Com o desenvolvimento das indústrias de veículos elétricos e smartphones, a necessidade de lítio está aumentando drasticamente. As pessoas estão cada vez mais preocupadas com o meio ambiente, por isso preferem carros elétricos a veículos movidos a gasolina.
Ao mesmo tempo, todas as montadoras estão focando em pesquisa e desenvolvimento de veículos elétricos, e estes estão ganhando participação de mercado rapidamente.
Todos esses fatores estão impulsionando uma enorme demanda por lítio. As pessoas sabem disso porque as baterias de lítio são frequentemente usadas em seus smartphones. Agora, seus carros também precisam de lítio.
Como os fabricantes de baterias obtêm lítio? Quais processos estão envolvidos na extração de lítio? Qual o papel da filtração na extração de lítio? Todas essas perguntas serão respondidas nos artigos a seguir.
Uma bateria de íon-lítio é um tipo de bateria recarregável que armazena energia através da redução reversível de íons de lítio. É o tipo de bateria mais comum usado em veículos elétricos e dispositivos portáteis de consumo.
Também é amplamente utilizada no armazenamento de energia em larga escala e em aplicações militares e aeroespaciais. As baterias de íon-lítio superam outras tecnologias de baterias recarregáveis em termos de densidade de energia, autodescarga e efeito memória.
O lítio é um elemento químico com número atômico 3 e símbolo Li. É um metal alcalino delicado, de cor branco-prateada. É o metal menos denso e o elemento sólido menos denso em condições típicas.
Como todos os metais alcalinos, o lítio deve ser armazenado a vácuo, em atmosfera inerte ou em um líquido inerte, como óleo mineral ou querosene puro. Possui um brilho intenso quando cortado, mas o ar úmido o corrói rapidamente, tornando-o opaco, de cor cinza-prateada e, eventualmente, com uma pátina preta.
O lítio é encontrado na natureza apenas em compostos (frequentemente iônicos), como os minerais pegmatíticos, que antes eram a principal fonte de lítio.
O lítio está presente na água do mar e é frequentemente extraído de salmouras devido à sua solubilidade como íon. A eletrólise é usada para separar o lítio metálico de uma solução de cloreto de lítio e cloreto de potássio.
Existem três métodos principais para a obtenção de lítio, que apresentamos em detalhes a seguir.
O LiAl(SiO3)2 produz uma solução de sulfato de lítio, que é então transformada eletroquimicamente em carbonato de lítio ou hidróxido de lítio, adequados para baterias. A produção australiana é dominada pela transformação do espodumênio.
O carbonato de lítio é extraído de salmouras utilizando lagoas de evaporação. Esses recursos são tipicamente encontrados em regiões com altas taxas de evaporação, como os desertos de altitude da América do Sul, e possuem menor dureza (por exemplo, cálcio e magnésio).
Este método envolve a transferência de lítio de fontes de água salina para uma substância ou esfera de troca iônica, que é então lavada com ácido clorídrico para liberar o lítio.
O cloreto de lítio é produzido com impurezas, mas em forma diluída. Depósitos de lítio mais duros tendem a se integrar melhor com a DLE em locais inadequados para lagoas de evaporação.
Depósitos minerais e reservatórios subterrâneos de salmoura são as duas principais fontes de lítio disponível comercialmente. Dependendo da matéria-prima, muitas técnicas são utilizadas para a extração e o processamento do lítio, incluindo as seguintes:
A maior parte do lítio extraído atualmente provém de depósitos de salmoura líquida localizados sob salinas, a maioria das quais se encontra no sudoeste da América do Sul e na China.
A recuperação de lítio a partir de salmouras é geralmente um processo simples, mas demorado, que pode levar de vários meses a vários anos.
Os recursos de salmoura nas salinas devem ser acessados no subsolo por meio de perfuração, após o que a salmoura é bombeada para a superfície e distribuída para tanques de evaporação.
A salmoura permanece no tanque de evaporação por vários meses ou anos, ou até que a evaporação solar remova a maior parte do conteúdo de água líquida. As salmouras das salinas são altamente concentradas e normalmente contêm sódio e potássio, além de lítio.
As instalações típicas possuem vários grandes tanques de evaporação de diferentes idades. Enquanto se aguarda que o teor de lítio atinja a concentração ideal para processamento posterior, outros metais (como o potássio) podem ser coletados em lagoas mais jovens.
A osmose reversa (OR) é, por vezes, utilizada para concentrar a salmoura de lítio, a fim de acelerar o processo de evaporação.
Assim que a concentração ideal de lítio é atingida, a salmoura de uma lagoa de evaporação é bombeada para uma instalação de recuperação de lítio para extração:
Nesta etapa, a filtração e/ou a purificação por troca iônica (TI) são normalmente utilizadas para remover quaisquer impurezas ou componentes indesejáveis da salmoura.
Em seguida, pode-se utilizar a precipitação, empregando diversos solventes e reagentes químicos, para separar os produtos e subprodutos desejados.
Em seguida, a salmoura é filtrada para remover os sólidos precipitados.
Finalmente, um reagente, como o carbonato de sódio, é adicionado à salmoura para criar carbonato de lítio. O produto final é filtrado e seco antes da venda.
Diferentes reagentes podem ser usados para produzir outras formas de lítio comumente comercializadas, como hidróxido de lítio, cloreto de lítio, brometo de lítio e butil de lítio, dependendo do produto final desejado.
A solução salina residual é devolvida ao depósito subterrâneo após a conclusão do processo de extração de lítio.
Os recursos minerais rendem aproximadamente 20 toneladas de lítio por ano, embora isso represente uma parcela relativamente pequena da produção global total de lítio.
Embora mais de 100 minerais diferentes contenham algum lítio, apenas cinco são ativamente explorados para produção: lepidolita, petalita, ambligonita e eucriptita, sendo o espodumênio de longe o mais comum.
Os depósitos de minério normalmente contêm mais lítio do que as salmouras de salinas, mas sua extração é mais cara porque devem ser extraídos de formações rochosas duras. A extração de lítio de minérios pode ser duas vezes mais cara do que a recuperação de salmoura devido à energia, aos produtos químicos e aos materiais adicionais necessários para o processo, o que reduziu sua participação no mercado.
O método utilizado para extrair lítio do minério pode variar dependendo do depósito mineral. Normalmente, o procedimento envolve a extração do minério do solo, seu aquecimento e trituração.
O mineral em pó é triturado e misturado com reagentes químicos, como o ácido sulfúrico. A pasta resultante é aquecida, filtrada e concentrada por meio de um processo de evaporação para produzir carbonato de lítio comercializável, enquanto a água residual gerada é tratada para reutilização ou descarte.
O lítio é um metal importante para muitas indústrias. A filtração é uma parte crucial da extração de lítio.
Brother Filtration possui anos de experiência em filtração e projeta e fabrica todos os tipos de elementos filtrantes para diversas indústrias e aplicações.
Também nos esforçamos para oferecer uma experiência completa aos nossos clientes. Além de membranas de osmose reversa, também oferecemos tanques de salmoura para esse processo de produção.
