FINANCIADOS POR CONICET
PIP - 11220150100520CO - 2016-2018 - “Estudio de reacciones heterogéneas con aplicación en la recuperación de los metales contenidos en baterías ion-litio agotadas y en moscovita, y en la síntesis de espinelas de litio y cordierita”.
Director: Dra. Lucia Barbosa lucia.ib100@gmail.com
Resumen: El proyecto está orientado al estudio de las reacciones heterogéneas tanto en sus aspectos básicos como en sus aplicaciones a la recuperación de metales valiosos contenidos en desechos electrónicos y recursos naturales y a la síntesis de materiales de interés tecnológico empleando como materias primas recursos no renovables de la Región Cuyana.
El plan de trabajo que se propone reconoce como sustento los principios básicos de las reacciones heterogéneas sólido-fluido en general y en particular los referidos a la metalurgia extractiva y a la síntesis de materiales.
Este proyecto abordará aspectos teóricos y experimentales relacionados con las reacciones sólido-fluido no catalizadas que tienen lugar en los diferentes procesos a estudiar, tales como: el análisis termodinámico de los sistemas reaccionantes; los mecanismos de reacción posibles; influencia de las variables del proceso (temperatura, tiempo, proporción de los componentes en la mezcla reactiva, presión parcial de cloro, etc.) en la extracción de los diferentes metales y la síntesis de los materiales anteriormente mencionados. Se caracterizarán reactivos y productos utilizando diversas técnicas de análisis (termogrametria (TG), análisis térmico diferencial (DTA), difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), microscopia electrónica de barrido (SEM), microanálisis con sonda de electrones (EPMA), superficie específica BET).
Los procesos que se investigarán tienen implicancias económicas y ecológicas de vasto alcance. La recuperación de metales valiosos de desechos industriales y minerales de la región, y la obtención de materiales con aplicaciones tecnológicas partiendo de recursos naturales de nuestro país pueden significar un mejor aprovechamiento de los recursos
no renovables y una oportunidad de desarrollo económico, como así también un avance en el conocimiento y formación de recursos humanos especializados en esta temática.
FINANCIADOS POR FONCyT
PICT PICT-II-B-2018 Argentina Innovadora Tipo: Jóvenes - Título: "Síntesis, caracterización y propiedades electroquímicas del compósito LiNi0,5Mn1,5O4@grafeno como material catódico para baterías ión litio utilizando LiCl obtenido del mineral espodumeno"
Directora: Lucía Barbosa lucia.ib100@gmail.com
Integrantes: Carlos Alberto López, Arnaldo Visintin, Yarivith Carolina González Peña
Duración: 2 años
Resumen: El aumento de la producción de vehículos eléctricos que emplean baterías ión litio y las regulaciones cada vez más estrictas con respecto al cuidado del medio ambiente a nivel mundial, ofrece un escenario para el incremento de la demanda de litio. En este contexto, la República Argentina cuenta con reservas de litio que aún no han sido explotados, como es caso del mineral espodumeno, el cual posee un contenido de litio superior al presente en los salares. Por esta razón, este presente proyecto tiene como objetivo aprovechar este recurso natural para la obtención de cloruro de litio y utilizar esta sal para la síntesis de la espinela LiNi0,5Mn1,5O4. Además, se buscará mejorar la conductividad iónica de esta espinela dopándola con grafeno a fin de evaluar la performance electroquímica del composito LiNi0,5Mn1,5O4@grafeno en configuraciones de hemicelda y celda completa.
FINANCIADO POR UNSL
PICT-Joven Convocatoria 2016: "Recuperación de los metales Li, Co y Mn contenidos en las baterías ión-litio agotadas usando un proceso combinado que incluye la pirometalurgia de cloración en una de sus etapas".
Director: Dra. Lucia Barbosa lucia.ib100@gmail.com
Resumen: La necesidad de minimizar los problemas ambientales que genera el avance tecnológico continuo, está conduciendo al desarrollo de nuevas tecnologías y a la optimización de las empleadas actualmente, tanto para el tratamiento de residuos contaminantes, como para la recuperación de recursos no renovables. La acumulación de baterías agotadas es un claro ejemplo de ésta necesidad, ya que por un lado los metales que contienen pueden afectar negativamente a los suelos y aguas subterráneas, y originar problemas de salud en los seres vivos; y por otro, estos metales son valiosos a nivel industrial. De ello se deduce la gran importancia que reviste su recuperación.
Los metales son un recurso natural no renovable y dado que su uso es cada vez más intensivo, resulta indispensable llevar a cabo su recuperación a partir de fuentes alternativas a los recursos minerales primarios, tal es el caso de los desechos electrónicos e industriales.
La metalurgia extractiva aplicada a la recuperación de metales juega un rol fundamental en el avance del desarrollo global sustentable, dado que posibilita el aprovechamiento de los recursos no renovables y con ello favorece la disminución de la contaminación ambiental.
Este proyecto propone investigar la extracción y separación de los metales Co, Mn y Li presentes en las baterías ión-litio agotadas mediante una combinación de procesos físicos y químicos que incluye como eje central el proceso pirometalúrgico de lo cloración usando gas cloro, con el cual se obtienen los cloruros de los respectivos metales para luego proceder a su separación.
Las baterías ión-litio agotadas, entre otros componentes, contienen litio, cobalto y manganeso. Estos metales poseen un valor industrial alto y por lo tanto su recuperación se hace indispensable en el marco de una economía sostenible.
Este trabajo propone una investigación básica y aplicada con la finalidad de desarrollar una tecnología que permita separar los diferentes metales presentes en los residuos sólidos, en particular los contenidos en las baterías ion-litio agotadas, para minimizar los riesgos ambientales que estas generan, lo cual está enmarcado en uno de los objetivos del plan operativo del Núcleo Socio-Productivo Estratégico (NSPE) de Reciclado de Distintas Corrientes de Residuos. Por otro lado el proyecto está sustentado sobre tres pilares: 1) la aplicación de técnicas de tratamiento mecánico de sólidos; 2) el desarrollo de un proceso pirometalúrgico de cloración para extraer Li, Co y Mn en forma de cloruros metálicos y 3) la selección, aplicación y optimización de procesos hidrometalúrgicos que permitan la separación de los cloruros de Mn y Li que quedaron en el residuo producido.
PROICO 02-1420. "Estudio de las reacciones heterogéneas con aplicación en la recuperación de los metales contenidos en las baterías ión-litio agotadas y en los residuos mineros y en la síntesis de material catódico". 2020-2024.-
Director: Dr. Jorge González jgonza@unsl.edu.ar
Integrantes: Manuel Ojeda, Lucia Barbosa, Fernando Tunes, Pablo Orosco, Oriana Barrios Torres, Yarivith González Peña, Marchevski Natalia, León Barrios Manuel
Resumen: El proyecto cuenta con tres temas y está orientado al estudio de las reacciones heterogéneas involucradas en la cloración, carbocloración y reducción carbotérmica de desechos electrónicos; a la factibilidad de recuperar metales valiosos de relaves mineros mediante pirometalurgia, y en la síntesis de materiales de aplicación como cátodo de baterías. Para todos los sistemas en estudio, se realizará la caracterización fisicoquímica de materiales de partida, residuos y productos.
Los objetivos de este trabajo son los siguientes:
- Desarrollar metodologías adecuadas que puedan ser aplicadas en la recuperación de metales de LiBs y en la obtención de nuevos materiales de aplicación industrial.
- Desarrollar procedimientos que permitan recuperar los componentes metálicos de relaves mineros usando elementos clorantes.
- Transferir los resultados al sector científico mediante publicaciones y comunicaciones en congresos y al sector industrial, que pudiere interesarse en su aplicación, a través de patentes, informes y acciones concertadas.
- Contribuir a la formación de Recursos Humanos en el área de las Reacciones Heterogéneas, aplicadas a la Metalurgia Extractiva y a la Síntesis de Materiales a través de las siguientes acciones: a) Desarrollar Tesis Doctorales y de Grado y dictar Cursos de especialización sobre los temas investigados. b) Lograr el aprendizaje de las diversas metodologías y técnicas experimentales relacionadas con los tópicos del proyecto. c) Asistir a Cursos de postgrado relacionados con la temática específica bajo investigación. d) Realizar pasantías en el exterior en centros especializados en la temática del proyecto.
PICT Start up-2020-00-040 - Res049-21 del Fondo para la Investigación Científica y Tecnológica, Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación. El proyecto se titula “ESTUDIO DE LA FACTIBILIDAD PARA UN CAMBIO GRADUAL DE ESCALA DEL PROCESO DE CLORACION CON CaCl2 PARA LA EXTRACCIÓN DE LITIO DESDE ESPODUMENO”.
Investigador responsable BARBOSA, Lucía Isabel lucia.ib100@gmail.com
Integrantes: Roberto Pablo OROSCO, Jorge Alberto GONZALEZ, Agustín Esteban GALETTI, Luciana Florencia MASINI Personal Técnico, Jorge Nicolás DIAZ Personal Técnico
RESUMEN
La gran demanda de carbonato de litio proyectada para los próximos años como consecuencia de los requerimientos de una variada gama de productos, principalmente aplicaciones electrónicas, entre los que se destacan los autos eléctricos, ha incentivado a las empresas mineras a buscar nuevas fuentes de litio, tanto de los salares como de rocas pegmatiticas para poder satisfacer dicha demanda. Se estima que en un futuro inmediato los proyectos de procesamiento de espodumeno para extraer litio van a igualar a la de los salares. Ello se debe fundamentalmente a que la etapa de concentración de litio presente en los salares requiere de períodos de tiempo muy extensos (hasta 18 meses) lo que provoca retrasos en la venta del producto final, sin considerar que el montaje de nuevas plantas para el tratamiento de salares requiere de una elevada inversión. La desventaja de la extracción de litio desde rocas pegmatiticas es su elevado costo de operación. Sin embargo, en los últimos años las empresas dedicadas al procesamiento del mineral de
espodumeno están estudiando la manera de reducir los costos operativos de forma de equiparar sus costos con los correspondientes a los del tratamiento de los salares. Ello condujo a que se realizaran numerosas investigaciones con el objeto de estudiar metodologías simples y de bajo costo para extraer eficientemente el litio contenido en el espodumeno. Los integrantes de este grupo de trabajo han realizados estudios de la extracción de litio a partir de espodumeno mediante cloración con cloruro de calcio (CaCl2) a escala laboratorio. Los resultados obtenidos hasta el momento son alentadores, logrando una extracción del 90% del litio contenido en el espodumeno. Durante este proyecto se continuará con los estudios a escala laboratorio que permitan completar los estudios básicos para dimensionar un reactor a mayor escala para la extracción de Li a partir del espodumeno. El estudio de los diferentes aspectos teóricos relacionados con las reacciones sólido-fluido involucradas en la extracción de litio, los mecanismos de las reacciones posibles y la influencia de las variables que afectan la velocidad de reacción (temperatura y tiempo de reacción, velocidad de flujo, masa de muestra,
tamaño de partículas, tiempo de residencia, tiempo de mezclado de la alimentación, relación mineral/agente clorante) aportaran la información necesaria que permitirá evaluar la factibilidad de un cambio de escala para el sistema reaccionante. Estos estudios se complementaran con la caracterización fisicoquímica de los reactivos, los productos y los residuos de la reacción de cloración utilizando diversas técnicas de análisis tales como termogravimetría (TG), superficie específica BET, difracción de rayos X (DRX), fluorescencia de rayos X (FRX), espectroscopía óptica de emisión por plasma inductivamente acoplado (ICP-OES), espectrometría de absorción atómica (AAS), microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectrometría de rayos X dispersiva en energía (EDXS).