PT109396A - Processo de extração de lítio de minérios e concentrados por ativação mecânica e reação com ácido sulfúrico - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM PROCESSO DE EXTRAÇÃO DE LÍTIO DE MINÉRIOS OU CONCENTRADOS DE MINERAIS DE LÍTIO, ATRAVÉS DA COMBINAÇÃO DE TRÊS OPERAÇÕES UNITÁRIAS, A ATIVAÇÃO MECÂNICA DO MINÉRIO OU DO CONCENTRADO, SEGUIDA DE REAÇÃO POR DIGESTÃO COM ÁCIDO SULFÚRICO CONCENTRADO E LIXIVIAÇÃO COM ÁGUA. A ATIVAÇÃO MECÂNICA PROCESSA-SE ATRAVÉS DE MOAGEM DE ALTA ENERGIA, QUE PROMOVE A ALTERAÇÃO DA ESTRUTURA DO MINERAL, TORNANDO-O AMORFO E MAIS REATIVO, O QUE PERMITE QUE A ETAPA SUBSEQUENTE DE REAÇÃO POR DIGESTÃO ÁCIDA PARA A FORMAÇÃO DO SULFATO DE LÍTIO, A TEMPERATURA INFERIOR A 200ºC, SEJA EFICIENTE E RÁPIDA. COMO RESULTADO DAS ETAPAS ANTERIORES, O SÓLIDO REAGIDO CONTÉM SULFATO DE LÍTIO QUE É DISSOLVIDO NA ETAPA SUBSEQUENTE DE LIXIVIAÇÃO COM ÁGUA. A RECUPERAÇÃO DO LÍTIO CONTIDO NAS FASES MINERAIS É SUPERIOR A 80%, PODENDO EM CONDIÇÕES OTIMIZADAS ATINGIR MAIS DE 90%.

Description

DESCRIÇÃO "Processo de extração de litio de minérios e concentrados por ativação mecânica e reação com ácido sulfúrico"

Campo da invenção

Campo técnico em que a invenção se insere A presente invenção está relacionada com a metalurgia quimica e extrativa de minérios pegmatíticos, particularmente os portadores de litio, referindo-se a um processo hidrometalúrgico para recuperação de litio, aplicável a minérios ou concentrados minerais, sendo especialmente concebida para extração a partir de concentrados de lepidolite.

Estado da técnica

Sabe-se que os minérios de litio (Li) são pouco suscetíveis ao ataque químico. Assim, o seu tratamento para extração de litio envolve, usualmente, etapas de tratamento térmico prévio, a temperaturas entre 1000 e 1200°C, durante um tempo necessário para que ocorra uma mudança de fase do mineral portador de litio. Esta etapa aumenta a reatividade do mineral, promovendo a posterior extração de litio da sua estrutura por reação com agentes ácidos ou alcalinos.

Alternativamente, o tratamento a alta temperatura pode realizar-se simultaneamente com a adição de reagentes, promovendo a reação entre o mineral e esses aditivos. Neste contexto, têm sido desenvolvidos muitos estudos empregando aditivos, tais como sulfatos, carbonatos ou cloretos. Os aditivos são misturados com o minério de litio ou com o concentrado e a mistura é calcinada a temperaturas da ordem de 800°C a 1000°C por 0,5 a 1,5 h (operação denominada roasting) . Esta mistura permite uma certa redução da temperatura e do tempo da reação. Além disso, o uso de aditivos leva à formação de compostos de litio solúveis em água, que são posteriormente extraídos por lixiviação. Contudo, estes processos são ainda muito dispendiosos, dado que as temperaturas utilizadas são ainda muito elevadas, com inerentes desvantagens económicas aos mesmos.

Um sistema para extração de litio, rubídio e/ou césio de um minério de lepidolite usando sulfatos é descrito no modelo de utilidade CN203284447, no qual a mistura é reagida a elevadas temperaturas (900°C) por 1,2 h, sendo posteriormente lixiviada com ácido sulfúrico diluído. Este método, ao contrário do reivindicado nesta invenção, requer o uso de altas temperaturas para extração de litio.

Existem algumas abordagens alternativas de extração de litio a partir de minérios, que tentam ultrapassar estas limitações.

Um método com ácido sulfúrico a elevadas pressões para extração do litio a partir de minérios constituídos por lítia, sílica e alumina é descrito no documento US2974884A. De acordo com esse método, o minério é moído até atingir um calibre inferior a 44 ym, sendo depois submetido a reação com ácido sulfúrico. Entretanto, ao contrário do reivindicado nesta invenção, a ativação mecânica do minério, de modo a conduzir à amorfização da sua estrutura cristalina, com consequente aumento da reatividade, não é reportada no documento US2974884A, tendo a moagem neste caso apenas a função de redução da granulometria do minério. Além disso, a reação ácida descrita na patente US2974884A é realizada em reatores fechados a elevadas pressões, nesta caso superiores a 50 psi e temperaturas entre 250 e 400°C, por até 4 h. Ao contrário, no proposto na presente invenção, a reação com o ácido dá-se através de uma digestão a pressão atmosférica, a baixas temperaturas e por curtos períodos de tempo. Assim os custos de manutenção e operação do processo apresentado no documento US2974884A devem, por este motivo, ser também mais elevados.

Desta forma, o documento US2974884A apresenta desvantagens em relação ao processo proposto na presente invenção, que ao introduzir o uso de uma etapa de ativação mecânica, seguida por digestão ácida e lixiviação com água, permite elevadas extrações de litio sob condições de operação mais vantajosas. Para além disso, embora no documento US2974884A seja mencionado que o litio é transformado em sulfato de litio, os rendimentos obtidos não são reportados, não permitindo avaliar-se a eficiência do mesmo.

Um procedimento para extração de litio a partir de minérios, principalmente argilas, tais como montmorilonite, hectorite e esmectite, é também apresentado no documento US4588566A. Segundo este documento, a granulometria do minério deve ser reduzida a um diâmetro médio de cerca de 500 μιη ou menos e a redução da granulometria pode ser realizada através de qualquer método conhecido para tal.

Deste modo, a etapa de moagem neste documento está apenas associada à necessidade de redução da granulometria do minério. Ao contrário, na invenção proposta, a etapa de moagem deve ser realizada num moinho de alta energia e é de extrema importância para promover assim a ativação mecânica do minério ou concentrado, levando a amortização da sua estrutura cristalina, aumento da sua reatividade, promovendo a extração de litio.

No documento US4588566A, o minério moido é seguidamente misturado com uma solução alcalina e aquecido por 0,1 a 6 h, a uma temperatura entre 50 a 125°C (preferencialmente a 85°C por 3 h) , para transformar o litio em hidróxidos ou carbonatos. Após, os sólidos são separados e colocados a reagir com ácido sulfúrico durante 0,5 a 10 h, a uma temperatura entre 50 a 125°C (preferencialmente a 85°C por 3 h) . A mistura é arrefecida e tratada para precipitar o litio presente. Deste modo, o processo proposto no documento US2974884A envolve duas etapas de reação, uma alcalina e outra ácida, o que deve aumentar os custos do processo. Ainda, os tempos de reação requeridos podem ser muito longos (até 10 h).

Além disso, as extrações de litio obtidas pelo processo proposto no documento US4588566A, segundo os exemplos apresentados, variam entre 24 e 66% e são assim bastante inferiores às extrações obtidas empregando o método proposto na presente invenção.

Deste modo, o processo proposto no documento US4588566A apresenta desvantagens em relação ao proposto na presente invenção, que permite a obtenção de extrações superiores de litio, de forma rápida, eficiente e a baixa temperatura.

Um processo para extração de litio de minérios tais como jadarite e β-espodumena é descrito no documento W02015123762(AI). Contudo, a obtenção da fase β-espodumena requer que o minério seja previamente sujeito a tratamento térmico a temperaturas da ordem dos 1000°C, diferentemente do reivindicado nesta invenção. Naquela patente, o minério de litio é misturado com uma composição aquosa acidica, que envolve o uso de bissulfito como reagente, sendo a mistura calcinada a temperaturas de 150 a 400°C por 1 min a 24 h. A solução lixiviada é submetida a um processo de eletromembrana, para transformar o sulfato de litio em hidróxido de litio. Portanto, são usados reagentes diferentes do reivindicado nesta invenção e além disso, a necessidade de amortização do minério não é mencionada no documento WO2015123762(Al).

Deste modo, os processos atuais não resolvem eficazmente o problema do uso de elevadas temperaturas para extração de litio de minérios. Existem abordagens alternativas, mas requerem o uso de elevadas quantidades de reagentes ou reações a elevadas pressões, que condicionam os custos da operação, tornando a extração de litio de minérios menos competitiva.

De acordo com o exposto, existe a necessidade de desenvolver um processo de extração de litio de minérios e concentrados que seja levado a cabo a temperaturas mais reduzidas, com um consumo minimizado de reagentes, que seja eficiente, rápido e que promova a obtenção de uma elevada extração do litio. 0 processo de extração de litio de minérios ou concentrados segundo a presente invenção possibilita a extração a temperaturas muito mais baixas num curto tempo de reação, pelo uso de apenas um reagente, o que constitui uma vantagem para a valorização de minérios portadores de litio, para a extração de metais. A presente invenção tem assim interesse para a indústria de processamento mineral, permitindo a produção de sulfato de litio de forma eficiente, rápida e a baixas temperaturas. Além disso, apresenta também relevância, sobretudo, nas áreas da mobilidade elétrica e armazenamento de energia, nas quais a aplicação de compostos de litio para o fabrico de baterias é fundamental e cuja procura tem crescido muito nos últimos anos, impulsionada pelo aumento na procura por veículos elétricos.

As características do invento são descritas de modo pormenorizado a seguir.

Sumário da invenção A presente invenção consiste num processo para a extração de litio a partir de minerais litiníferos, composto por três etapas: (1) uma etapa de moagem de alta energia, de modo a ativar mecanicamente o minério ou concentrado, levando à amorfização da sua estrutura cristalina (2) uma etapa de digestão ácida, em particular uma digestão com ácido sulfúrico (H2SO4) , que conduz à formação de compostos de litio solúveis em água e por fim, (3) uma etapa de lixiviação aquosa na qual os compostos de litio são dissolvidos em água. 0 processo da invenção apresenta vantagens sobre as alternativas atualmente existentes, pois promove a extração de litio de minérios ou concentrados a temperaturas muito inferiores às que são usualmente utilizadas e com consumos de ácido também reduzidos.

Descrição detalhada da invenção A presente invenção consiste num processo para a extração de litio a partir de minerais litiníferos, composto por três etapas: (1) uma etapa de moagem de alta energia, de modo a ativar mecanicamente o minério ou concentrado, levando à amorfização da sua estrutura cristalina (2) uma etapa de digestão ácida, em particular uma digestão com ácido sulfúrico, que conduz à formação de compostos de litio solúveis em água e por fim, (3) uma etapa de lixiviação aquosa na qual os compostos de litio são dissolvidos em água.

Surpreendentemente verificou-se que o processo da presente invenção proporciona um processo de extração de litio, com valores de extração elevados, superiores a 90%, sem necessidade de calcinação, com uma reação de digestão ácida, rápida e eficiente a baixa temperatura. Através do processo, objeto da presente invenção, obtém-se o produto, sulfato de litio, solúvel em água, permitindo que os processos de purificação posteriores sejam mais simples.

Este resultado é inesperado uma vez que o especialista na técnica poderia esperar que a ausência de uma operação de calcinação do minério ou concentrado de litio a elevadas temperaturas, da ordem dos 800 a 1000°C não possibilitaria a extração de litio dos mesmos. Contudo, o processo proposto na presente invenção permite a obtenção de elevadas extrações de litio a partir de minérios ou concentrados empregando condições de processo mais vantajosas do que as atualmente propostas para este fim.

Alguns termos técnicos empregados na descrição detalhada da presente invenção, abaixo apresentada, são inicialmente definidos, nomeadamente: - Moagem deve ser entendida como uma operação fisica em que se reduz o calibre de um material sólido granulado ou particulado a um calibre muito fino. Nesta operação não ocorre habitualmente uma alteração significativa da estrutura dos materiais, quando estes são cristalinos. No entanto algumas propriedades fisicas globais podem sofrer algumas modificações. - Ativação mecânica deve ser entendida como uma operação de moagem, vulgarmente realizada em moinhos de alta energia, em que o efeito sobre as particulas é de tal forma pronunciado que altera as caracteristicas estruturais e/ou superficiais das mesmas, de que resultam alterações no seu comportamento fisico-quimico. A amortização (o produto cristalino é transformado numa substância amorfa) é uma das transformações que pode ocorrer durante este processo.

Numa forma de realização da invenção, o moinho de alta energia poderá ser um moinho de discos.

Noutra forma de realização da invenção, o moinho de alta energia poderá ser um moinho planetário. - Digestão deve ser entendida como uma operação química em que um material sólido reage com um aditivo (um ácido, se for uma digestão ácida como na presente invenção) sem utilização de nenhum solvente e realizando-se vulgarmente como uma pasta espessa e de forma estática (sem agitação, ou apenas revolvendo a pasta). - Lixiviação deve ser entendida como uma operação em que um líquido (vulgarmente aquoso) e um sólido contactam, formando uma suspensão, vulgarmente com agitação; esse contacto promove a dissolução de parte do constituinte do sólido. Na presente invenção o líquido utilizado na lixiviação é apenas água. 0 processo hidrometalúrgico proposto na presente invenção para a recuperação de lítio de minérios ou concentrados de minerais que contêm lítio, é constituído pelas etapas que são abaixo descritas.

Etapa 1 - moagem com ativação mecânica A matéria-prima, constituída por concentrados minerais que contêm lítio, tais como lepidolite, litiofilite-trifilite, espodumena, petalite e ambligonite-montebrasite, é sujeita a moagem em moinho de alta energia, como é o caso dos moinhos planetários ou de discos. A moagem é realizada por tempo suficiente para que se obtenha um material ativado, com granulometria com mediana de distribuição (d5o) inferior a 20 ym; durante esse processo as fases cristalinas deverão sofrer amorfização (este último aspeto é facilmente confirmado por difração de raios-X). 0 tempo da Etapa 1 é compreendido entre 3 min a 45 min, e realiza-se num moinho de discos. Quando a Etapa 1 é realizada em moinho planetário, o tempo necessário está compreendido entre meia hora e uma hora. É possivel a utilização de outros moinhos com diferentes construções, desde que garantam a amorfização e que transfiram a energia suficiente para as fases minerais. A necessidade de amorfização da estrutura do mineral portador de litio deve ser sempre observada. A ativação mecânica e amorfização da estrutura conferem vantagens ao processo, tornando os minerais que contêm litio muito mais reativos e suscetíveis ao ataque com ácido, favorecendo a extração de litio. Evita-se assim o uso de elevadas temperaturas (superiores a 800°C), que são tradicionalmente empregadas no processamento de minérios litiniferos. 0 produto amorfo resultante desta etapa é sujeito a uma etapa de digestão.

Etapa 2 - Digestão ácida

Ao material ativado e amorfo resultante da etapa de moagem (Etapa 1) é adicionada uma quantidade compreendida entre 0,3 e 1,3 g de ácido sulfúrico concentrado por 1 g de minério ou concentrado mineral. O ácido sulfúrico e o concentrado ou minério ativado são depois misturados. Esta mistura é sujeita a uma reação de digestão, realizada num equipamento aquecido, tal como um forno, com temperatura controlada. As temperaturas variam de 50 até 200°C, e o tempo de diqestão varia de 2 min até 2 h. A etapa de diqestão é essencial nesta invenção e atribui vantagens à mesma, pois permite o uso de menores quantidades de ácido, já que o contacto entre o ácido e o concentrado mineral ou minério que contém litio se dá de forma direta. Nesta reação formam-se compostos com litio que serão posteriormente extraídos da mistura.

Quando é usada apenas uma etapa de lixiviação (ácido diluido em água), em substituição da digestão, a concentração de ácido em torno das partículas é menor. Para contornar este efeito torna-se necessário o uso de maiores concentrações de ácido, o que acarreta consumos de ácido exagerados e consequentemente maiores custos, aspeto que se verifica nos processos alternativos atualmente existentes. O produto resultante da reação de digestão é submetido a uma etapa de lixiviação com água.

Etapa 3 - Lixiviação 0 produto reagido proveniente da etapa de digestão (Etapa 2) é sujeito a uma etapa de lixiviação com água. A proporção entre o volume de água e a massa de sólido reagido por digestão que é utilizada na lixiviação é de 1/1 até 20/1 L/kg. A etapa de lixiviação é realizada a temperatura compreendida entre 20 a 100°C, durante 5 min até 4 horas. A presente invenção também permite a extração de outros metais alcalinos de interesse, em particular o rubidio, habitualmente contido na lepidolite.

Os rendimentos de extração de litio e rubidio obtidos, por dissolução, são superiores a 80 e 90%, respetivamente. Os elementos extraidos por dissolução podem ser recuperados da solução, após a lixiviação, por diversos métodos, por exemplo, por precipitação.

Numa forma preferencial de realização da presente invenção, o minério ou concentrado de lepidolite é ativado mecanicamente em moinho de discos entre 10 a 15 minutos, sendo de seguida digerido usando uma proporção de 0,65 g ácido sulfúrico concentrado por g de sólido ativado, a uma temperatura entre 130 e 140°C, durante 10 minutos. O material resultante da digestão é lixiviado com água a uma temperatura de 50°C durante meia hora e usando uma proporção de 2 L água por 1 kg de sólido. O rendimento de extração de litio em solução é superior a 80%, com consumos minimos de ácido.

Numa outra forma de realização da presente invenção, o minério ou concentrado de lepidolite é ativado mecanicamente em moinho de discos entre 10 a 15 minutos, sendo de seguida digerido usando 1,3 g de ácido sulfúrico concentrado por g de sólido ativado, a uma temperatura compreendida entre 130 e 140°C, durante 10 minutos. O material resultante da digestão é lixiviado com água a uma temperatura de 50°C durante meia hora e usando uma proporção de 2 L água por 1 kg de sólido. Nesta forma de realização o rendimento de extração do litio é superior a 90%. A ativação mecânica com perda de cristalinidade de outros minérios foi também testada, indicando que a presente invenção é generalizável a outros minérios ou concentrados de litio, como por exemplo, espodumena, petalite, litiofilite-trifilite e ambligonite-montebrasite.

Descrição das figuras A Figura 1 representa os resultados da análise estrutural por difração de raios-X do concentrado de lepidolite e de alguns produtos ativados por moagem, em que (a) se refere ao concentrado original de lepidolite, (b) ao concentrado de lepidolite ativado mecanicamente durante 10 min e (c) ao concentrado de lepidolite ativado mecanicamente durante 30 min. É de notar que a ganga principal associada à lepidolite, o quartzo, não é afetada substancialmente durante este processo, o que também constitui uma vantagem operacional. Para além disso, torna-se evidente que a redução da cristalinidade da lepidolite ocorre, com consequente amorfização, com o progresso da moagem. Nesta figura, L - lepidolite, A - albite, Qz -quartzo, C - contaminação com Fe, Ni, Cr (moinho). A Figura 2 representa os resultados da análise estrutural por difração de raios-X dos diferentes minérios de litio ativados por moagem. Os seguintes números de referência que aparecem na imagem representam: (d) Minério de lepidolite antes da moagem; (e) Minério de lepidolite ativado mecanicamente por moagem por 15 min; (f) Minério de espodumena antes da moagem; (g) Minério de espodumena ativado mecanicamente por moagem por 15 min; (h) Minério de litiofilite-trifilite antes da moagem; (i) Minério de litiofilite-trifilite ativado mecanicamente por moagem por 15 min; (j) Minério de petalite antes da moagem; (k) Minério de petalite ativado mecanicamente por moagem por 15 min; (l) Minério de ambligonite-montebrasite antes da moagem; (m) Minério de ambligonite-montebrasite ativado mecanicamente por moagem por 15 min.

Nota-se que a moagem promove uma clara alteração na estrutura cristalina dos minérios.

Exemplos

Exemplo 1

Neste exemplo demonstra-se que a ativação mecânica promove a transformação do mineral lepidolite da sua forma cristalina para a forma amorfa, promovendo a recuperação do litio através do processo subsequente de digestão com H2SO4 e lixiviação com água.

Cerca de 2,5 g de concentrado de lepidolite contendo 1,95% Li foram ativados mecanicamente num moinho de discos durante tempos diferentes, entre 5 minutos e 30 minutos, concretamente 5, 10, 15 e 30 min. No final da ativação mecânica, todas as amostras resultantes desta operação foram caracterizadas granulometricamente por granulómetro laser, e estruturalmente por difração de raios-X. A mediana de distribuição (dso) das partículas assim obtidas foi de cerca de 6 μτη, independentemente do tempo de ativação. A análise estrutural revelou que o mineral lepidolite perde a sua cristalinidade, como se pode observar na figura 1, sendo o concentrado original, o material ativado por 10 minutos e o material ativado por 30 minutos. A reatividade dos vários materiais ativados foi testada sempre nas mesmas condições de digestão e lixiviação. A digestão realizou-se misturando uma quantidade de 0,65 g de H2SO4 concentrado por g de material ativado, sendo a mistura obtida digerida por 2 h, a uma temperatura de 165°C. Os materiais assim digeridos, após desagregação, foram então lixiviados com água para dissolver o sulfato de lítio formado, numa proporção de 10 mL água/g sólido reagido, por 4 h a uma temperatura de 80°C, sendo que a lixiviação se realizou em balões agitados. Os rendimentos de extração do lítio em solução obtidos são apresentados na tabela 1.

Tabela 1. Rendimentos de extração do lítio em função do tempo de ativação.

Demonstra-se que a partir de um tempo de ativação de 10 min se conseguem atingir rendimentos de extração de litio superiores a 80%.

Exemplo 2

Este exemplo demonstra que a etapa de ativação mecânica do processo de extração de litio proposto na presente invenção é generalizável a outros minérios de litio, embora o tempo de moagem deva ser ajustado a cada caso.

Cerca de 1,2 g de diferentes minérios de litio foram separadamente moidos num moinho de discos por 15 min. Após a moagem, todos os produtos desta operação foram também caracterizados granulometricamente por granulómetro laser. A mediana de distribuição (dso) da granulometria variou para os diferentes minérios entre 4 a 10 ym.

Os resultados da caracterização estrutural dos produtos obtidos por difração de raios-x são apresentados na Figura 3, onde é possível observar a ocorrência de uma redução significativa dos cristalitos (litiofilite-trifilite), amorfização (todos os silicatos) e uma situação intermédia (ambligonite-montebrasite) , indicando assim que o processo proposto nesta invenção pode ser aplicado a outros minérios litiníferos.

Exemplo 3

Este exemplo refere a influência da temperatura e do tempo de digestão na recuperação do litio pelo processo aqui proposto. Uma amostra de concentrado, idêntico ao do exemplo 1, foi ativada mecanicamente no moinho de discos durante 15 minutos, sendo o sólido resultante digerido com H2SO4 concentrado usando uma quantidade de 0,65 g ácido/g de minério ativado. Utilizaram-se várias temperaturas de digestão entre 90 e 200°C, para um tempo de digestão de 4 h, tal como apresentado na tabela 2. Para uma das temperaturas (135°C), utilizaram-se dois tempos, 0,25 e 4 h. Para avaliar os rendimentos de extração, procedeu-se à lixiviação com água sempre nas mesmas condições, que foram 4 h a 80°C, usando uma proporção de 10 mL de água/g sólido reagido.

Outra amostra de concentrado, idêntico ao do exemplo 1, foi ativada mecanicamente no moinho de discos durante 15 min e foi digerida usando 1,30 g de H2SO4 por g de concentrado ativado. Essa amostra foi digerida a temperaturas de 70 a 200°C, por 0,25 a 2 h. A lixiviação com água foi realizada a 80°C, por 2 horas, usando uma proporção de 10 mL de água/g material digerido.

Os resultados apresentados na tabela 2 mostram que os rendimentos de extração de litio em solução verificados às várias temperaturas são sempre elevados e iguais ou superiores a 80%. Para a temperatura de 135°C, os rendimentos obtidos para os dois tempos testados foram idênticos (82%) verificando-se assim que, mesmo com tempos relativamente baixos, a reação com o ácido é muito eficiente.

Quando a quantidade de ácido usada foi de 1,3 g/g de concentrado ativado, os rendimentos foram superiores a 90% mesmo quando o material ativado foi digerido a 7 0°C por 0,25 h. O aumento da temperatura neste caso levou também a um ligeiro aumento no rendimento.

Tabela 2. Rendimentos de extração do litio em função da temperatura e do tempo de digestão ácida.

Exemplo 4 O efeito da quantidade relativa de H2SO4 utilizada foi testado e é apresentado neste exemplo. Utilizando uma amostra equivalente de concentrado de lepidolite e as mesmas condições de ativação mecânica e de lixiviação com água descritas no exemplo 3, variou-se a quantidade de H2SO4 adicionada na digestão ácida. A temperatura de digestão foi sempre de 130°C e o respetivo tempo de 2 h. A tabela 3 apresenta os rendimentos em solução obtidos para este exemplo. Verifica-se um aumento progressivo do rendimento de extração do Li com a quantidade de ácido adicionada, chegando a 92%, para uma adição de 1,1 g H2S04/g minério ativado.

Tabela 3. Rendimentos de extração do litio em função da quantidade de H2SO4 adicionada na digestão ácida.

Exemplo 5

As condições de lixiviação com água foram também estudadas e os resultados são apresentados neste exemplo. Partindo de novo de um concentrado de lepidolite com as caracteristicas apresentadas no exemplo 3 e também utilizando as condições de ativação mecânica descritas no mesmo exemplo, procedeu-se à digestão ácida a 130°C, por 15 min e com uma adição de 0,96 g H2S04/g de concentrado de lepidolite ativado. O sólido resultante desta digestão foi desagregado e dividido para ser lixiviado com água em diferentes condições de temperatura, tempo e relação água/sólido reagido. As diferentes condições estudadas bem como os resultados obtidos são apresentados na tabela 4.

Utilizando condições de temperatura de 50 ou 80°C os rendimentos de lixiviação foram sempre elevados, superiores a 75%, mesmo utilizando um tempo de 0,25 h. Apenas à temperatura mais baixa (20°C) se observou uma ligeira diminuição nos rendimentos de extração do Li para 78-80%.

Tabela 4. Rendimentos de extração do litio em função das condições de lixiviação com água.

Exemplo 6

Este exemplo ilustra a utilização de um equipamento diferente na etapa de ativação mecânica do minério de lepidolite, um moinho planetário. Uma amostra de 10 g de um minério de lepidolite contendo 0,8% Li foi ativada mecanicamente num moinho planetário a uma rotação de 300 rpm durante 1 hora. Ao material final obtido, com granulometria média de 5 ym, foi adicionada e misturada uma quantidade de 0,65 g H2SO4 concentrado por g de minério ativado, e a mistura resultante foi digerida num forno a 165°C durante 2 horas. 0 sólido reagido por digestão foi seguidamente desagregado e misturado com água, na proporção de 10 mL/g de sólido reagido. A lixiviação com água, realizada em balão agitado, decorreu durante 4 horas a uma temperatura de 80°C. A análise da solução final permitiu determinar a concentração de lítio dissolvida e calcular o rendimento de extração deste metal, que foi de 82%.

Lisboa, 18 de maio de 2016

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES 1) Processo de extração de lítio de minérios e concentrados de lepidolite, caracterizado por ter as seguintes etapas: a) Ativação mecânica através da utilização de um moinho de alta energia durante um periodo de tempo compreendido entre 3 minutos e 60 minutos, produzindo um minério ativado, no estado amorfo; b) Digestão ácida do minério ativado com ácido sulfúrico concentrado a uma temperatura compreendida entre 50°C e 200°C, durante um periodo de tempo compreendido entre 2 minutos e 4 horas produzindo um sólido reagido; c) Lixiviação do sólido reagido com água com dissolução dos compostos de litio solúveis formados, tais como o sulfato de litio.
2. 2) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o moinho de alta energia utilizado na etapa de ativação mecânica ser um moinho de discos.
3. 3) Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o moinho de alta energia utilizado na etapa de ativação mecânica ser um moinho planetário.
4. 4) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa de digestão ácida ser realizada com uma quantidade de ácido sulfúrico concentrado compreendida entre 0,3 e 1,3 g/g de minério ativado.
5. 5) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sólido reagido pela digestão ácida ser lixiviado com água na proporção entre o volume de água e o peso de sólido reagido compreendida entre 1/1 e 20/1 L/kg.
6. 6) Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sólido reagido por digestão ácida ser lixiviado com água, a uma temperatura compreendida entre 20°C e 100°C, durante um periodo de tempo compreendido entre 5 min e 4 h. Lisboa, 18 de maio de 2016