Title

Caracterização de um concentado de espodumênio e extração de lítio

Characterization of a spodumene concentrate and lithium extraction

Authorship

BRIGIDO, CAROLINE RODRIGUES DOS SANTOS; BASTOS, LEONARDO DA COSTA; SANTOS, JOÃO MARCOS SILVA ROSENDO DOS; BRAGA, PAULO FERNANDO ALMEIDA

BRIGIDO, CAROLINE RODRIGUES DOS SANTOS

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BASTOS, LEONARDO DA COSTA

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SANTOS, JOÃO MARCOS SILVA ROSENDO DOS

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BRAGA, PAULO FERNANDO ALMEIDA

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DOI

10.5151/2594-357X-43738

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Abstract

O estudo objetivou caracterizar um concentrado de espodumênio (LiAlSi2O6), mineral de lítio e, otimizar o processo extração por sulfatação ácida do β-espodumênio, uma vez que, o α-espodumênio é pouco reativo. O espodumênio normalmente é encontrado na natureza na forma de α-espodumênio e por meio de tratamento térmico (calcinação/decrepitação) pode ser convertido em β-espodumênio, forma mais reativa, propiciando assim, a extração de lítio. Dando continuidade ao processo, o β-espodumênio foi sulfatado com ácido sulfúrico concentrado (H2SO4), procedimento explorado por meio de um delineamento experimental 23 composto por oito ensaios em duplicata, visando mapear a influência de variáveis operacionais críticas no rendimento da extração. As variáveis investigadas foram a concentração de H2SO4 (10% e 30%), o tempo de lixiviação (1 h e 2 h) e a relação concentrado-lixiviante (água) de 1:200 e 1:100 (p/v). Os resultados indicaram que a melhor extração de lítio ocorreu com as condições operacionais de 30% de H2SO4 (maior concentração), 1,0 hora de reação de lixiviação (menor tempo) e relação (p/v) de 1:200 (maior diluição) com extração de 95,5% do lítio total. Em conclusão, este trabalho quantificou o aumento na disponibilidade de lítio após a conversão de fase e estabeleceu um conjunto de parâmetros de sulfatação e lixiviação ideais que favorecem maior extração de lítio.

The study aimed to evaluate the lithium oxide (%Li2O) content in spodumene ore (LiAlSi2O6) and to optimize the extraction process via acid sulfation of β-spodumene, given the low reactivity of the α-phase. Spodumene occurs in nature predominantly as α-spodumene, which is converted into the more reactive polymorph β-phase through decrepitation thermal treatment, thereby enabling subsequent metal extraction. In the next stage, the β-spodumene underwent sulfation with concentrated sulfuric acid (H2SO4). This procedure was investigated via a 23 factorial design consisting of eight runs in duplicate to map the influence of critical operational variables on extraction yield. The independent variables investigated were H2SO4 concentration (10% and 30%), leaching time (1 h e 2 h), and solid-to-liquid (p/v) ratio expressed as weight/volume 1:100 and 1:200. The results indicated that maximum lithium extraction reached 95.5% of total lithium under the operational conditions of 30% H2SO4, 1.0 hour of leaching, and an p/v ratio of 1:200. In conclusion, this work quantified the increase in lithium availability after phase conversion and established optimal parameters that favor higher Li extration.

Keywords

Espodumênio, Sulfatação, lítio

Spodumene, Sulphation, Lithium