Espodumeno

La espodumena es un mineral piroxeno compuesto de inosilicato de litio y aluminio , Li Al ( Si O ₃ ) ₂ , y es una fuente comercialmente importante de litio. Se presenta como kunzita incolora a amarillenta, violácea o lila (véase más abajo), o alternativamente como hiddenita de color verde amarillento o verde esmeralda ; adopta la forma de cristales prismáticos, a menudo de gran tamaño. Se han reportado cristales individuales de 14,3 m (47 pies) de tamaño en las Black Hills de Dakota del Sur , Estados Unidos. ^{[ 6 ] [ 7 ]}  

La forma natural de baja temperatura, α-espodumeno, se encuentra en el sistema monoclínico , y la β-espodumeno de alta temperatura cristaliza en el sistema tetragonal . El α-espodumeno se convierte en β-espodumeno a temperaturas superiores a 900  °C. ^{[ 5 ]} Típicamente, los cristales presentan fuertes estrías a lo largo del eje principal. Las caras cristalinas suelen estar grabadas y picadas con marcas triangulares.

La espodumena fue descrita por primera vez en 1800 a partir de un ejemplar hallado en la localidad tipo de Utö , Södermanland , Suecia . Fue descubierta por el naturalista brasileño José Bonifacio de Andrada e Silva . Su nombre deriva del griego spodumenos (σποδούμενος), que significa "quemado hasta las cenizas", debido al aspecto opaco de color gris ceniza del material refinado para su uso en la industria. ^{[ 2 ]}

La espodumena se encuentra en pegmatitas y aplitas graníticas ricas en litio . Los minerales asociados incluyen cuarzo , albita , petalita , eucriptita , lepidolita y berilo . ^{[ 3 ]}

El material transparente se ha utilizado durante mucho tiempo como gema , y ​​las variedades kunzita y hiddenita son conocidas por su fuerte pleocroísmo . Entre las localidades de origen se incluyen la República Democrática del Congo (RDC), Afganistán , Australia , Brasil , Madagascar (véase minería ), Pakistán , Quebec en Canadá y Carolina del Norte y California en los EE. UU.

A partir de 2018, la RDC era conocida por tener el mayor depósito de espodumeno de litio en roca dura del mundo, con operaciones mineras en el territorio central de la RDC de Manono , provincia de Tanganyika . ^{[ 8 ]} A partir de 2021, la empresa australiana AVZ Minerals ^{[ 9 ]} estaba desarrollando el proyecto Manono Lithium and Tin, y tenía una estimación del tamaño del recurso de 400 millones de toneladas de mineral de alta ley y baja impureza al 1,65 % de óxido de litio ( Li ₂ O ) ^{[ 10 ]} espodumeno en roca dura basada en estudios y perforaciones de Roche Dure, una de varias pegmatitas en el depósito. Mount Marion contiene los segundos mayores recursos minerales de litio de alta ley del mundo, con un estimado de 71 millones de toneladas (160 mil millones de libras) del mineral espodumeno bajo la propiedad de Mineral Resources y Jiangxi Ganfeng Lithium ^{[ 11 ]}  

La espodumena es una fuente importante de litio , que se utiliza en cerámica , teléfonos móviles y baterías (incluidas las de automoción ), medicina , Pyroceram y como fundente. En 2019, aproximadamente la mitad del litio se extraía de minerales, que consisten principalmente en espodumena. El litio se recupera de la espodumena mediante disolución en ácido o extracción con otros reactivos, tras tostarla para convertirla en la β-espodumena, más reactiva. La ventaja de la espodumena como fuente de litio, en comparación con las salmueras , es su mayor concentración de litio, pero a un coste de extracción más elevado. ^{[ 12 ]}

En 2016, se pronosticó que el precio del concentrado de espodumeno sería de $500–600/tonelada durante los años siguientes. ^{[ 13 ]} Sin embargo, el precio se disparó por encima de los $800 en enero de 2018, y la producción aumentó más que el consumo, lo que provocó que el precio disminuyera a $400 en septiembre de 2020. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

La producción mundial de litio a través de espodumeno fue de alrededor de 80 000 toneladas métricas anuales en 2018, provenientes principalmente de la pegmatita de Greenbushes en Australia Occidental y de algunas fuentes chinas y chilenas . Se informa que la mina Talison Minerals en Greenbushes, Australia Occidental (en la que participan Tianqi Lithium , Albemarle Corporation y Global Advanced Metals ), es la segunda más grande del mundo y posee la ley de mineral más alta, con un 2,4 % de Li₂O ₍ cifras de 2012). ^{[ 16 ]}

En 2020, Australia amplió la extracción de espodumeno para convertirse en el principal país productor de litio del mundo. ^{[ 17 ]}

Un importante concentrado económico de espodumeno, conocido como concentrado de espodumeno 6 o SC6 , es un mineral de litio de alta pureza con un contenido de litio de alrededor del 6% que se produce como materia prima para la producción posterior de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

La extracción de litio del espodumeno, a menudo SC6, es un desafío debido a la fuerte unión del litio en la estructura cristalina .

El refinado tradicional de litio en la década de 2010 implica la lixiviación ácida de minerales que contienen litio, la precipitación de impurezas, la concentración de la solución de litio y su posterior conversión a carbonato de litio o hidróxido de litio . Estos métodos de refinado generan cantidades significativas de efluentes y relaves cáusticos , que suelen ser altamente ácidos o alcalinos. ^{[ 12 ]} Entre los reactivos de extracción adecuados se incluyen sulfatos de metales alcalinos, como sulfato de sodio , carbonato de sodio , cloro o ácido fluorhídrico . ^{[ 20 ]}

Otro método de procesamiento se basa en el procesamiento pirometalúrgico del SC6: tostarlo a altas temperaturas superiores a 800 °C (1470 °F) para convertir la espodumena de la estructura alfa fuertemente unida a una estructura beta más abierta de la que el litio se extrae más fácilmente; luego enfriarlo y hacerlo reaccionar con diversos reactivos en una secuencia de pasos de procesamiento hidrometalúrgico . Algunos métodos ofrecen el uso de reactivos no cáusticos y dan como resultado flujos de residuos reducidos, lo que potencialmente permite el uso de un proceso de refinación de circuito cerrado. ^{[ 21 ]}  

Tesla ha desarrollado y, desde 2025, está implementando a gran escala un proceso similar de refinamiento de litio de 6 a 8 pasos que no requiere ácidos. Mezclan cloruro de sodio con el concentrado de espodumeno de estructura beta abierta y agua. La agitación a altas temperaturas produce una suspensión rica en litio que se puede filtrar y purificar para obtener hidróxido de litio . Los productos de desecho incluyen analcima , arenas y piedra caliza, que se pueden reutilizar como materiales de construcción. Una refinería de Tesla ubicada en 1200 acres en Robstown, Texas , utiliza este proceso. Comenzó a operar parcialmente en diciembre de 2024. El sitio fue elegido por su proximidad al Puerto de Corpus Christi , donde el espodumeno se puede importar fácilmente. ^{[ 22 ]}

Una forma común de litio refinado procedente de ambos procesos es el hidróxido de litio , que se utiliza habitualmente como materia prima en la industria de las baterías para fabricar el material del cátodo de las baterías de iones de litio (Li-ion) .

• Lista de minerales

• Kunz, George Frederick (1892). Gemas y piedras preciosas de Norteamérica . Nueva York: The Scientific Publishing Company.
• Palache, C., Davidson, SC y Goranson, EA (1930). "El yacimiento de hiddenita en el condado de Alexander, Carolina del Norte". American Mineralogist, vol. 15, n.º 8, pág.  280.
• Webster, R. (2000). Gemas: sus fuentes, descripciones e identificación (5.ª ed.), págs.  186–190. Gran Bretaña: Butterworth-Heinemann.
• Los principales actores en el litio de Quebec Enlace obsoleto archivado el 30/01/2013 en archive.today , "Daily News", The Northern Miner , 11 de agosto de 2010.

• Textos en Wikisource:
  • " Kunzita ". Encyclopædia Britannica (11.ª  ed.). 1911.
  • Rudler, Frederick William (1911). " Spodumene ". Encyclopædia Britannica (11.ª  ed.).
  • " Espodumena ". Nueva Enciclopedia Internacional . 1905.