sales con características geográficas específicas).
- 🔥 El proceso de obtención de litio a partir de minerales incluye la trituración, molienda, separación de componentes, calentamiento, reacción con ácido sulfúrico y lixiviación con agua caliente para obtener sulfato de litio.
- 🧪 La transformación del sulfato de litio en carbonato de litio se realiza mediante la adición de carbonato de calcio y posteriormente se convierte en cloruro de litio mediante la adición de ácido clorhídrico.
- ⚙️ La producción de litio metálico se hace a través de un proceso electrolítico, donde el cloruro de litio se disuelve en una sal fundida y se aplica corriente eléctrica para obtener el litio metálico.
- 🚀 El litio metálico se utiliza en una variedad de aplicaciones, incluyendo medicamentos, aleaciones de aluminio-litio, en la aviación y en baterías de dispositivos electrónicos, con potenciales futuros en baterías de vehículos eléctricos.
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 proporcionar 35 mil toneladas de carbonato de litio anualmente.
¿Cuáles son los principales minerales que contienen litio?
-Los principales minerales que contienen litio son las pegmatitas graníticas, como el feldespato, el cuarzo, las micas y la moscovita, que son constituidas por silicatos de aluminio, hierro y calcio.
¿Qué es la espolumena y por qué es significativa en la extracción de litio?
-La espolumena es un mineral con alta ley de litio, compuesto principalmente de alúmina, silicatos de litio y otros metales. Es significativa porque su alta concentración de litio hace que su explotación sea económicamente viable.
¿Cuál es el proceso de obtención de litio a partir de minerales?
-El proceso de obtención de litio de minerales incluye la trituración y molienda de la espolumena, la separación de componentes mediante métodos físicos, la concentración de la espolumena por flotación, el calentamiento para cambiar su estructura atómica, la reacción con ácido sulfúrico, la lixiviación con agua caliente para obtener sulfato de litio, la purificación y obtención de carbonato de litio, y finalmente, la conversión a cloruro de litio y la producción de litio metálico a través de electrolisis.
¿Cómo se obtiene litio de los salares y cómo difiere de la obtención de minerales?
-La obtención de litio de los salares implica la extracción de sales concentradas por ciclos de lluvia y evaporación. Este proceso es más barato que la vía mineral, pero también se realiza de forma industrial.
¿Qué es la fase alfa y beta de la espolumena y cómo se relaciona con la producción de litio?
-La espolumena alfa tiene una estructura atómica monoclínica y es más compacta, mientras que la beta tiene una estructura de dragón. La transición de alfa a beta es necesaria para que la espolumena reaccione con ácido sulfúrico y posteriormente con agua caliente para obtener sulfato de litio.
¿Cómo se purifica el sulfato de litio y cómo se convierte en carbonato de litio?
-El sulfato de litio se purifica mediante una serie de pasos que incluyen la separación de impurezas y la adición de carbonato de calcio para neutralizar el exceso de ácido. Posteriormente, se obtiene el carbonato de litio sólido con la adición de carbonato de sodio.
¿Qué ocurre durante la electrolisis del cloruro de litio para producir litio metálico?
-Durante la electrolisis, el cloruro de litio se disuelve en una sal fundida y se aplica corriente eléctrica para obtener litio metálico líquido en los electrodos de acero, mientras que el cloro gaseoso se libera por la parte superior de la celda electrolítica.
¿Cuáles son las aplicaciones del litio metálico una vez obtenido?
-El litio metálico se utiliza en medicamentos, aleaciones como el aluminio litio, en la aviación y en baterías de dispositivos electrónicos. También se prevé su uso en baterías de vehículos eléctricos.
¿Qué precauciones se deben tomar durante la producción de litio metálico para evitar riesgos?
-Se deben evitar el contacto entre cloro gaseoso y litio metálico para prevenir daños ambientales y riesgos de explosión. Además, se debe optimizar la temperatura y la composición de la sal fundida para reducir la energía eléctrica consumida y mantener la integridad de los electrodos.
Outlines
🌟 Explotación de Litio en México
Este párrafo aborda la importancia de la metalurgia extractiva de litio para México debido a los recientes descubrimientos en Bacadéhuachi, que podrían suministrar hasta 35 mil toneladas de carbonato de litio anualmente. Se explica que los principales minerales de litio son las pegmatitas graníticas, que contienen litio, estaño, tantalio y otros. Los minerales con mayor concentración de litio, como el espolí, la petalita, la lepidolita y la ambligona, son aluminopto silicatos de litio con otros metales. La obtención de litio se realiza a través de dos vías principales: desde minerales en depósitos de pegmatitas y desde salares, que son depósitos de sales con concentraciones específicas de compuestos por ciclos de lluvia y evaporación. El vídeo, realizado por el Dr. Jesús Israel Barraza Fierro y la Maestra Excell Castelo, se enfoca en el proceso de obtención de litio a partir de la espol humanada, incluyendo la trituración, molienda, separación de componentes, y la conversión a sulfato de litio, que luego se purifica para obtener carbonato de litio. Este proceso culmina con la obtención de litio metálico a través de la electrolitíca.
🔬 Transformación Química y Procesos de Purificación
Este párrafo se centra en la transformación química y estructural de la espol humanada, que es crucial para su posterior procesamiento. Se describe cómo la espol humanada pasa de una estructura alfa a una estructura beta a través del calentamiento, lo que facilita su reacción con ácido sulfúrico. La reacción con ácido sulfúrico a altas temperaturas produce sulfato de litio, que luego se purifica mediante la adición de carbonato de calcio y la regulación del pH. Se explica que los impurezas como hierro, magnesio y calcio se precipitan como carbonatos, mientras que el sulfato de litio se mantiene en solución. Posteriormente, el sulfato de litio se convierte en carbonato de litio a través de la adición de carbonato de sodio, y luego se transforma en cloruro de litio mediante la adición de ácido clorhídrico. El cloruro de litio se procesa para obtener litio metálico a través de una celda electrolítica, donde se evita el contacto entre el cloro gaseoso y el litio metálico para prevenir reacciones peligrosas.
🚀 Aplicaciones del Litio y Procesos Industriales
El tercer párrafo explora las aplicaciones del litio, que incluyen su uso en medicamentos, aleaciones de aluminio litio para la aviación, y actualmente en las baterías de dispositivos electrónicos. Se menciona que en el futuro, el litio se usará en baterías de automóviles eléctricos. Además, se resume el proceso de obtención de litio, destacando la importancia de mantener la operación de la celda electrolítica a 500 grados centígrados y la necesidad de evitar el contacto entre cloro gaseoso y litio metálico. Se enfatiza la necesidad de reactivos de alta pureza y la optimización de la temperatura para reducir la corrupción de los ánodos y maximizar la eficiencia energética. Finalmente, se invita a los espectadores a suscribirse al canal y dejar comentarios.
Mindmap
Keywords
💡Metalurgia extractiva de litio
💡Espol mena
💡Pegmatitas graníticas
💡Feldespato
💡Salar
💡Hidrociclones
💡Fase alfa y beta
💡Sulfato de litio
💡Carbonato de litio
💡Electrolisis
Highlights
La metalurgia extractiva de litio es un tema importante para México debido a los depósitos encontrados en Bacadéhuachi.
El yacimiento de Bacadéhuachi tiene la capacidad de producir 35 mil toneladas de carbonato de litio anualmente.
Las pegmatitas graníticas son importantes depósitos de litio, estaño y tantalio.
La exposición en el video es realizada por el Dr. Jesús Israel Barraza Ferro y la Maestra Excell Castello.
Las pegmatitas con mayor concentración de litio (0.28% en peso) están constituidas por espolón, feldespato, cuarzo, mica y otros minerales.
El feldespato es una roca compuesta por aluminio, silicatos de sodio, potasio, calcio y bario.
La moscovita es un ejemplo de mica, una roca que se exfolia en láminas y está constituida por silicatos de aluminio, hierro y calcio.
La obtención de litio se realiza actualmente a partir de minerales en depósitos de pegmatitas y de salares.
Los salares son depósitos de sales con características geográficas específicas, donde sales son arrastradas por la lluvia y concentradas en un lugar.
La obtención de litio de salares es más económica, pero también se realiza de forma industrial a partir de minerales.
El proceso de obtención de litio incluye la trituración y molienda de la espol humana, seguido de la separación de componentes mediante métodos físicos.
La espol humana se calienta entre 950 a 1000 grados centígrados para provocar un cambio de fase de alfa a beta.
La fase beta de la espol humana es susceptible de reaccionar con ácido sulfúrico para obtener sulfato de litio.
El sulfato de litio se purifica y se reacciona con ácido clorhídrico para obtener cloruro de litio.
El cloruro de litio se disuelve en una sal fundida y se obtiene litio metálico a través del proceso electrolítico.
El litio metálico se obtiene en electrodos de acero y se recolecta en lingoteras.
El cloro gaseoso es un subproducto del proceso y debe ser manejado con cuidado para evitar daños ambientales.
El litio obtenido se aplica en medicamentos, aleaciones de aluminio litio, en la aviación y en baterías de dispositivos electrónicos.
Se espera que en el futuro, el litio se use en baterías de autos eléctricos.
Transcripts
y 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 excell
castelo las pegatinas 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 de
sodio 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 mi carro cosa
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
domina p talita lípido lita abrigo nita
trilita seewald y taio críptica la
mayoría son alúmina pto silicatos de
litio con otros metales
además los fluoruros e hidróxidos pueden
ser parte de los aviones en los
minerales la apariencia y composición
química de la expo de mena y p talitas
son mostradas estos dos minerales son
los de mayor contenido de litio así que
su explotación es económicamente viable
la forma de composición química de otros
minerales con una ley de litio menor a
los mencionados son mostradas éstas son
le pido' lita amplia bonita
las temáticas con estos minerales serán
en un futuro minas económicamente
viables de litio cuando el consumo sea
mayor y los recursos mineros y los
alares 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 salares 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
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 el u creadores en este
punto la espol humana 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 pongo una
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 de la
transformación la expo lumen a alfa
tiene una estructura atómica mono
clínica mientras les puedo unen a beta
tiene una estructura de dragón a la
estructura mono clínica de la spu doom
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 cat ión de aluminio está dentro del
octa de otros
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 a 1 tetraedro 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
de litio al producto de la reacción
entre la expo de mena 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 y
las concentraciones de los iones
metálicos es igual a 1 por 10 a la menos
6 estos diagramas 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
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 está 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 celda
electrolítico un bosquejo de las celdas
se presenta en la diapositiva los
cátodos son de acero los ánodos de
grafito el electrolito es una sale
auténtica de cloruro de litio y cloruro
de
el contenedor de la sal fundida es de
acero el refractario es de carbono en la
base de la 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 es 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
de 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
es acompañado con 5 kilogramos de cloro
la celda consume 4000 amperes a 2.5
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 corrupción de
los ánodos de grafito aumenta lo cual
conlleva mayor consumo de energía
eléctrica los reactivos para la sal
fundida deben ser de alta pureza 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
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