Extraction of lithium from beta-spodumene using routes with simultaneous acquisition of zeolitic structures

Abstract

O aumento previsto na demanda por sais de lítio traz uma crescente preocupação com a escassez desse metal e problemas ambientais na indústria nacional de extração litinífera cujas metodologias empregadas estão associadas a sulfatos, solventes orgânicos e a base de actinídeos, consequentemente formando rejeitos silicoaluminosos sulfatados e radioativos. Portanto, o objetivo deste estudo foi desenvolver rota ambientalmente eficiente para extração de lítio na forma de sal a partir de beta-espodumênio (β-LiAlSi2O6) e tecnologicamente viável para obtenção simultânea de zeólitas como subproduto. Estudos da literatura descrevem metodologias para extração de lítio utilizando aditivos sulfatados, com recuperação do resíduo pós-síntese. O presente estudo, entretanto, é inédito em razão de obter estruturas cristalinas zeolíticas como subproduto em rota para extração de lítio. Em princípio, ao elaborar meios de extração eficiente e economicamente viável, foi importante entender as características das peneiras moleculares, especificamente as zeólitas. Como resultado, a eficiência para extração de lítio com o uso dos aditivos Na2CO3, NaOH e NaCl foi avaliada por meio de medidas de absorção atômica no sobrenadante, resultando em até 85% de lítio extraído, baseado na troca iônica quimiosseletiva entre Li+ de β-LiAlSi2O6 e Na+ de Na2CO3 e NaCl. A adição de NaOH promoveu ação mineralizante com vistas à dissolução de β-LiAlSi2O6, viabilizando a recuperação de Li e disponibilidade de Si e Al para nucleação e crescimento de estruturas zeolíticas. Como resultado, foram desenvolvidas duas rotas, cada qual operando em circuito cíclico e contínuo (HTS: High-throughput Screening), compreendido por etapas como calcinação, tratamento hidrotérmico e bicarbonatação, para extração de lítio e obtenção de subproduto com topologia zeolítica tipo gaiola (LTA e FAU) e tipo canal (LTT, MOR e MFI). Os materiais foram caracterizados por diversas técnicas como DRX, FRX, TG, Espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente, isotermas de adsorção de N2, MEV, MET e Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier com piridina adsorvida.