Fuentes de suministro de litio
Las principales fuentes de suministro de litio son la extracción de litio de lagos salados y la extracción de litio de minerales. Debido al menor coste de extracción del litio de los salares, incluso en anteriores periodos de bajos precios del litio, los salares sudamericanos han sido capaces de mantener la rentabilidad y han mantenido históricamente la plena producción. Además, el largo ciclo de producción y el lento crecimiento de la capacidad de producción también hacen que los lagos salados no suelan reducir o detener la producción. La extracción de litio de lagos salinos está representada por las salmueras sudamericanas, donde el litio se concentra en salmuera y luego se transporta a plantas locales de salmuera de litio para convertirlo en carbonato de litio y, si es necesario, reprocesarlo en hidróxido de litio utilizando carbonato de litio como materia prima.
Según los fabricantes de extracción de litio del lago salado, la extracción de litio a partir del mineral es un complemento necesario para el suministro de litio. Comparada con la extracción de litio de los lagos salados, la extracción de litio del mineral es más costosa y tiene la ventaja de que la extracción de mineral puede ajustarse con flexibilidad para adaptarse a los cambios del mercado, es decir, aumentar la producción cuando los precios del litio son altos y disminuirla cuando son bajos.
El mineral de litio se refiere principalmente al piroxeno de litio, y Australia es la fuente más importante de piroxeno de litio. El mineral en bruto extraído de las minas simplemente se procesa para hacer concentrado de litio, que se vende a las plantas de sal de litio de toda China para hacer productos de litio como carbonato de litio e hidróxido de litio. Por último, cuando los precios del litio son altos, la mina de mica de litio de Jiangxi (China), más cara, también reanuda la producción para complementar la oferta y asegurar el suministro.
Además, a medida que entren en funcionamiento minas africanas totalmente nuevas (Manono, Goulamina, Arcadia, etc.), la cuota de África en la producción mundial de litio tenderá a aumentar significativamente, y la concentración de la oferta de litio pasará de estar muy concentrada a estar relativamente descentralizada.
Situación de la demanda de recursos de litio
El consumo de terminales de litio puede dividirse principalmente en dos partes: el consumo tradicional de campo y las baterías de litio, de las cuales las aplicaciones tradicionales de campo incluyen principalmente la vitrocerámica, la grasa y el fluido refrigerante, etc. Las terminales de litio incluyen principalmente las baterias coche electrico, las baterías de litio para almacenamiento de energía y las baterías de consumo 3C, etc.
Específicamente, en 2021, el consumo de terminales de litio sigue dominado por los nuevos vehículos de energía, que representan más del 60% del total, el almacenamiento de energía representa alrededor del 4%, la industria tradicional representó alrededor del 17%, con la tasa de crecimiento de la aplicación de la batería de litio para mejorar aún más, se espera que las aplicaciones de la industria tradicional de litio reduzcan aún más la proporción de los nuevos vehículos de energía y las aplicaciones de almacenamiento de energía mejoren gradualmente.
Proceso de extracción del litio
Actualmente existen 2 tecnologías de extracción de litio, a saber, el litio a partir de minerales y el litio a partir de lagos salados.
Tecnología de extracción de litio de mineral
En la naturaleza, los minerales portadores de litio incluyen principalmente mica de litio, piroxeno de litio y feldespato perovskita. Los métodos para extraer metales valiosos como el litio, el rubidio y el cesio de los minerales de litio son principalmente la piedra caliza, el ácido sulfúrico, el cloruro y los métodos de cocción a presión.
La tendencia de desarrollo de la tecnología de extracción de litio del mineral es reducir aún más los costes mediante la innovación y la transformación tecnológicas. En comparación con el método de calcinación con piedra caliza, el método con ácido sulfúrico, el método de calcinación con cloruro y el método de cocción a presión tienden a sustituir al método con piedra caliza debido a su bajo consumo de energía y a la elevada tasa de lixiviación del litio.
Tecnología de extracción de litio en lagos salados
● Método de precipitación
La salmuera se seca al sol para permitir su evaporación natural y su concentración. Tras eliminar impurezas como el boro, el calcio y el magnesio, se añade al licor madre un precipitante o agente salante para separar el litio en forma de precipitados. El método de precipitación se ha utilizado en la industria durante mucho tiempo y es un proceso maduro y fiable con bajos costes de producción, pero no es adecuado para lagos salinos con altas proporciones de magnesio y litio.
● Método del estanque solar
Se obtiene una salmuera mixta rica en litio (litio próximo al punto de saturación) aprovechando el clima de baja temperatura de la región y, a continuación, se evapora y calienta mediante la técnica del estanque solar para obtener sal mixta rica en litio y precipitados como la mannita. Aunque este método de extracción de litio se ha producido industrialmente, es exigente en cuanto a disponibilidad de recursos y condiciones naturales locales y actualmente se utiliza en zonas del norte del Tíbet en China y en partes de Argentina.
● Método de adsorción
El litio se adsorbe de las salmueras mediante adsorbentes selectivos de litio, se desorbe con agua dulce para separarlo y enriquecerlo de otras impurezas y, a continuación, se precipita químicamente el litio mediante concentración en pequeñas salmueras. La adsorción es una técnica ambiental y convenientemente ventajosa para la extracción de litio, en particular para salmueras de baja calidad con elevadas relaciones magnesio-litio y para la extracción de litio a partir de agua de mar. La dificultad de este método de extracción del litio radica en el desarrollo de adsorbentes de alto rendimiento, que en esta fase se dividen principalmente en adsorbentes a base de manganeso, tamices iónicos de titanio y aluminio.
● Métodos de membrana
Este método se utiliza sobre todo en ensayos industriales, utilizando diversos tipos de membranas para separar gradualmente los componentes impuros de la salmuera y enriquecer el litio concentrado antes de precipitarlo químicamente. Las ventajas de este método de extracción de litio son su adaptabilidad a las salmueras, la simplicidad del proceso, la elevada recuperación de litio, la buena selectividad y el bajo impacto en el medio ambiente; el reto consiste en desarrollar membranas de filtración con una elevada selectividad, un bajo consumo energético y un buen rendimiento de reciclado.
● Método de extracción
Extracción de litio mediante disolventes orgánicos para lograr la separación y concentración de litio y otros componentes impuros, altas concentraciones de solución de extracción inversa para producir además una variedad de sales de litio. La ventaja de este método de extracción de litio es que puede manejar altas proporciones de Mg/Li en salmueras y es fácil de industrializar, pero los elevados requisitos de los equipos de extracción y la alta inversión en investigación han hecho que la tecnología no esté madura. Los extractantes utilizados en el método de extracción incluyen disolventes orgánicos y líquidos iónicos, los disolventes orgánicos son altamente selectivos pero propensos a la corrosión y a la contaminación ambiental; los líquidos iónicos son ecológicos y respetuosos con el medio ambiente pero su producción es compleja.
● Método de calcinación
Concentrando y secando la salmuera tras la extracción del boro, calcinándola y descomponiéndola en óxido de magnesio, disolviendo a continuación con agua la sal de litio soluble en el óxido de magnesio y precipitando después el producto carbonato de litio. Este método de extracción de litio es principalmente para lagos salados con alto contenido de litio y alta relación magnesio-litio, fáciles de industrializar, pero con alto consumo de energía, corrosivos, impacto ambiental y alto coste.
● Electrodiálisis
Bajo la acción de un campo eléctrico de corriente continua aplicado, las membranas de intercambio iónico sólidas o líquidas son selectivas para los iones del agua, de modo que algunos de los iones del agua se transfieren a través de la membrana de intercambio a otra parte del agua, con lo que se consigue el propósito de separar el magnesio y concentrar el litio. La ventaja de este método de extracción de litio es que puede tratar lagos salinos con elevadas relaciones Mg/Li y alta eficiencia; el reto es desarrollar materiales de captura de litio con excelente selectividad, alta capacidad de litio y alta estabilidad.
● Tecnología de extracción de litio de arcilla
La extracción de litio de la arcilla ofrece una combinación de ventajas y buenas perspectivas de desarrollo. La extracción de arcilla de litio es similar a la extracción de mineral de litio en términos de velocidad y tiempo requerido, mientras que el coste es similar a la extracción de salmuera de litio en el rango inferior. Anteriormente, debido a la pequeña escala de la demanda aguas abajo, piroxeno de litio y lago de sal para tomar la iniciativa en la industrialización para satisfacer la oferta y despreciar la arcilla de litio de menor grado. Con la rápida explosión de la demanda de litio impulsada por los vehículos de nuevas energías, la arcilla de litio es valorada por sus avances en la tecnología de extracción de litio y sus grandes reservas de recursos, y tiene buenas perspectivas de desarrollo.
