UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN Facultad de Ingeniería Geológica, Geofísica y Minas
Escuela Profesional de Ingeniería Geología
Geología de yacimientos no metálicos Ambientes de formación del Litio
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Prof. Fernando Núñez Chavez C havez
Estudiantes
Huayhua Chavez Iron Huaraya Ocsa Fernando Marroquin Pino Jhossel Quispe Taype Rosel
AREQUIPA– PERÚ AREQUIPA– 2017
Ambientes de formación del Litio Hasta finales de los 90, el litio ocupaba un lugar periférico en el imaginario industrial que esencialmente se vinculaba con el sector nuclear de los Estados Unidos. Es que, hasta ese momento, y durante décadas, el Gobierno norteamericano compró grandes cantidades del mineral -identificado en la nomenclatura química con el símbolo Li y el número atómico tres- para resguardar la operatoria técnica de sus centrales nucleoeléctricas. El Departamento de Estado lo consideraba un mineral estratégico, por lo que acopiaba un poderoso inventario de hidróxido de litio en depósitos militares. La otra línea histórica de la demanda provino del segmento de cerámicas y vidrios, que todavía lo consume como fundente reforzado en sus variables de disilicato y ortofosfato. Para ese entonces, los smartphones eran todavía una ensoñación de las compañías de tecnología, y los vehículos híbridos y eléctricos no estaban presentes en la agenda prioritaria de las terminales automotrices. Cuando, en 1998, la administración de los Estados Unidos decide degradar la categoría del mineral y no considerarlo más como insumo estratégico, su precio se desplomó, lo que obligó a cerrar varios proyectos extractivos a nivel global. Casi 20 años después, su realidad es completamente distinta. El litio, el mi neral más liviano del planeta, vive hoy una especie de boom con precios que se elevaron casi un 50% en los últimos tres años. El valor de la tonelada de carbonato, el derivado que se utiliza para fabricar baterías de iones de litio para equipos electrónicos, autos eléctricos y fuentes de almacenaje de redes inteligentes de energía (o smart grids), registró el año pasado picos cercanos a los u$s 18.000, el triple que en 2014, cuando promedió los u$s 5.050. En 2016, el valor medio fue de u$s 7.450. Sobre la base de ese guiño de la geología, la actualidad conjuga elementos sólidos que dan cuenta de un escenario de crecimiento de la minería de litio en el mundo. El triángulo de Litio cuyos ejes o vértices forman e incluyen el Salar del Hombre Muerto (Argentina), el Salar de Uyuni (Bolivia) y el Salar de Atacama (Chile), sumados a los salares que se ubican dentro del área comprendida, se ubican todos en altura, más precisamente en la región de la Puna de Atacama. Aunque en la zona no existen industrias que trabajan propiamente con el material, el trabajo que se realiza en la zona se limita únicamente a la extr acción del mineral por empresas mineras extranjeras que exportan el material a naciones como Alemania, China, Estados Unidos, Países Bajos, Reino Unido y Rusia, entre otros, o a empresas como LG Group, Toyota, Mitsubishi y baterías Magna, entre muchas otras; sin embargo, son pocas las iniciativas que se han empezado a concretar, como aquellas de cooperación entre algunos países del triángulo de litio y naciones desarrolladas que cuentan con la tecnología para el aprovechamiento integral del litio.
Según expertos, la zona del triángulo contiene recursos de litio equivalentes al petróleo existente en Arabia Saudita.
Génesis 1. Salmueras o en ambientes evaporíticos Los depósitos de Litio son acumulaciones de agua subterránea salina que es enriquecida con Litio disuelto. El proceso de explotación implica el bombeo de agua que contiene entre 200 a 1400 mg/l de Litio y luego es concentrada por evaporación en una sucesión de laguna artificiales. Después de unos meses hasta un año, un concentrado de 1 al 2% de Litio es procesado en una planta química para producir una serie de productos finales como Carbonato de Litio y Metal de Litio.
Figura 1. Modelo esquemático de los depósitos de Salmuera de Litio mostrando parte de un sistema de cuenca cerrada. La cuenca muestra el salar en su parte más baja. Fuente: USGS Todos los depósitos de salmuera de Litio comparten una serie de características de primer orden: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Clima árido Cuenca endorréica que contiene un salar Subsidencia debido a la tectónica Actividad geotermal asociada Rocas fuente de Litio Uno o más acuíferos adecuados Suficiente tiempo de concentrar la salmuera
Aspectos importantes en el modelo propuesto de los depósitos de Salmuera de Litio se muestran en la figura 1. En esencia, el Litio es liberado por efecto de la meteorización o derivado de los fluidos hidrotermales de una variedad de fuentes de roca dentro de una cuenca cerrada. Evidencia en el Valle de Clayton sugiere que los tufos vítricos félsicos son una fuente primaria particularmente favorable. Otra fuente de Litio en el Valle de Clayton son los lechos de lagos del Neogeno que han sido previamente alterados a hectorita.
Hectorita de California. Fuente Wikipedia. El Litio es muy soluble, y al contrario del Sodio, Potasio y Calcio, no produce minerales evaporíticos cuando es concentrado por evaporación. En vez de eso, genera salmueras residuales en la subsuperficie somera. Las concentraciones económicamente rentables de Litio están en el rango de 200 a 4000 miligramos por litro (mg/l). Otros elementos en solución como el Boro y el Potasio pueden ser recuperados como coproductos, las salmueras también contienen elementos no deseados que pueden crear problemas en el procesamiento (Magnesio) o elementos tóxicos que requieren cuidado en el manejo de residuos. Existen un número de depósitos similares y relacionados de Salmueras de Litio. Algunas salmueras en campos antiguos de petróleo están enriquecidas en Litio. A menos que estén ubicados en un clima árido, la recuperación del Litio en pozas de evaporación no sería económicamente rentable. Las salmueras en el espectro de las cuencas endorréicas (cerradas) pueden estar enriquecidas en Cloruro de Potasio (KCl), Cloruro de Calcio (CaCl2), Bromo (Br), y Yodo (I) cuyas diferencias reflejan la química del basamento rocoso y quizá las contribuciones hidrotermales. Muchos de los campos de Salmuera de Litio están espacialmente asociados con Cloruro de Sodio (NaCl), pero el caso inverso no es necesariamente cierto, que es que la mayoría de evaporitas de Cloruro de Sodio carecen de salmuera asociada de Litio. Los depósitos hidrotermales de litioarcilla (por ejemplo: Hectorita) son comúnmente encontrados en las mismas cuencas que las Salmueras de Litio y por esa razon se sospecha que sus origenes son similares. Los depósitos de Salmuera de Litio son comunmente asociados con la mineralización de Borato en cuencas áridas y endorréicas
(cerradas), que aparentan ser híbridas involucrando procesos hidrotermales y evaporativos. Todos los depósitos de Salmuera de Litio en cuencas endorréicas (cerradas) de interés económico están en la edad Cuaternaria. Las cuencas que tienen salmueras enriquecidas en litio tienen un número de diferentes orígenes tectónicos. Los salares en Valle de Clayton (Nevada, USA) está localizada en una semi fosa tectónica entre rocas metamórficas jóvenes. El Salar de Atacama y el Salar de Uyuni están localizados en el Altiplano de Chile y Bolivia en una gran planicie a lo largo de la cresta de los Andes que involucra una serie de cuencas endorréicas (cerradas)
Figura 3. A. Mapa de los depósitos mundiales de Salmuera de Litio. B. Detalle en Sudamérica. C. Histograma mostrando la distribución bimodal latitudinal de los depósitos en los cinturones norte y sur.
Tamaño y Estructura de los Depósitos
Las cuencas que tienen Salmueras de Litio tiene un área mucho mayor que salar. La extensión del Salar de Uyuni tiene un área de 14000 km2 mientras que la cuenca es de 47000 km2. El salar del Valle de Clayton tiene una 100 km2 mientras que la cuenca tiene 1400 km2. Las fallas activas aparentemente están involucradas en todas las cuencas de litio. La subsidencia relacionada al fallamiento crea un espacio de acumulación sin el cual solo se podría acumular una capa delgada de sedimentos. Se requiere un relleno grueso de la cuenca para proveer un acuífero que permita almacenar un recurso de Litio viable.
Debido a que los depósitos de Salmuera de Litio están en acuíferos de varias geometrías, la Salmuera de Litio está localizada en la subsuperficie en lugar de estar presente en cualquier profundidad. En el Salar de Atacama, la salmuera es almacenada en los primeros 30 metros del núcleo poroso de halita del salar.
2. En vetas Los minerales comerciales de litio más importantes que provienen de vetas: espodumeno, lepidolita, ambligonita, trifilita, petalita, zinnwaldita y eucripta y están son encontradas en pegmatitas En América del norte, el espodumeno es el único mineral de litio que se ha encontrado en grandes cantidades, constituyendo la fuente más importante de materia prima para la obtención de sales de litio, situación que se ha mantenido durante casi 50 años de explotación de estos materiales. La lepidolita ha sido explotada en cantidades dobles de las correspondientes al espodumeno, y se ha empleado de preferencia en la fabricación de vidrio pyrex, vidrio apolino, otros vidrios espaciales. Este mineral nunca ha sido destinado a la obtención de productos químicos de litio, debido al contenido de potasio en el mineral. En América del norte no se conocen depósitos importantes de este mineral. La Ambligonita tiene un mayor contenido de li2o que el espodumeno y la lepidolita y serían más salinos para el beneficio si se dispusiera de cantidades suficientes de este material
Bibliografía https://es.wikipedia.org/wiki/Litio www.minmineria.gob.cl/¿que-es-el-litio/ http://gidahatari.com/ih-es/una-perspectiva-de-la-geologia-y-origen-de-losyacimientos-de-salmueras-de-litio https://www.cronista.com/especiales/Litio-una-industria-nacional-posible20170517-0006.html
