El espodumeno es un mineral de piroxeno que consta de inosilicato de litio y aluminio , Li Al ( Si O 3 ) 2 , y es una fuente de litio. Se presenta como kunzita de incolora a amarillenta, violácea o lila (ver más abajo), hiddenita de color verde amarillento o verde esmeralda , cristales prismáticos, a menudo de gran tamaño. Se reportan monocristales de 14.3 m (47 pies) de tamaño en Black Hills de Dakota del Sur , Estados Unidos . [5] [6]
Espodumena | |
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General | |
Categoría | Inosilicato |
Fórmula (unidad de repetición) | silicato de litio y aluminio , LiAl (SiO 3 ) 2 |
Sistema de cristal | Monoclínica |
Clase de cristal | Prismático (2 / m) (mismo símbolo HM ) |
Grupo espacial | C2 / c |
Celda unitaria | a = 9,46 Å , b = 8,39 Å c = 5,22 Å β = 110,17 °; Z = 4 |
Identificación | |
Color | Muy variable: blanco, incoloro, gris, rosa, lila, violeta, amarillo y verde, puede ser bicolor; verde esmeralda - hiddenita; lila — kunzita; amarillo - triphane |
Hábito de cristal | prismático, generalmente aplanado y alargado, estriado paralelo a {100}, generalmente masivo |
Hermanamiento | Común en {100} |
Escote | Prismático perfecto, dos direcciones {110} ∧ {1 1 0} a 87 ° |
Fractura | Desigual a subconcoidal |
Tenacidad | Frágil |
Escala de Mohs de dureza | 6,5–7 |
Lustre | Vítreo, nacarado en el escote |
Racha | blanco |
Gravedad específica | 3.03–3.23 |
Propiedades ópticas | Biaxial (+) |
Índice de refracción | n α = 1,648–1,661 n β = 1,655–1,670 n γ = 1,662–1,679 |
Birrefringencia | δ = 0.014–0.018 |
Pleocroísmo | Fuerte en kunzita: α-púrpura, γ-incoloro; hiddenita: α-verde, γ-incoloro |
Ángulo de 2V | 54 ° hasta 69 ° |
Fusibilidad | 3,5 |
Solubilidad | insoluble |
Otras características | Tenebrescence , chatoyancy , Kunzita menudo fluorescente bajo UV [ citación necesaria ] |
Referencias | [1] [2] [3] [4] |
La forma natural de α-espodumena de baja temperatura se encuentra en el sistema monoclínico , mientras que la β-espodumena de alta temperatura cristaliza en el sistema tetragonal . El α-espodumena se convierte en β-espodumena a temperaturas superiores a 900 ° C. [4] Los cristales suelen estar muy estriados paralelos al eje principal. Las caras de cristal a menudo están grabadas y picadas con marcas triangulares.
Descubrimiento y ocurrencia
La espodumena se describió por primera vez en 1800 para una ocurrencia en la localidad tipo en Utö , Södermanland , Suecia . Fue descubierto por el naturalista brasileño José Bonifacio de Andrada e Silva . El nombre se deriva de los griegos spodumenos (σποδούμενος), que significa "quemado a cenizas," debido a la opaco, el aspecto ceniza de material refinado para su uso en la industria. [1]
La espodumena se encuentra en pegmatitas y aplitas de granito rico en litio . Los minerales asociados incluyen: cuarzo , albita , petalita , eucriptita , lepidolita y berilo . [2]
El material transparente se ha utilizado durante mucho tiempo como piedra preciosa con variedades de kunzita y hiddenita que se destacan por su fuerte pleocroísmo . Las localidades de origen incluyen República Democrática del Congo , Afganistán , Australia , Brasil , Madagascar , Pakistán , Québec en Canadá y Carolina del Norte , California en los EE . UU .
Desde 2018, se sabe que la República Democrática del Congo tiene el depósito de roca dura de espodumena de litio más grande del mundo. [7] El recurso total del depósito ubicado en Manono, en el centro de la República Democrática del Congo , tiene el potencial de ser de 1.500 millones de toneladas de roca dura de espodumena de litio de alta ley y baja impureza. Las dos pegmatitas más grandes (conocidas como Carriere de l'Este Pegmatite y Roche Dure Pegmatite) son cada una de tamaño similar o más grande que la famosa Pegmatita Greenbushes en Australia Occidental. En un futuro cercano para 2023, se espera que la República Democrática del Congo sea un importante proveedor de litio para el mundo con su espodumena de alto grado y baja impureza. En 2021, AVZ Minerals, [8] una empresa australiana, está desarrollando el proyecto Manono Lithium and Tin en Manono, República Democrática del Congo, el recurso tiene impurezas bajas de alto grado a 1,65% Li2O [9] (óxido de litio) espodumena roca dura basada en estudios y perforación de Roche Dure, una de varias pegmatitas en el depósito.
Importancia economica
La espodumena es una fuente importante de litio para su uso en cerámica , baterías de teléfonos móviles y automotrices , medicina , Pyroceram y como agente fundente. El litio se extrae de la espodumena mediante la fusión en ácido después de tostarla para convertirla en la β-espodumena más reactiva.
En 2016, se pronosticó que el precio sería de 500-600 $ / ton durante los próximos años. [10] Sin embargo, el precio subió por encima de 800 dólares en enero de 2018 y la producción aumentó más que el consumo, lo que redujo el precio a 400 dólares en septiembre de 2020. [11] [12]
La producción mundial de litio a través de la espodumena fue de alrededor de 80.000 toneladas métricas por año en 2018, principalmente de la pegmatita Greenbushes de Australia Occidental y de algunas fuentes chinas y chilenas . Se informa que la mina Talison en Greenbushes, Australia Occidental, es la segunda más grande y tiene la ley más alta de mineral con un 2,4% de Li 2 O (cifras de 2012). [13]
En 2020, Australia expandió la minería de espodumena para convertirse en el principal país productor de litio del mundo [14] (ver tabla a continuación). [ cita requerida ]
Dos ventajas de la espodumena en comparación con la salmuera son:
- la pureza del carbonato de litio que puede producir. La industria de las baterías requiere un 99,5% de carbonato de litio puro. [ cita requerida ] La naturaleza de las impurezas es importante: por ejemplo, el hierro o el magnesio (que tiende a ocurrir más en la salmuera) lo convierten en una fuente menos atractiva.
- preferido en la fabricación de hidróxido de litio (un compuesto de litio utilizado en la producción de baterías de vehículos eléctricos)
- tiempo de inicio de una planta: una vez que se completa una planta de procesamiento de mineral, puede estar produciendo carbonato de litio en unos días, mientras que la evaporación de la salmuera a concentraciones utilizables en bandejas de evaporación abiertas puede tardar de 18 meses a 3 años, según las tasas de evaporación y la concentración inicial. [ cita requerida ]
Demanda en baterías de iones de litio
El concentrado de litio de roca dura (espodumena) ofrece una ruta de refinación más directa para la producción de hidróxido de litio que el litio procesado con salmuera. [15] El espodumeno es un producto codiciado y la materia prima preferida en la fabricación de hidróxido de litio (una materia prima clave para cátodos de baterías de vehículos eléctricos) por parte de grandes empresas como Ganfeng Lithium [16] mayor productor de compuestos de litio en el mundo y de hidróxido de litio. La tendencia creciente de las baterías de iones de litio ricas en níquel [17] requiere hidróxido de litio como entrada en la química de las celdas de cátodo de la batería. [18] Tesla ha seleccionado baterías de hidróxido de litio para sus vehículos eléctricos. La revolucionaria tecnología química de la batería rica en níquel aumenta la autonomía de conducción de los vehículos eléctricos; reduce el costo de las baterías de alto rendimiento; mayor vida útil de la batería; aumenta la densidad de energía y mejora la seguridad. Las baterías ricas en níquel necesitan hidróxido de litio para las celdas del cátodo de la batería, a saber, cátodos NCM 811, NCM 622, LFP y NCA. Se espera que la demanda de hidróxido de litio aumente exponencialmente desde 2025 hasta 2030 junto con la demanda de litio de roca dura de espodumena. [18] En un informe de febrero de 2021, Canalys, una empresa de investigación, pronosticó que para 2028 la producción mundial de nuevos vehículos eléctricos (EV) será de más de 30 millones de vehículos al año. [19] 3,1 millones de vehículos eléctricos se vendieron en todo el mundo en 2020.
El fabricante de automóviles Tesla está construyendo una instalación de conversión / refinación de litio en Austin, Texas, que convertirá la roca dura de espodumena al 6%, también conocida como concentrado de espodumena al 6% (SC6), en hidróxido de litio para su uso en celdas de batería, lo que permitirá a Tesla controlar mejor el calidad del hidróxido de litio (una materia prima clave del cátodo de la batería). [20] Tesla firmó un contrato de suministro de 5 años para roca dura de espodumena de litio directamente de una operación minera de litio, Piedmont Lithium, en Carolina del Norte. [21]
Esta tendencia probablemente se repetirá [¿ según quién? ] por otros importantes fabricantes de automóviles para asegurar un mayor control sobre el suministro de materias primas de concentrado de espodumena de litio, yendo directamente a los mineros, ya que se prevé que el suministro de litio será deficitario [ aclaración necesaria ] para 2023 [22] según el análisis de previsión de Benchmark Mineral Intelligence (BMI), [23] agencia de informes de precios de Londres y análisis de expertos sobre baterías de iones de litio y la industria de almacenamiento de vehículos eléctricos y eléctricos. Este acuerdo representa aproximadamente un tercio de la producción esperada de 160.000 toneladas por año de Piedmont Lithium. 52,800 toneladas / año de concentrado de espodumena al 6%, o SC6 (equivalente a 8,000 toneladas de hidróxido de litio), este suministro comenzará a mediados de 2022 / mediados de 2023; se espera que esta cantidad satisfaga más de la mitad de las necesidades de baterías de Tesla en Giga Texas en 2023 , el año en el que está prevista la producción total de las células 4680 del fabricante de automóviles eléctricos para sus Cybertrucks . [24] Tesla aún necesitaría asegurar más suministro de espodumena más allá de la capacidad de producción de Piedmont Lithium, a fin de producir su propio hidróxido de litio para los futuros requisitos de producción de baterías de Tesla. [ cita requerida ]
En diciembre de 2020 / principios de 2021 se firmaron tres importantes acuerdos de compra a largo plazo [25] con AVZ Minerals, [8] una empresa australiana, para concentrado de espodumena, los acuerdos son por un suministro total de 540.000 toneladas / año de (roca dura) concentrado de espodumena de litio al 6% (SC6), o el 16% de la producción global equivalente de carbonato de litio de LCE (la producción mundial de LCE en 2020 fue de 431.000 toneladas). Los tres acuerdos se realizaron con los principales productores de materiales para baterías del mundo, Ganfeng Lithium, Yibin Tianyi Lithium Co./ Contemporary Amperex Technology (CATL) y Shenzhen. [ cita requerida ]
A continuación se muestran los vínculos en las cadenas de suministro desde la mina de espodumena hasta el producto final de la batería / vehículo eléctrico a diciembre de 2019: CATL y Ganfeng son proveedores de Tesla. Ganfeng es el principal proveedor de hidróxido de litio de Tesla y proveedor de VW (contrato de 10 años hasta 2030) y BMW Group (4 años hasta 2024) / Panasonic / LG Chem / Samsung SDI . CATL tiene acuerdos de suministro de baterías a largo plazo con BMW Group (acuerdo de 11 años hasta 2031). En diciembre de 2019, BMW firmó un acuerdo de 5 años para el hidróxido de litio que se producirá a partir de espodumena de roca dura a través de Ganfeng, el Dr. Andreas Wendt, miembro del Consejo de Administración de BMW AG responsable de Compras y Red de Proveedores, dice que sus requisitos de litio para 2025 son se espera que sea siete veces mayor que la de 2019. [26] La demanda de espodumena e hidróxido de litio se asegura continuamente a través de contratos a largo plazo con grandes empresas y mineras, incluidas empresas conjuntas. Otra mina de espodumena es Greenbushes en Australia Occidental, donde Tianqi Lithium produce hidróxido de litio de su planta de Kwinana. Tianqi firmó un acuerdo de suministro en septiembre de 2019 [27] por 5 años (2020-2024) con Northvolt Ett , un productor sueco de baterías de iones de litio, la producción planificada de Northvolt se espera en 2021. Los inversores de Northvolt son los fabricantes de automóviles alemanes Volkswagen y BMW Group . Tianqi también tiene acuerdos de suministro con los fabricantes de baterías de Corea del Sur LG Chem (2020-2022) y SK Innovation.
Esta es una demostración contundente por parte de las principales empresas y empresas de Nivel 1 [ aclaración necesaria ] de la demanda de espodumena para satisfacer la aceptación esperada de vehículos eléctricos (EV), provocada en parte por las nuevas políticas gubernamentales de los países de la UE como Noruega; Alemania; Francia; Islandia; Suecia; Dinamarca, el Reino Unido, China, Japón, India, Corea del Sur, Egipto, Taiwán, Irlanda y otros en torno al uso de combustibles fósiles y la futura prohibición de los vehículos con motor de combustión interna (ICE) [28] y el impulso de las energías renovables, la sostenibilidad, la baja huella de carbono y alcanzar los objetivos del Acuerdo Climático de París para el calentamiento global. [ cita requerida ]
Las elecciones estadounidenses a finales de 2020 que dieron lugar a la administración de Biden han avivado el entusiasmo por el sector de la nueva energía y los vehículos eléctricos (EV) con el nuevo presidente de los Estados Unidos que firmó recientemente órdenes ejecutivas en febrero de 2021 directamente relacionadas con vehículos eléctricos y minerales críticos como el litio. La reciente propuesta de Biden en marzo de 2021 para un gasto en infraestructura de $ 2 billones [29] incluye $ 175 mil millones para vehículos eléctricos New Energy y subsidios para la adopción de vehículos eléctricos por parte de los consumidores estadounidenses.
Europa y EE. UU. Están comenzando a construir [ ¿cuándo? ] un mercado para la cadena de suministro de baterías de iones de litio y vehículos eléctricos asegurando el suministro de materias primas, de lo que ha sido un mercado dominado por China durante la generación pasada a través de grandes empresas como Tianqi Lithium y Ganfeng Lithium, en la conversión de espodumena. [ cita requerida ]
Variedades de piedras preciosas
Hiddenita
La Hiddenita es una variedad de gema verde esmeralda pálida que se informó por primera vez en el condado de Alexander, Carolina del Norte , EE. UU. Fue nombrado en honor a William Earl Hidden (16 de febrero de 1853 - 12 de junio de 1918), ingeniero de minas, recolector de minerales y comerciante de minerales. [ cita requerida ]
Esta variedad de espodumena verde esmeralda está coloreada con cromo, al igual que las esmeraldas. No toda la espodumena verde está coloreada con cromo, que tiende a tener un color más claro, [ cita requerida ] y, por lo tanto, no es una verdadera hiddenita. [ aclaración necesaria ]
Kunzita
La kunzita es una piedra preciosa de color rosa a lila , una variedad de espodumena cuyo color proviene de cantidades menores a trazas de manganeso . Algunas (pero no todas) las kunzitas utilizadas para las piedras preciosas se han calentado para realzar su color. También se irradia con frecuencia para realzar el color. [ cita requerida ]
La kunzita fue descubierta en 1902 y recibió su nombre de George Frederick Kunz , el joyero jefe de Tiffany & Co en ese momento y un destacado mineralogista. Se ha encontrado en Brasil , Estados Unidos, Canadá , CEI , México , Suecia , Australia Occidental , Afganistán y Pakistán . [ cita requerida ]
Un ejemplo notable de kunzita utilizada en joyería es la tiara rusa Palmette y el collar que usó la duquesa de Gloucester . [30]
Un cristal de kunzita casi incoloro (arriba a la izquierda), una kunzita rosa pálida cortada (arriba a la derecha) y un cristal de hiddenita verdoso (abajo) (escala desconocida)
Kunzite, provincia de Nuristan, Afganistán
Hiddenita de Araçuaí, Minas Gerais, Brasil
Triphane
El trifano es sinónimo de espodumena, pero también se utiliza para variedades incoloras o amarillentas.
Ver también
- Lista de minerales
- George Frederick Kunz
Notas
- ↑ a b Spodumene , Mindat.org
- ↑ a b Anthony, John W., Bideaux, Richard A., Bladh, Kenneth W. y Nichols, Monte C. (1990). Manual de Mineralogía . Publicación de datos minerales, Tucson, Arizona
- ↑ Hurlbut, Cornelius S .; Klein, Cornelis, 1985, Manual de mineralogía , 20a ed., ISBN 0-471-80580-7
- ^ a b Ciervo, Howie y Zussman, Minerales formadores de rocas, v.2 Silicatos de cadena, Wiley, 1963 págs. 92-98
- ^ Schwartz, G. (1928). "La Región Mineral de Black Hills" . Mineralogista estadounidense . 13 : 56–63.
- ^ Robert Louis Bonewitz, 2005, Roca y gema , Londres, Dorling Kindersley
- ^ "Este proyecto del Congo podría abastecer de litio al mundo" . MiningDotCom . 10 de diciembre de 2018 . Consultado el 26 de marzo de 2021 .
- ^ a b "AVZ Minerals Limited" . Minerales AVZ . Consultado el 25 de marzo de 2021 .
- ^ "Estudio de viabilidad definitivo de AVZ Minerals (DFS - abril de 2020)" . Minerales AVZ .
- ^ "Precio previsto del concentrado de espodumena 2020" . Statista . 21 de julio de 2016. Archivado desde el original el 1 de diciembre de 2020.
- ^ Carrie Shi, Dalila Ouerghi (5 de octubre de 2020). "La recuperación de la demanda detiene la caída del precio de la espodumena | Metal Bulletin.com" . www.metalbulletin.com . Archivado desde el original el 11 de octubre de 2020.
- ^ "Recursos de litio y energía trimestral" (PDF) . Diciembre de 2019. Archivado (PDF) desde el original el 22 de septiembre de 2020.
- ^ "Mina de litio Greenbushes" . Capital del Dragón Dorado . Consultado el 18 de enero de 2019 .
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- ^ Álvarez, Simon (27 de septiembre de 2020). "Las nuevas celdas de batería 4680 de Tesla se han implementado en vehículos en funcionamiento durante meses" . Teslarati .
- ^ "AVZ acumula nuevas adquisiciones de litio para Manono" . Australia Occidental . 30 de marzo de 2021 . Consultado el 6 de abril de 2021 .
- ^ "BMW Group firma un contrato de suministro de 540 millones de euros con Ganfeng para litio procedente de minas en Australia" . Congreso de coches ecológicos . 11 de diciembre de 2019 . Consultado el 9 de abril de 2021 .
- ^ "Tianqi Lithium en acuerdo de suministro con Northvolt de Suecia" . reuters.com . Consultado el 10 de abril de 2021 .
- ^ "Estudio de la actividad mundial para eliminar gradualmente los vehículos con motor de combustión interna" (PDF) . theclimatecenter.org : 18. 1 de marzo de 2020.
- ^ "La propuesta de Biden busca miles de millones de dólares para avanzar en la agenda del cambio climático" . Reuters . 31 de marzo de 2021 . Consultado el 9 de abril de 2021 .
- ^ Visita de estado de la India: Su Alteza Real la Duquesa de Gloucester , madhattery.com
Referencias
- Kunz, George Frederick (1892). Gemas y piedras preciosas de América del Norte . Nueva York: The Scientific Publishing Company.
- Palache, C., Davidson, SC y Goranson, EA (1930). "El depósito Hiddenite en el condado de Alexander, Carolina del Norte". Mineralogista estadounidense Vol. 15 núm. 8 p. 280
- Webster, R. (2000). Gemas: sus fuentes, descripciones e identificación (5ª ed.), Págs. 186-190. Gran Bretaña: Butterworth-Heinemann.
- Los jugadores clave en el litio de Quebec , "Daily News", The Northern Miner . 11 de agosto de 2010.
enlaces externos
- Textos en Wikisource:
- " Kunzita ". Encyclopædia Britannica (11ª ed.). 1911.
- Rudler, Frederick William (1911). " Espodumena ". Encyclopædia Britannica (11ª ed.).
- " Espodumena ". Nueva Enciclopedia Internacional . 1905.