MEMORIA DESCRIPTIVA.

La presente solicitud de patente de invención se dirige a un proceso de obtención del mineral de sulfato de litio monohidratado con bajos contenidos de impurezas asociadas a cloro y magnesio, particularmente el proceso comprende en concentrar, mediante etapas de molienda, flotación y filtrado el sulfato de litio presente en acopios de Carnalita de potasio (KCI*MgCI2*6H2O) con altos contenidos de Sulfato de litio (L¡2SO4*H2O) y cloruro de sodio (NaCI).

ARTE PREVIO.

Por años la salmuera con alto sulfato solo ha servido como productora de Potasio y el Litio contenido se ha devuelto al salar en forma de reinyección. Esto trae consigo que no toda la salmuera que se extrae produzca Litio, a pesar de que también tiene una composición importante de este ion. Actualmente, prácticamente toda la salmuera que se extrae del salar es productora de Potasio.

La producción de Litio en el considera 2 depósitos, uno donde el anión predominante es el Cloro y otro que posee una gran cantidad de Sulfato, esta diferencia es importante por cuanto el proceso de producción y/o refinación cambia dependiendo de la materia prima. Dado lo anterior los procesos que existen en el arte previo se enfocan principalmente en procesos para producir carbonato de litio (LÍ2CO3) y en menor medida hidróxido de litio (LÍOH H2O), a partir del primer depósito, esto es en base a Cloro y muy poco Sulfato. Sin embargo, no se disponía de una alternativa viable técnicamente de procesar las salmueras con alto Sulfato, hasta ahora.

En el arte previo es posible visualizar variada información para la obtención de sales de litio. Sin embargo, todas ellas presentan importantes diferencias respecto del proceso de la invención.

La publicación de la patente de China CN102921553 (A), describe un método para la flotación de Sulfato de Litio y Potasio en una mezcla con Cloruro de Sodio. El producto que se flota en la presente solicitud es Sulfato de Litio, el cuál es una especie mineral distinta al Sulfato de Litio y Potasio. Además, en la presente solicitud el Sulfato de Litio se encuentra originalmente mezclado con una serie de minerales además del Cloruro de Sodio, ya que también están presentes Carnalita (Cloruro de Potasio y Magnesio hidratado), Bischofita (Cloruro de Magnesio hidratado) y otros contaminantes, por lo que el proceso es más complejo.

La publicación de patente de China CN101318670 (A) describe un proceso de producción para extraer sal de Cloruro de Litio de una mezcla de sales que contiene sal de Cloruro de Litio y Bischofita (Cloruro de Magnesio hidratado) producidas a partir de salmuera que se evapora en piscinas de evaporación. Si bien en ambos procesos la mezcla de sales antes de la flotación se obtiene por evaporación de salmueras en piscinas de evaporación, las sales obtenidas son distintas tanto a sal a flotar, ya que en el caso de la presente solicitud la sal es Sulfato de Litio y la de la patente CN101318670 es Cloruro de Litio, como las sales presenten en la mezcla, ya que además de Bischofita, en la presente solicitud además hay Cloruro de Sodio, ya que también están presentes Carnalita (Cloruro de Potasio y Magnesio hidratado y otros contaminantes.

La publicación de patente de China CN109174438 (A) describe un proceso de clasificación de beneficio de mineral de espodumeno y pertenece al campo técnico del beneficio de múltiples metales. Si bien la flotación de espodumeno puede ser parte de un proceso que genera Sulfato de Litio como producto intermedio, el espodumeno es un aluminosilicate de litio que proviene desde una mezcla de rocas y no desde salmueras, lo que hace que la materia prima a flotar sea completamente distinta a la usada en la presente solicitud.

De esta manera, es posible visualizar que la presente invención viene en solucionar un problema que antes no tenía solución, pues logra concentrar sulfato de litio monohidratado con bajos contenidos de impurezas asociadas a cloro y magnesio, desde salmueras que económicamente no eran atractivas para su explotación para la producción de Litio.

BREVE DESCRIPCION DE LA FIG U RA.

Figura 1 : representa un diagrama de proceso general de concentración de sulfato de litio monohidratado de la invención.

Figura 1

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION.

El proceso de obtención del mineral de sulfato de litio monohidratado con bajos contenidos de impurezas asociadas a cloro y magnesio de (LÍ2SO4 H2O) contempla en 2 etapas principales; molienda y flotación.

Este proceso consiste en alimentar sales de carnalita de potasio con alta concentración de SC a una etapa de conminución, específicamente la molienda. Esto tiene como objetivo disminuir su tamaño y liberar el sulfato de litio presente en el mineral. Este material ingresa a una etapa de flotación Rougher, la cual tiene como finalidad recuperar la mayor cantidad de material de interés, privilegiando la recuperación por sobre la ley del mineral. El concentrado generado ingresa a una etapa de flotación Cleaner o de limpieza, la cual tiene como objetivo aumentar la ley hasta alcanzar la pureza requerida para alimentarse a una etapa posterior. Esta etapa selectiva privilegia la ley del mineral de interés por sobre la recuperación. La cola generada recircula a la flotación Rougher de manera de recuperar el material que no fue flotado en el circuito. La cola Rougher generada, ingresa a una segunda etapa recuperativa, la cual consiste en una flotación Scavenger, la que tiene como propósito aumentar la recuperación global del circuito de flotación, recuperando el mineral que no pudo flotar en la etapa anterior, obteniendo una cola agotada en sulfato de litio con una ley del 0.2% de L¡. El concentrado que se obtiene se caracteriza por ser de baja ley, por lo que se puede recircular a la Flotación Rougher.

El rango de Sulfato de Litio de alimentación que ha sido validado es del orden de 4-30% Sulfato de Litio monohidratado, con un 50-70% de Carnalita de potasio, 8- 17% de cloruro de sodio, en casos se puede encontrar bischofita (MgCI2*6H2O) en rangos de 4-20%, siendo el restante principalmente impurezas asociadas a boro (1 - 2%) y calcio (0.1 -0.2%).

La molienda del material se realiza en chancador de colpas y molino de jaulas, con el objetivo de liberar los cristales de sulfato de litio presentes en matriz de carnalita de potasio y disponerlos para la flotación, para evitar sobreesfuerzo del molino se adiciona salmuera previamente saturada y equilibrada en las corazas de éste, removiendo posibles sólidos incrustados en ella.

Posterior a la etapa de molienda, la sal entra en contacto con la salmuera previamente saturada y equilibrada con la misma sal, generando una pulpa con alto porcentaje de sólidos (40-50%), en donde se adiciona un 50% de reactivo de flotación (colector amina) para acondicionar el material, preparándolo para la etapa de flotación y así bombear la pulpa hacia celdas de flotación Rougher. A la celda de flotación Rougher se adiciona el flujo de recirculación de la cola Cleaner y concentrado Scavenger, flujos que poseen un bajo porcentaje de sólidos. Resultado de esto, se genera una pulpa cercana al 30-35% de sólidos de alimentación a flotación Rougher, además se adiciona el restante 30% del colector y espumante a la celda.

La flotación Rougher opera de forma recuperativa, obteniendo concentrados de sulfato de litio monohidratado sobre el 50%, la cola de la flotación Rougher, con bajos contenidos de sulfato de litio monohidratado atraviesa una etapa de clasificación y remolienda en molinos de jaulas.

El material remolido y bajo tamaño de la clasificación se unen y son la alimentación a la etapa de flotación Scavenger, junto con el porcentaje restante de colector y espumante, cuyo objetivo es generar una cola de planta con los niveles más bajos de sulfato de litio, trabajando la celda de forma recuperativa.

Por el otro lado, el concentrado Rougher obtenido, es conducido a la etapa de limpieza (Cleaner), en donde se debe concentrar a los niveles de 85% de Sulfato de litio, trabajando las celdas de forma selectiva aumentando altura de colchón, al ser una flotación selectiva las colas de este son recirculadas a flotación Rougher mencionadas anteriormente para evitar pérdidas.

El concentrado Cleaner, se dirige a una etapa de filtración, en donde se obtiene un queque con alto contenido de Sulfato de litio <85%, y es ahí donde se realiza un lavado de queque mediante aspersores utilizando agua caliente, cuyo objetivo es solu bilizar las impurezas asociadas a cloro y aumentar la ley del producto obteniendo leyes superiores al 90%.

EJ EMPLO.

De acuerdo con la prueba industrial realizada del proceso de obtención de Sulfato de litio monohidratado mediante flotación se obtuvieron los siguientes resultados.

Tabla 1. Contenido de Sulfato de litio en corrientes primarias.

Tabla 2. Composición química de corrientes primarias. Adicionalmente, se llevó a cabo pruebas a escala de laboratorio, en la cual se utilizó y validó el proceso de concentración de sulfato de litio por medio de flotación, utilizando celda de flotación Denver de 5 litros.

El rango de Sulfato de Litio de alimentación que ha sido validado a escala laboratorio es del orden de 5-30% Sulfato de Litio monohidratado, con un 50-70% de Carnalita de potasio, 8-17% de cloruro de sodio, en casos se puede encontrar bischofita (MgCI2*6H2O) en rangos de 5-2%, siendo el restante principalmente impurezas asociadas a boro (1 -2%) y calcio (0.1 -0.2%), posterior a la molienda se generan las cargas homogéneas del material molido de acuerdo con la capacidad de la celda.

Cabe destacar la importancia de que, al ser sales es necesario generar una salmuera que se encuentre saturada y en equilibrio con esta sal, para si evitar disoluciones y/o precipitaciones de especies indeseadas.

Para el caso de la flotación Rougher, se forma una pulpa al 50% de sólidos para acondicionarlo durante 10 minutos mediante agitación en celda de flotación con los reactivos de flotación (colector amina y espumante), finalizado ese tiempo de acondicionamiento se adiciona la salmuera restante para lograr el porcentaje de sólidos buscado para la etapa, en este caso se trabaja al 31 % de sólidos, se abre el aire y se ajustan los parámetros de acuerdo con lo indicado.

Al caer la primera gota de concentrado a la bandeja, se da inicio al tiempo de flotación que para flotación Rougher se determinó en 7 minutos, se paletea el concentrado cada 15 segundos y se reposiciona la salmuera para mantener el nivel de la celda mediante bomba peristáltica.

Una vez finalizado el tiempo de flotación se procede a cerrar la válvula de aire y detener agitación, se masan las corrientes obtenidas y se filtran para así obtener el producto y cola sólidos, los cuales deben ser masadas para armar una nueva pulpa para alimentar la flotación Cleaner.

En flotación Cleaner se utiliza la misma celda de 5 litros y se repite el procedimiento, se acondiciona 10 minutos al 50% de sólidos adicionando colector y espumante, finalizado el acondicionamiento se rellena hasta completar 20% de sólidos de alimentación y se abre el aire, al igual que en flotación Rougher el tiempo de flotación comienza una vez cae por el labio de la celda la primera gota de concentrado, el tiempo determinado para esta flotación es de 10 minutos. El material concentrado obtenido es filtrado y se dispone para etapas posteriores.

A continuación, se presentan los principales resultados obtenidos de las etapas que constituyen el proceso de obtención de sulfato de litio monohidratado a escala laboratorio.

Tabla 3. Composición química alimentación Rougher y concentrado Cleaner de Sulfato de litio, escala laboratorio.

Tabla 4. Contenido de Sulfato de litio alimentación Rougher y concentrado Cleaner, escala laboratorio.