VÃas de refinación del litio
Ark Blue and Ark Green+: soluciones innovadoras de litio para un mundo sostenible
El sector de refinación de litio tiene cuatro vÃas de refinación principales que pueden representarse como refinación gris , refinación amarilla , refinación azul y refinación verde+ .
Lithium Ark es el inventor, desarrollador y titular de la patente de las vÃas de refinación Blue y Green+ .
En comparaciones lado a lado, Green+ Refining ofrece el conjunto más superior de beneficios ESG y desempeño financiero entre todas las opciones. Para algunas empresas, Blue Lithium Refining es una alternativa atractiva, ya que genera cero desechos en la fabricación de hidróxido de litio-BG, una gran mejora con respecto a Grey Refining convencional.
A continuación se resumen y evalúan las vÃas de refinación:
Refinación de litio ARK GREEN+
Lithium Ark es el desarrollador y titular de la patente de Green+ Lithium Refining, un proceso que combina las mejores prácticas de los sectores del litio y del cloro-álcali.
El diagrama de flujo simplificado de Ark Green+ Lithium es el siguiente:
El proceso Ark Green litio convierte directamente la materia prima cloruro de litio (LiCl) en hidróxido de litio para baterías (LiOH-BG). Mediante el proceso de marca registrada de la empresa, denominado Lithium Flex, la refinería ecológica conserva la posibilidad de convertir fácilmente el LiOH-BG en carbonato de litio grado de batería simplemente añadiendo CO2. Lithium Flex permite a las refinerías la flexibilidad de producir hidróxido de litio o carbonato de litio sobre la marcha para responder a los constantes cambios en la química, la arquitectura y el mercado de las baterías.
Cómo funciona Ark Green litio:
El refinado ecológico del litio es un proceso novedoso que toma prestados varios componentes clave que se encuentran fuera del sector del litio, concretamente en el sector cloro-alcalino, y aplica estas metodologías probadas para resolver las deficiencias del refinado gris tradicional. El primer componente es un sistema recíproco de sales que realiza el trabajo pesado de las reacciones químicas importantes, y lo hace de forma muy predecible, repetible y fiable.
El sistema de sal recíproca para el litio Ark Green+ es proporcionado por:
El Cloruro de Litio se mezcla con Hidróxido de Potasio (KOH), creando dos nuevas sales Hidróxido de Litio (LiOH) y Cloruro de Potasio (KCl). El KCl es un valioso subproducto adquirido en grandes cantidades por la industria alimentaria.
Solubilidad favorable
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Refinación de litio AZUL
Lithium Ark es el inventor y titular de la patente de Blue Lithium Refining. El proceso opera en la intersección de los sectores del procesamiento del litio y del nitrógeno.
El diagrama de flujo simplificado de Blue Lithium es el siguiente:
Cristalización de coste ultrabajo:
El nitrato de potasio (KNO3) tiene una curva de solubilidad notablemente pronunciada que permite a Blue Refinery cristalizar selectivamente el KNO3 por enfriamiento (20 °C) sin co-cristalizar el hidróxido de litio (LiOH). La ligera pendiente descendente de la curva de solubilidad del LiOH permite a la Refinería Azul cristalizar selectivamente el LiOH por evaporación a mayor temperatura (90 °C) sin co-cristalizar el KNO3.
Una refinería de litio azul de tamaño moderado genera cantidades notables de fertilizante KNO3 prácticamente sin coste. Esto es posible convirtiendo 3 insumos de bajo valor (LiCl, ácido nítrico, KOH) en 2 productos finales de alto valor (LiOH-BG y KNO3). El procesamiento a baja temperatura minimiza el consumo de energía térmica de la planta.
Blue Lithium Refining es un proceso muy solicitado por las empresas del sector de procesamiento de nitrógeno que desean explotar las capacidades existentes en la fabricación de urea, amonio y otros productos a base de nitrógeno para producir también productos químicos de litio aptos para baterías. Una refinería de litio azul (30 ktpa) generaría ~85% de sus ingresos de las ventas de LiOH-BG y el resto de las ventas de nitrato de potasio.
Blue Lithium Refining utiliza Carbonato de Litio-TG como materia prima. Como muestra el diagrama de flujo, el Carbonato de Litio-TG se convierte directamente en Hidróxido de Litio-BG, con el beneficio añadido del Nitrato de Potasio como subproducto. Sin embargo, la materia prima carbonato de litio contiene carbono en su estructura molecular. Inherente al procesamiento de materias primas de litio basadas en el carbono, tanto el litio azul como el gris liberan dióxido de carbono. Esta característica dista mucho de ser ideal si se desea descarbonizar por completo el propio procesamiento del litio.
Cómo funciona el Blue Lithium:
El refinado del Blue Lithium se basa en un sistema de sales recíprocas:
El Carbonato de Litio-TG se mezcla con Ácido Nítrico (HNO3) e Hidróxido de Potasio (KOH). La mezcla de estos tres ingredientes da como resultado una nueva solución que incluye: Nitrato de Litio (LiNO3), Hidróxido de Potasio (KOH), Hidróxido de Litio (LiOH) y Nitrato de Potasio (KNO3).
Refinación de litio Yellow
La electrólisis de cloruro de litio se conoce como refinación de litio amarillo .
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Algunas empresas están invirtiendo una cantidad considerable de recursos intelectuales y financieros en el desarrollo de un método para convertir el cloruro de litio (materia prima de LiCl) en hidróxido de litio-BG mediante electrólisis. Lamentablemente, el objetivo de electrolizar directamente el LiCl en LiOH-BG ha demostrado ser endiabladamente difícil.
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Si asumimos que la electrólisis de LiCl algún día pueda aplicarse con éxito al refinado de litio, es probable que sufra una serie de desventajas inherentes:
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Se requiere un costoso pretratamiento de la salmuera debido a la alta sensibilidad de las membranas de electrólisis a las impurezas, lo que genera mayores costos de procesamiento.
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La eficiencia eléctrica máxima es de solo el 60% al 70%. El alto consumo de energía aumenta el OPEX por tonelada de litio.
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Superar la baja eficiencia energética con un alto rendimiento de fabricación requiere un mayor CAPEX en equipos de electrólisis.
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La electrólisis de LiCl nunca se ha llevado a escala industrial.
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Por el contrario, el proceso de refinación de litio Green+ reemplaza la electrólisis de LiCl por la electrólisis de KCl.
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La electrólisis con KCl es muy superior a la electrólisis con LiCl. La electrólisis con KCl ya se ha utilizado a escala industrial en todo el mundo, con unas 2 millones de toneladas anuales. Esto significa que sus equipos y procesos ya están probados, estandarizados y tienen un coste relativamente bajo. Además, la electrólisis con KCl es muy eficiente energéticamente (aproximadamente un 98 %), lo que minimiza los gastos operativos por tonelada. Estos factores proporcionan a las refinerías Green+ una importante ventaja competitiva sobre las refinerías Yellow, ya que maximizan los beneficios ESG y la rentabilidad.
Refinación de litio GREY
El refinado convencional del litio gris, que representa la vía heredada o tradicional de refinado del litio, convierte primero la materia prima de cloruro de litio en carbonato de litio de grado técnico (TG), que a su vez se convierte en hidróxido de litio de grado para baterías (BG).
Un diagrama de flujo simplificado del litio gris es el siguiente:
La conversión de cada tonelada de cloruro de litio en carbonato de litio-TG requiere casi dos toneladas de ceniza de sosa como reactivo. Luego, la posterior conversión de Carbonato de Litio-TG en Hidróxido de Litio-BG requiere Cal y Ácido Clorhídrico (HCl) como reactivos. En algunos casos, una refinería de litio gris puede consumir 5 toneladas de reactivo y generar hasta 14 toneladas de residuos y dióxido de carbono (CO2) para producir una sola tonelada de hidróxido de litio-BG.
La Refinería Gris de Litio es una ruta químicamente intensiva que resulta en:
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Montañas de reactivo (cal, ceniza de sosa)
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Costoso transporte de reactivos a/desde emplazamientos remotos
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Gran cantidad de residuos de difícil y costosa eliminación
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Elevadas emisiones de CO2
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Baja recuperación de litio (8-12% de pérdidas de litio)
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Alta intensidad energética
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Elevado consumo de agua dulce
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Elevado OPEX/tonelada
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Alto CAPEX en equipos y activos fijos
Cada año, millones de toneladas de ceniza de sosa, cal y/o ácido clorhídrico son transportadas miles de kilómetros a/desde lugares remotos para apoyar al sector de refino de litio gris.
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Todos estos factores hacen que el refinado del litio gris sea innecesariamente complejo, económicamente derrochador y medioambientalmente insostenible. El procesamiento del litio gris se enfrenta a una ardua batalla para multiplicarse por 10 en la próxima década sin incurrir en costes significativos, tanto financieros como ecológicos.
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