Tecnología finlandesa mejora la eficiencia de producción de litio

Por el contrario, la tecnología de Sensmet, denominada espectroscopia de emisión óptica de microdescarga (µDOES), puede medir múltiples metales, como cualquier metal de batería y sus impurezas, en tiempo real.

La solución se basa en la espectroscopia de emisión atómica. Se crea una microdescarga o chispa eléctrica directamente dentro de la muestra acuosa, lo que hace que un volumen microscópico del fluido que rodea la chispa se caliente rápidamente a 10 000 °C.

Las especies moleculares en la microdescarga se disocian en átomos, que se excitan a sus respectivos estados electrónicos superiores. Al regresar a su estado fundamental, estos átomos liberan su exceso de energía emitiendo luz en sus longitudes de onda características. El µDOES, entonces, mide este espectro de emisión atómica para derivar un análisis cuantitativo de los metales contenidos en la muestra.

Según Sensment, los datos del analizador del sistema se muestran localmente mostrando las concentraciones y tendencias de cada metal, y se pueden establecer niveles máximos para cada elemento. Los resultados se transfieren digitalmente a las bases de datos de los usuarios y/oa la nube.

“En los procesos hidrometalúrgicos que no pueden controlarse monitoreando el pH, las mediciones directas de las concentraciones de metales disueltos son esenciales”, afirma el resumen. “Existen métodos alternativos de monitoreo, pero todos tienen limitaciones importantes. Por ejemplo, XRF en línea no puede medir elementos ligeros como el litio y el sodio, y es casi imposible calibrar XRF para mediciones de impurezas de baja concentración”.

En opinión del equipo de Sensmet, dadas las grandes sumas de dinero involucradas en la producción de litio, la dosificación precisa de los productos químicos de precipitación es extremadamente importante. 

“Por ejemplo, cuando se agrega carbonato de sodio a una suspensión que contiene beta espodumeno a alta temperatura y presión, se forman sólidos de carbonato de litio y analcima. Si se dosifica carbonato de sodio insuficiente, parte del litio no reaccionará para formar carbonato de litio, y el litio que no reaccionó se perderá en la arena de analcima del producto secundario”, se lee en el comunicado. “Esto es extremadamente indeseable porque representa una pérdida de ingresos. La sobredosis tampoco es deseable porque daría lugar a un desperdicio de productos químicos de proceso”.

Además de la fabricación de litio, la tecnología también es adecuada para el reciclaje de «masa negra» de metales de baterías. Se implementan estrictos controles y monitoreo en línea para reducir los niveles de impurezas y, por lo tanto, evitar el costo y la demora en que incurre el retratamiento.

En el sitio de Keliber

Keliber, una subsidiaria de Sibanye-Stillwater en Finlandia, realizó un programa de prueba a escala piloto en 2022 para evaluar el analizador µDOES en la optimización continua de la dosificación química de precipitación durante la producción de litio. 

El monohidrato de hidróxido de litio de grado batería se produjo a partir de concentrado de espodumeno tratado mediante conversión a alta temperatura en un horno rotatorio. Se desarrolló una tecnología hidrometalúrgica para producir monohidrato de hidróxido de litio de grado batería mediante lixiviación a presión con soda. El piloto funcionó continuamente en la planta de demostración durante 400 horas y logró una tasa total de recuperación de litio de más del 88 %.

Keliber probó el rendimiento analítico del analizador µDOES para la optimización continua de la dosificación química de precipitación. Se extrajeron casi 80 muestras del proceso y las concentraciones de sodio y litio se analizaron en paralelo utilizando el analizador continuo µDOES y un ICP-OES de laboratorio. Los resultados mostraron una correlación entre los métodos. 

“La dosificación química basada en datos confiables en tiempo real brinda estabilidad al proceso, lo cual es muy importante porque evita la deriva y optimiza tanto el rendimiento como la calidad al tiempo que minimiza los costos”, dijo Sami Heikkinen, gerente de sitio en la planta química de litio de Keliber, dijo en el lanzamiento.