COOPERACIÓN. VISIÓN ACERCA DEL LITIO, SUS USOS E IMPORTANCIA ESTRATÉGICA, NUESTRAS FORTALEZAS Y FORMAS DE

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1 COOPERACIÓN N NORTE- SUR Y SUR-SUR SUR: : PERSPECTIVAS PARA EL MEJORAMIENTO DE LA COOPERACIÓN N CIENTÍFICA (Y TÉCNICA) Y EL INTERCAMBIO DE INFORMACIÓN N ENTRE LOS PAÍSES MIEMBROS DE LA CEPAL. VISIÓN ACERCA DEL LITIO, SUS USOS E IMPORTANCIA ESTRATÉGICA, NUESTRAS FORTALEZAS Y FORMAS DE COOPERACIÓN. Dra. María Elisa Taboada con colaboración de Dres. Svetlana Ushak, Teófilo Graber, Mario Grágeda y Héctor Galleguillos Cepal, Noviembre 2010

2 Temario Quienes somos El litio en el mundo y en Chile y nuestra orientación para la investigación. Experiencia en Investigaciones en litio Nuestros postgrados y su relación con la investigación. Nuestra propuesta de Centro de Estudios Avanzados en Litio y formas de colaboración Chile Bolivia Argentina y con países desarrollados que Investigan en Litio.

3 Quienes somos Temario El litio en el mundo y en Chile y nuestra orientación para la investigación. Experiencia en Investigaciones en litio Nuestros postgrados y su relación con la investigación. Nuestra propuesta de Centro de Estudios Avanzados en Litio y formas de colaboración Chile Bolivia Argentina y con países desarrollados que Investigan en Litio.

4 DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA A QUÍMICA DE LA UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA. LABORATORIO DE INVESTIGACIÓN N DE PROCESOS

6 INDUSTRIA MINERA MINERÍA ENERGÉTICA MINERÍA METÁLICA PRODUCTOS DE CONSTRUCCION MINERÍA NO METÁLICA MINERALES INDUSTRIALES Carbón, Petróleo, Gas Uranio Hierro, Aluminio, Cobre, Zinc, Plomo, Níquel, Oro, Plata, Platino MERCADOS Áridos, Arcillas Comunes, Arena y Gravas, Yeso, Piedra Natural Sales, Potasas, caolín, Sílice, Arcillas Blancas, Bentonita, Barita, Magnesita, Turba, Fluor, Litio Energía. Transporte. Química Orgánica. Plásticos Acero. Electrónica. Construcción Moneda Cemento. Cerámica Estructural. Hormigón. Edificación. Arte funerario Química. Cerámica Fina. Fertilizantes. Refractarios. Cargas. Pigmentos Tratamientos Aguas Desulfuración

7 Cuenca cerrada sin afluentes Formación depósitos salinos Actividad volcánica Fuente de contenidos salinos Agua Sales: KCl, NaCl Litio y otros Evaporación de agua Salar - lago superficial en cuyos sedimentos dominan las sales (cloruros, sulfatos, nitratos, boratos, etc). Salmuera Agua saturada o casi saturada con sales Depósito salino

8 Propiedades del Litio Pertenece al grupo I de los metales alcalinos (Li, Na, K, Rb, Cs y Fr). El litio metálico es de color blanco plateado y blando. Es el metal más liviano que se conoce. El Li es fuertemente electropositivo, por lo que es muy reactivo frente a los agentes químicos. Existen dos isótopos estables: 7 Li (92,4%) y 6 Li (7,6%).

9 El Litio en la naturaleza La concentración promedio del Li en la corteza terrestre se estima en 20 ppm (Vine, 1980). Depósitos de El litio se encuentra principalmente en: salmuera Salmueras continentales ( ppm) Salares (ej: Atacama, Hombre Muerto, Cauchari y Uyuni). Lagos salinos (ej. Zhabuye y Qinghai). Minerales ( ppm) Unas 145 especies mineralógicas (ej. espodumeno, petalita y lepidolita). Mina de espodumeno Otros recursos Salmueras de pozos petrolíferos Salmueras asociadas a campos geotermales Arcillas sedimentarias. Agua de mar Fuente: SQM

10 Minerales portadores de Litio mas importantes Imagen Nombre Fórmula % de Li 2 O Espodumeno Li 2 O Al 2 O 3 4SiO 2 8,4 Distribución del litio según la fuente: Ambligonita Li Al (F,OH)PO 4 10 Minerales 29 % Arcillas 9 % Petalita Li 2 O Al 2 O 3 8SiO Salmueras 62 % Lepidolita KLi 2 AlSi 4 O 10 (F,OH) 3 8

11 LITIO Y USOS ACTUALES Forma de adición Carbonato de Litio Baterias de Li-Ion Aplicaciones Cerámica de vidrio Cemento Aluminio Reservas de Li 40% en el Salar de Atacama Hidroxido de Litio Baterias de Li-Ion Baterias de Li-Ion Grasas lubricantes Absorcion CO 2 Minería Litio metalico Baterias de Litio Farmaceuticos Al - aleaciones Fusión n nuclear Butil Litio Elastomeros Farmaceuticos Agroquímicos Cloruro de Litio Desecantes Fundentes Separación de gases

12 Proceso para la producción de carbonato de litio e hidróxido de litio Las salmueras son bombeadas desde debajo de la corteza salina hacia piscinas de evaporación.. Por evaporación solar y con ayuda del viento se concentran después de meses. Transporte de salmueras de Litio hacia Antofagasta Planta de Carbonato de Litio Etapa de purificación para eliminar restos de elementos (Mg y Ca) Vista Planta Carbonato de litio (Garrett, D.E., 1996)

13 Actual Producción mundial

14 La segunda región se encuentra en el denominado triángulo del Litio. Esta condición geográfica puede ser altamente aprovechada en la perspectiva del desarrollo de un cluster del litio en la zona norte del país, además, de la integración científica con los países vecinos. 85 % de la reserva mundial

16 PUBLICACIONES CON LITIO: RELACIONADAS 1.- Graber T. A., Morales J. W., Robles P. A., Galleguillos H. R., and Taboada M. E. Behavior of LiOH*H 2 O crystals obtained by evaporation and by drowning out. Crystal Research & Technology. Vol. 43, Nº 6, pp (2008) 2.- Hernandez-Luis F., Galleguillos, H.; Graber, T.; Taboada M. E. Activity Coefficients of LiCl in Ethanol-Water Mixtures at K. Industrial and Engineering Chemistry Research. 47, pp (2008) 3.- Kwok KS, Ng KM, Taboada ME, Cisternas LA, Thermodynamics of salt lake system: Representation, experiments, and visualization, AICHE JOURNAL, 54 (3), (2008) 4.- Taboada M. E., T.A. Graber and L. A. Cisternas. Process Design for Drowing-out Crystallization of Lithium Hydroxide Monohydrate. Chemical Engineering Research and Design. 85, A9, pp (2007). 5.- Taboada M. E., Galleguillos H. R., Graber T. A. and Álvarez J. Density, viscosity, refractive index and electrical conductivity of saturated solutions of the lithium hydroxide + ethanol + water system at K, and thermodynamic description of the solid-liquid equilibrium. Fluid Phase Equilibria, vol. 235, pp (2005). 6.- María Elisa Taboada. "Liquid - liquid and solid - liquid equilibrium of the 1-propanol + lithium sulfate + water system at 25, 35 and 45 ºC". Fluid Phase Equilibria, 204, (2003). LIBRO: "Fundamentos de procesamiento de nometálicos". Cisternas L., Galleguillos H., Graber T. Y Taboada M. E. Ed. U. Antofagasta páginas (Registro de propiedad intelectual Nº )

17 Trabajos a Empresas de Minería No metálica Titulo del estudio Equilibrio de fase y evaporacion de salmueras dellitio (salar de Cauchari) Empresa y año Evaporación de salmueras SQM 2010 Cristalización de salmueras SQM Cinética Disolución Sal de Pampa Blanca y de Pozas SQM Lithium Americas Corporation Pruebas de equilibrio SKM Min Metal Seguimiento de la evaporación y cristalización de riles Molymet Molymet Estudios de cinéticas de disolución de salmueras. SQM Estudio a escala laboratorio de producción sulfato de sodio. SKM Minmetal Estudios de cristalización para Mantos Blancos. AAChile División Mantos Blancos Arriendo de reactor calorimétrico y asesoría. SQM Nitratos S.A Seguimiento de la cristalización de riles. Molymet Velocidad de disolución de sales salinas a través de seguimiento de la conductividad Minsal, SQM Estudio de la cinética de cristalización de KNO 3 desde soluciones industriales Servicios Mineros Carlton y Minera ACF Estudio de la conversión de NaNO3 a KNO3 y optimización de las condiciones de operación. Empresa: Servicios Mineros Carlton Estudio de sobresaturación de soluciones de nitrato. Servicios Mineros Carlton y Minera ACF Investigación de las zonas de sobresaturación para soluciones de COSAYACH COSAYACH Estudio de lixiviación de sales de nitrato Minera Yolanda Determinación de velocidades de crecimiento y nucleación de nitrato. Minera ACF Ltda Equilibrios de fases y sobresaturación para mineral de ACF. Minera ACF Ltda Pruebas de Corrosión para Salmueras Empresa: SOQUIMICH Estudio de la cinética de cristalización de sales de nitrato Minera ACF Ltda Estudio de cristalización de ácido bórico. Investigación para Sociedad Chilena del Litio. 1992

19 Creación de Magíster en Ingeniería de Procesos de Minerales (1998) Postgrado Ciencia Acreditado 6 años CNA

20 POSTGRADO INVESTIGACION CIENTIFICA INNOVACION TECNOLOGICA DESARROLLO DEL PAIS

21 DOCTORADO EN INGENIERIA DE PROCESOS DE MINERALES. CREADO EN 2006 APOYO DE CONICYT DOCTORADO ACREDITADO 5a 18 Alumnos 7 EXTRANJEROS APOYO DE EMPRESAS MINERAS APOYO DE MECESUP APOYO CENTROS DE INVESTIGACIÓN APOYO DE LA UA Acreditado 5 años CNA

22 Temario Quienes somos El litio en el mundo y en Chile y nuestra orientación para la investigación. Experiencia en Investigaciones en litio Nuestros postgrados y su relación con la investigación. Nuestra propuesta de Centro de Estudios Avanzados en Litio y minerales industriales y formas de colaboración Chile Bolivia Argentina y con países desarrollados que Investigan en Litio.

23 CENTRO DE ESTUDIOS AVANZADOS EN LITIO Y MIN. NO METÁLICOS. CELIMIN conocer en forma más profunda el comportamiento de estos sistemas salinos multicomponentes en solución acuosa. NaCl + CaSO 4 * H 2 O HALITE NaCl + KCl SYLVINITE MgCl 2 * KCl * 6H 2 O CARNALLITE MgCl 2 * 6H 2 O BISCHOFITE MgCl 2 * LiCl *7H 2 O Li CARNALLITE Pozas de evaporación solar Canal de salmuera en pozas de evaporación La mayor parte de la investigación realizada en el país en este ámbito corresponde a esfuerzos individuales de algunos investigadores, entre ellos, quienes se han asociado para formar CELIMIN.

24 ÁREAS TECNOLÓGICAS DE INTERÉS Obtención de sales (Ej. de litio) Alta pureza Costos Medio Ambiente Uso de sales fundidas para el almacenamiento de energía calórica en plantas termosolares toneladas de sales fundidas Planta termosolar 50 MW de potencia La ciudad de Antofagasta requiere 100 MW Generación de energía mediante la evaporación de salmueras en pozas solares. Uso de agua de mar en procesos industriales de la minería no-metálica.

25 OBJETIVOS Desarrollar la investigación científica y tecnológica de excelencia teniendo como base los sistemas salinos multicomponentes del norte de Chile. Colaborar en la formación de científicos jóvenes y estudiantes de post grado en esta área del conocimiento. Realizar difusión de las actividades de CELIMIN hacia la comunidad, la industria y la comunidad científica. Formar redes de colaboración científica para la integración de actividades en las áreas de cristalización, equilibrio de fases, propiedades fisicoquímicas, procesos de separación y purificación, entre otros. Favorecer el desarrollo de Tecnologías limpias, de menor costo y con productos de alta pureza; almacenamiento de energía en sales del salar de Atacama y la aplicabilidad de estos proyectos a la industria y en la generación de nuevas empresas en la región.

26 NÚCLEO DE INVESTIGADORES Y FORMAS DE COLABORACIÓN Grupo Principal de investigadores está compuesto por 5 Doctores. Se dispone de apoyo en la investigación en áreas especificas de otros investigadores. 16 proyectos Fondecyt realizados por los componentes del centro. Alrededor de 40 publicaciones ISI en los últimos 5 años Experiencia en investigación a nivel industrial en el área de sales (20 trabajos de asesoría a las empresas en el área) integración de dos nuevos investigadores de la industria privada contribución relevante al CENTRO. Redes con expertos extranjeros en las áreas de cristalización, termodinámica y uso de minerales industriales en energía, de USA, Japón, España, Dinamarca, Brasil y Puerto Rico.

27 Condiciones favorables Mineral de enorme interés a nivel mundial Uso extensivo de baterías recargables para un conjunto de aplicaciones Chile, por su parte, cuenta con importantes reservas a nivel mundial (58 % carbonato de litio participación de mercado) Aprovechamiento de ventajas comparativas Condición geográfica debe ser aprovechada en la perspectiva del desarrollo de un cluster del litio en la zona norte del país Necesidad de Productos con mayor valor agregado y de Innovación constante en nuevos productos y nuevos usos como en fármacos y almacenamiento de energía.

28 NUESTRA PROPUESTA EN ESTA REUNIÓN Formas de colaboración Chile-Bolivia- Argentina (Latino América en general) y con países desarrollados que Investigan en el recurso Litio: A TRAVÉS DE CENTRO CELIMIN: Equipamiento especializado para la Investigación PROYECTOS CONJUNTOS: CRISCOS y otros. Intercambio académicos y alumnos. Convenios de cooperación Internacionales A TRAVÉS DE NUESTROS POSTGRADOS. Cursos de Postgrado especializados en Minerales No-Metálicos: Equilibrios de Fase, Cristalización, Termodinámica de Electrolito. Diseño de procesos, etc Curso PASI con USA y USACH sobre Litio. En Proyecto.

29 GRACIAS