¿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
00:00[Música]
00:03la metalurgia extractiva de litio es un
00:06tema importante y actual para gméxico
00:08por la divulgación de los depósitos
00:10encontrados en bacadéhuachi son ahora el
00:12yacimiento tiene la posibilidad de dar
00:1535 mil toneladas de carbonato de litio
00:17al año por esta razón exponemos el
00:20proceso más común de obtención de litio
00:22a partir de uno de los principales
00:23minerales la expo lumen a este vídeo es
00:27realizado por el doctor jesús israel
00:28barraza fierro y la maestra etzel
00:30castelo deja un comentario suscríbete al
00:33canal y da aplica en la campana sigue
00:35nuestras redes sociales y conocen más
00:36detalles de la ciencia en metalúrgica
00:38recuerda educación para mejorar méxico y
00:41el mundo las temáticas graníticas son
00:43importantes depósitos de litio estaño
00:46tantalio entre otros las temáticas con
00:49mayor concentración de litio
00:510.28 por ciento en peso están
00:53constituidas por exponen a un mineral
00:56con alta ley de litio feldespato cuarzo
00:59mica y otros minerales como fosfatos de
01:01carbono manganeso fierro en zonas de
01:04norteamérica el feldespato son rocas
01:07compuestas por aluminio silicatos
01:09potasio calcio y bario
01:12el cuarzo es un mineral cristalino de
01:14óxido de silicio mientras las nicas son
01:16rocas que se exfolia en láminas y son
01:19constituidas por silicatos de aluminio
01:21hierro y calcio la moscovita es un
01:25ejemplo de mica rocosa
01:28los porcentajes mostrados del lado
01:30izquierdo de la diapositiva son del
01:32cinturón montañoso kings mountain en los
01:35eeuu de américa mientras que el del lado
01:37derecho son de green boxers australia
01:40una de las minas más conocidas de litio
01:43en el mundo mucha investigación ha sido
01:45realizada del sitio los minerales con
01:48litio de mayor interés son la expo lumen
01:50ap talita lípido lita abrigo nita tree
01:53filita seewald y taio group tita la
01:56mayoría son alúmina pto silicatos de
01:59litio con otros metales además los loros
02:01e hidróxidos pueden ser parte de los
02:04aviones en los minerales la apariencia y
02:06composición química de la expo de mena y
02:09p talita son mostradas estos dos
02:11minerales son los de mayor contenido de
02:13litio así que su explotación es mente
02:16viable la forma y composición química de
02:19otros minerales con una ley de litio
02:21menor a los mencionados son mostrados
02:23estas son le pido lee está amplio bonita
02:26y script y está las temáticas con estos
02:29minerales serán en un futuro minas
02:31económicamente viables de litio cuando
02:33el consumo sea mayor y los recursos
02:35mineros se vayan agotando la obtención
02:37de litio se hace actualmente por dos
02:40vías la primera es de minerales en
02:42depósitos de pec matitas y la segunda de
02:45salares los solares son depósitos de
02:48sales con características geográficas
02:50específicas el agua de lluvia ha
02:53arrastrado por muchos años sales que van
02:55siendo concentradas en un lugar dichas
02:58sales se concentran por los ciclos de
03:00lluvia y evaporación en época de sequía
03:02el salar tiene alta concentración de
03:05compuestos por lo que el agua en el
03:07lugar ya no es potable actualmente la
03:10obtención de litio es más barata de
03:12salares pero la vía mineral también es
03:15hecha de forma industrial este vídeo
03:17trata acerca de la explotación de litio
03:19a partir de la espol humana pero es
03:22importante mencionar la otra vía se
03:24presenta un esquema simplificado de la
03:27obtención de litio el cual una de las
03:29dos vías de materia prima al proceso es
03:31po domina y salares
03:34enfocando la exposición en la temática
03:37de litio estás obtenida de la mina
03:39triturada y molida después empieza la
03:43separación de componentes a través de
03:45métodos físicos como los hidro ciclones
03:47meza wilfred o helú triador es en este
03:51punto la expo de mena se concentra por
03:53flotación la espol humana pasa a ser
03:57calentada a temperaturas entre 950 a
04:001.000 grados centígrados para propiciar
04:03un cambio de fase de alfa a beta la fase
04:06beta es susceptible a reaccionar con
04:08ácido sulfúrico para que posteriormente
04:11una lixiviación con agua caliente era
04:13posible obtener sulfato de litio esta
04:16solución es purificada en una serie de
04:19pasos que conducen a obtener carbonato
04:21de litio el carbonato de litio se hace
04:24reaccionar con ácido clorhídrico
04:26después al cloruro de litio se
04:29cristaliza para tenerlo en estado sólido
04:32por último el cloruro de litio se
04:34disuelve en una sal fundida y con la
04:36aplicación de corriente eléctrica el
04:38litio metálico líquido se obtiene en
04:40electrodos de acero les pone un vena
04:43concentrada después de la flotación se
04:45calienta de 950 a 1.000 grados
04:48centígrados el objetivo es cambiar la
04:50estructura atómica del material de
04:52alphabet a la transición ocurre a 1000
04:55grados centígrados sin embargo las
04:57impurezas cambian la temperatura y
04:59transformación la expo lumen a alfa
05:01tiene una estructura atómica mono
05:03clínica mientras les puedo un mena beta
05:05tiene una estructura de dragón a la
05:08estructura mono clínica de la espuma en
05:10alfa es más compacta que la beta los
05:13átomos de litio están rodeados por
05:15cadenas de aluminio silicatos con una
05:17coordinación de 6 y enlaces con oxígeno
05:20el castellón de aluminio está dentro del
05:22octa euros
05:24el punto amarillo en la figura de la
05:26izquierda también tiene una coordinación
05:28de 6 con átomos de oxígeno además como
05:31se ve los átomos de litio están en medio
05:34de dos planos de silicatos los puntos
05:37azules tienen tetraedros de silicio por
05:39arriba y por abajo esto último da mucha
05:42estabilidad a la expo lumen alfa al
05:44ataque por ácidos
05:46la estructura de dragón al de la espol
05:49humana beta tiene átomos de litio
05:51rodeado por 5 alúmina 2 silicatos en
05:54forma de tetraedros y una coordinación
05:56de 54 enlaces con átomos de oxígeno y 1
06:00con litio el número de coordinación de
06:02los átomos de aluminio es 4 porque ahora
06:05está dentro de tetraedros puntos
06:07amarillos en la figura de la derecha
06:10el cambio de aluminio dentro de un
06:12arreglo o cta hedrick o en la estructura
06:14alfa aún no te trae trico en la
06:16estructura beta va acompañado con la
06:19formación de gran espacio intersticial
06:21que a su vez incrementa la movilidad de
06:23litio los canales creados por el espacio
06:26intersticial permiten el intercambio
06:28entre el ion hidronew y litio positivo
06:31en la espol humana beta la expo domina
06:33beta es mezclada con ácido sulfúrico
06:36entre 200 y 300 grados centígrados la
06:39reacción química es mostrada en la
06:41diapositiva el exceso de ácido sulfúrico
06:43es separado para después cristalizarlo
06:45salúm innatos silicatos hidratados y el
06:48sulfato de litio en sólido los alúmina
06:50tos silicatos son insolubles en agua
06:53mientras que el sulfato de litio si es
06:55soluble el exceso de ácido sulfúrico es
06:58necesario por la existencia de impurezas
07:00y por la formación de sulfato de litio
07:03sólido que limita la velocidad del
07:05proceso la formación de un intermediario
07:07soluble reduce el componente de difusión
07:10la reacción química es mostrada en la
07:12parte baja de la diapositiva el
07:14intermediario es el hidrógeno
07:17del litio al producto de la reacción
07:19entre la expo lumen y ácido sulfúrico
07:21posterior de la cristalización se le
07:24agrega agua entre 50 y 90 grados
07:26centígrados los alúmina tos silicatos
07:29hidratos son separados por filtración y
07:32a la solución con sulfato de litio
07:33disuelto se le agrega carbonato de
07:35calcio para neutralizar el exceso de
07:37ácido la reacción química es mostrada en
07:40la parte baja de la diapositiva de un ph
07:42muy ácido se llega entre 6 y 6.5
07:46impurezas de hierro magnesio y calcio
07:48son originadas desde el mineral con los
07:51feldespatos micas y la adición de
07:53calcina para neutralizar al agregar
07:56hidróxido de sodio el ph de 6.5 ir a uno
07:59básico y los elementos hierro magnesio y
08:02calcio precipitarán como carbonatos el
08:05diagrama termodinámico de ph y presión
08:08de dióxido de carbono muestra como los
08:09carbonatos de las impurezas tienen
08:11varios órdenes de magnitud menos que el
08:14carbonato de litio que se traduce como
08:16una sola bilidad mucho menor este
08:18diagrama está a 25 grados centígrados
08:22diagrama solo tienen la finalidad de
08:24exponer como la solubilidad es del
08:25carbonato de hierro y carbonato de
08:27calcio están muy cercanas a 25 grados
08:30centígrados algo que era difícil de
08:32observar en la diapositiva anterior una
08:35vez eliminados las impurezas se obtiene
08:37carbonato de litio sólido esto se logra
08:40con la adición de carbonato de sodio a
08:42la solución y se precipita carbonato de
08:44litio se filtra y se seca la reacción
08:47química de precipitación se muestra en
08:49la diapositiva el carbonato de litio es
08:52transformado a cloruro de litio por
08:54medio de la adición de ácido clorhídrico
08:56la reacción se muestra en la diapositiva
08:58el agua es evaporada y se obtiene
09:00cloruro de litio sólido el cual se muele
09:03para tener partículas de tamaños
09:05específicos dirigido a transformar el
09:07cloruro de litio en litio metálico la
09:10recuperación del litio a partir de su
09:11cloruro se hace en una célula
09:13electrolítica un bosquejo de las celdas
09:15se presenta en la diapositiva los
09:17cátodos son de acero los nuevos de
09:19grafito el electrolito es una sal
09:21auténtica de cloruro de litio cloruro de
09:23potasio y el contenedor de la sal
09:25fundidas de acero el refractario es de
09:27carbono en la base celda donde se tienen
09:30elementos resistivos para calentar la
09:32sal todo está envuelto por ladrillo para
09:34mantener la energía calorífica el litio
09:37metálico flota por encima de la sal
09:38fundida para ser recolectado y puesto en
09:41lingoteras por otro lado el cloro
09:43gaseoso sale por la parte superior de la
09:45cuba electrolítica la reacción de
09:48reducción de litio con carga 1 más a
09:51litio metálico se muestra en la parte
09:53superior de la diapositiva la reacción
09:55de oxidación de cloruro a cloro se
09:57expone en la parte media de la
09:59diapositiva la composición química de
10:01sal fundida ese 60% mol cloruro de litio
10:0540% cloruro de potasio y la temperatura
10:08de operación es de 500 grados
10:10centígrados el cloruro de litio se debe
10:13alimentar seco y el contacto entre cloro
10:15gaseoso y litio metálico debe ser
10:17evitado la generación de cloro gaseoso
10:20produce daño ambiental y peligro de una
10:22reacción muy exotérmica entre el litio
10:25metálico y cloro si llegan a estar en
10:27contacto cada kilogramo de litio
10:29producido es acompañado con 5 kilogramos
10:32de cloro la celda consume 4000 amperes
10:35punto 5 volts por kilogramo de litio
10:37teóricamente pero el voltaje en realidad
10:40puede llegar a los 12 volts por la
10:42resistencia de la sal y los electrodos
10:44la celda tiene un volumen pequeño de 3
10:47metros cúbicos cabe recalcar evitar el
10:49contacto entre cloro y litio metálico ya
10:52que se puede ocasionar una explosión la
10:54temperatura de la cuba tiene que ser
10:56optimizada porque la diferencia de
10:58potencial de descomposición de cloruro
11:00de litio decrece pero la corrosión de
11:02los nodos de grafito aumenta lo cual
11:05conlleva mayor consumo de energía
11:06eléctrica los reactivos para la sal
11:09fundida deben ser de alta por ese 99% y
11:13reemplazarse periódicamente el litio
11:15obtenido es aplicado en medicamentos
11:17aleaciones aluminio litio usadas en la
11:20aviación y en la actualidad en las
11:22baterías de dispositivos electrónicos
11:23para un futuro se dice que se usará en
11:26las baterías de autos eléctricos se
11:29vuelve a presentar el esquema
11:30simplificado de la obtención de litio
11:32como resumen de este vídeo deja un
11:35comentario suscríbete al canal y da
11:36aplica en la campana sigue nuestras
11:38redes sociales y conoce más detalles de
11:40la ciencia metalúrgica
11:42educación para mejorar méxico y el mundo
11:45[Música]
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