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Prof. Gerson Rocha Jr. Por: Luis Christian Carmona Lítio.

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1 Prof. Gerson Rocha Jr. Por: Luis Christian Carmona Lítio

2 Ocorrência do Lítio

3 Metal alcalino, prateado, mole pertencente ao primeiro grupo da Tabela Periódica. Lítio (Li), é um elemento raro encontrado nos minerais: espodumênio (LiAlSi 2 O 6 ), petalita (LiAlSi 4 O 10 ), mica de lítio ou lepidolita e em algumas águas salgadas. Os isótopos estáveis são 6 Li e 7 Li. Os radioisótopos 5 Li e 8 Li têm vida curta. -O lítio desperta interesse pelas suas possibilidades de aplicação na produção de energia nuclear, mais especificamente na fusão nuclear controlada. - O lítio tem dois isótopos. O lítio-7 (massa atômica 7, Li7), que contribui com 93% para a composição do lítio natural. -O outro é o lítio-6 (massa atômica 6, Li6), consiste no isótopo aproveitado na produção de energia nuclear.

4 Minerais de Lítio

5 Duas das suas variedades também têm valor como gema: a kunzita (rosa-violeta) e a hiddenita (verde). - O espodumênio (LiAl(Si2O6)) é uma importante fonte industrial de lítio. - Ambas são raras no planeta e ocorrem no Brasil, em Minas Gerais.

6 Amostras de kunzita, natural e lapidada, da mina do córrego do Urucum, no vale do Rio Doce - MG.

7 Exemplares brasileiros da variedade hiddenita do espodumênio

8 Espodumênio LiAl (Si 2 O 6 )

9 Lepidolita -filossilicato

10 Petalita –tectossilicato (Li, Na) AlSi 4 O 11

11 Ambligonita -fosfato

12 Importância do Litio

13 O lítio e seus derivados são itens de interesse estratégico, em particular por sua relevância para o setor nuclear; As jazidas do minério acham-se restritas a um número reduzido de localizações; Não existe em abundância, sendo encontrado em certas rochas, em sais naturais, e em águas salgadas e minerais Por ser sólido e leve, é bastante empregado na produção de ligas metálicas condutoras de calor e em baterias elétricas. Desde a Segunda Guerra Mundial, a produção de lítio aumentou enormemente, sendo obtido dessas fontes. O mercado do produto bruto e seus derivados é explorado por um pequeníssimo grupo de empresas transnacionais, em especial a Tanex e a Rockwood, sociedades americanas. A CBL é empresa brasileira de capital nacional, de pequeno porte, e em fase de estabilização. O lítio é o mais leve dos metais, tendo densidade metade do que a da água.

14 Reservas

15 Segundo o MME - DNPM, em dados de 2008, entre os países detentores de reservas de lítio destacam-se: Bolívia (com 50,5% das reservas mundiais), Chile (com 28,0%), China (com 10,3%) e Brasil com 1,3% As reservas brasileiras de lítio estão localizadas nos estados de Minas Gerais e Ceará. Minas Gerais possui reservas de espodumênio, ambligonita, lepidolita e petalita, nos municípios de Araçuaí e Itinga (região do Vale do Rio Jequitinhonha). As reservas do Ceará são de ambligonita, no município de Solenópole, e de lepidolita, no município de Quixeramobim.

16 As reservas mundiais de lítio, em óxido de lítio contido, estão estimadas em 10,7 milhões de toneladas. No alto dos Andes, em uma localidade remota na Bolívia chamada Salar de Uyuni, está armazenada mais da metade da reserva mundial natural de lítio, mineral que pode reduzir radicalmente a dependência dos combustíveis fósseis. a) TANEX Corporation (incluindo SQM – Chile e Gwalia – Austrália). b) ROCKWOOD (incluindo Chemetall – Alemanha, Cyprus Foote – EUA, SCL – Chile). Tais empresas detêm mais de 80% das reservas mundiais do produto, configurando ao nível de unidades econômicas a situação de duopólio.

17 Salar de Ayuni - Bolivia

18 Características e Aplicações do Lítio

19 O lítio, metal de extrema leveza e alta reatividade eletroquímica, é tido como material de interesse nuclear, por suas qualidades específicas de importância estratégica. O metal é usado para remoção de oxigênio em metalurgia e como constituinte de algumas ligas de Al e Mg. Em particular, o lítio metálico, derivado do cloreto de lítio, é elemento essencial dos procedimentos relativos: À fusão nuclear; Igualmente é utilizado nos detetores de nêutrons, Na produção de trítio para as reações de fusão e No controle do pH do circuito de refrigeração dos reatores de usinas, submarinos e navios de propulsão nuclear.

20 Já o hidróxido de lítio tem ampla utilização industrial, com especial ênfase no processo de purificação de ar em ambientes confinados, em especial em submarinos, naves espaciais, veículos e abrigos sob proteção radiológica, de guerra química ou biológica. Compostos intermetálicos do lítio, como o niobato de lítio (composto de dois metais raros, mas abundantes no Brasil) são integrantes essenciais na fabricação de cerâmicas de última geração, inclusive para sensores óticos utilizados em fins estratégicos. O carbonato de lítio, a par de ser matéria prima necessária para a produção de hidróxido e dos demais sais de lítio, é utilizado, como sabido, como princípio ativo para um medicamento antidepressivo. Conhecido, igualmente, o uso de lítio na fabricação de componentes para computadores, Especialmente em baterias para unidades de alta portabilidade e grande duração de interesse militar;

21 Em ligas com alumínio, por sua leveza característica (o mais leve de todos os metais) é material de alto interesse estratégico para a indústria aeronáutica, aeroespacial e automotriz. O uso civil do lítio se concentra na indústria do alumínio, de vidros e cerâmicas, e de lubrificantes. A participação do lítio como matéria-prima nestes segmentos é ínfima. A disponibilidade de jazidas brasileiras e a necessidade de desenvolvimento da tecnologia industrial relativa aos diferentes produtos do lítio tornam indispensável capacitar a indústria de transformação do mineral, viabilizando os setores de interesse estratégico. Outros importantes campos de aplicações são: cristais líquidos, baterias elétricas, ligas e graxas especiais.

22 O lítio também é usado para acondicionar os trocadores iônicos do tratamento de água em reatores nucleares, conforme se verifica na usina de Angra. O aproveitamento do mineral na área nuclear envolve uma particularidade: como o lítio se encontra muito diluído na natureza, ele precisa ser enriquecido por intermédio de rotas químicas que resultam na produção de seus derivados.

23 Beneficiamento

24 Geralmente o minério é extraído por tratamento com ácido sulfúrico para dar sulfato que é convertido em cloreto. Este é misturado com pequena quantidade de cloreto de potássio, fundido e eletrolisado. Na planta química da ABL, o espodumênio concentrado passa por uma secagem e separação magnética para entrar em um forno de calcinação, após o que é moído e recebe acido sulfúrico para o lítio ser completamente liberado. Em um segundo setor o mineral é purificado e concentrado. Nesta fase são produzidos produtos adjacentes como o silicato de alumínio (setor de plásticos e tintas), sulfato de sódio anidro, entre outros.

25 Produção Interna

26 A produção brasileira de concentrado de lítio em 2007, foi de t, com uma redução em torno de 6,9% em relação ao ano de Esta produção pertence integralmente à Companhia Brasileira de Lítio – CBL, que lavra pegmatitos na Mina da Cachoeira (Município de Araçuaí). A lavra é subterrânea, e o minério passa por um processo de beneficiamento cujos principais produtos são o espodumênio e o feldspato. O concentrado de espodumênio produzido pela CBL, com um teor de 5,4% de óxido de lítio, é transferido para a fábrica da CBL em Divisa Alegre (MG), onde é transformado em compostos de lítio (carbonato e hidróxido). No ano de 2007, foram produzidos 809 t de compostos químicos (301 t de carbonato de lítio e 508 t de hidróxido de lítio mono-hidratado).

27 Importação e Consumo

28 No ano de 2007, foram importadas 7 t de compostos de lítio (1 t de óxido de lítio e 6 t de cloreto de lítio), no valor totalde US$ ,00. Queda acentuada da quantidade importada em relação ao total de 27 t em 2006, relacionado ao aumento de 23,5%, em dólar, no preço FOB por tonelada do cloreto de lítio, principal item da pauta de importação. Os países de origem foram a China (62,0% da quantidade importada), os Estados Unidos (34,0%), a Alemanha (3,0%) e a Índia (1%). As principais aplicações do lítio acontecem nas indústrias química (fabricação de graxas e lubrificantes), metalúrgica (alumínio primário), cerâmica, nuclear (reatores) e na fabricação de baterias. Em 2007, o consumo interno aparente de compostos de lítio foi de 816 t, aumento de 16,6% na comparação com 2006.

29 Mercado das Baterias de Lítio

30 Enquanto a indústria automobilística se agita na busca por combustíveis alternativos e para viabilizar os carros elétricos. O lítio aparece como uma solução para resolver um dos maiores problemas dos carros elétricos: o armazenamento de energia. Atualmente, no auge dos debates sobre preservação do ambiente e da procura por combustíveis alternativos (devido à crise dos combustíveis não renováveis, especialmente do petróleo), Os veículos elétricos estão surgindo como uma boa solução para esses problemas.

31 O lítio pode ajudar a aumentar a potência dos veículos elétricos. Ele já é encontrado na bateria de computadores portáteis e de celulares, onde é usado porque permite que muito mais energia seja armazenada em um compartimento pequeno e leve. Nos Estados Unidos, a venda de carros elétricos híbridos já supera a marca de 400 mil – e este número cresce a cada ano. Na Europa, as vendas também estão crescendo. Esse tipo de veículo também está presente no transporte coletivo (e também com números em ascensão).

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33 Outros Fatores Relevantes

34 As atividades de industrialização, importação e exportação de minérios e minerais de lítio, produtos químicos orgânicos e inorgânicos, lítio metálico e ligas de lítio, são supervisionadas pela: CNEN - Comissão Nacional de Energia Nuclear, conforme determina o Decreto nº 2.413, de 04/12/97, publicado no DOU - Diário Oficial da União em 05/12/97, devido a sua utilização na área nuclear.

35 Ocorrências de Minerais de Lítio em Pegmatitos de Ceará Ideia de Negocio:

36 O termo pegmatito é usualmente empregado no sentido textural, rochas holocristalinas que apresentam, pelo menos em parte, uma granulação muito grossa, contendo como maiores constituintes minerais àqueles encontrados tipicamente em rochas ígneas comuns, mas com a caraterística de apresentarem extremas variações no que se refere ao tamanho dos grãos. Além do aspecto textural (granulação muito grossa), a designação de pegmatito também é aplicada para nomear o corpo de rocha. Em situações mais específicas, para melhor indicar a composição mineralógica, são freqüentes os termos: pegmatito granítico, pegmatito granodiorítico, etc

37 Posição relativa de alguns minerais de pegmatitos. Fonte: Lima (2002).

38 Um pegmatito de composição granítica é constituído essencialmente por elementos como Si, Al, K, Na e Ca. Elementos que estão dispersos nas rochas graníticas podem-se concentrar nos pegmatitos sob a forma de minerais particulares, tais como: Berilo (Be), ambligonita e espodumênio (Li), tantalita-columbita (Nb-Ta), apatita e monazita (P, terras raras, Zr, Th, U, etc.). A possibilidade de tais concentrações torna os pegmatitos fontes naturais importantes de elementos químicos aplicáveis a vários processos de beneficiamento industrial.

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40 No Estado do Ceará, os principais depósitos de pegmatitos com feldspatos estão distribuídos ao longo do Distrito Pegmatítico de Solonópole- Quixeramobim (DPSQ) em centenas de corpos pelos municípios de Quixadá, Quixeramobim, Solonópole e Jaguaribe. O feldspato produzido nesta região é um subproduto de exploração do berilo, ambligonita, espodumênio, tantalita-columbita, micas e gemas.

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42 Espodumênio O espodumênio encontrado no Distrito Pegmatítico de Solonópole-Quixeramobim ocorre como cristais tabulares prismáticos brancos, geralmente alterados, alongados, com dendritos de manganês. Esses cristais se acham incrustados no núcleo de quartzo (Zona 4) ou em associação espodumênio + quartzo margeando cristais de feldspato potássico branco (Zona 2 e 4). Os teores em Li 2 O se situam entre 6,59 e 7,33% para quatro amostras analisadas.

43 As amostras 1 e 2 são provenientes do pegmatito Soledade; As amostras 3 e 4 são proveniente do pegmatito Algodões I. Análises químicas do espodumênio do campo pegmatítico a Oeste de Solonópole

44 Ambligonita A ambligonita é, na região, o principal minério de lítio e geralmente ocorre na Zona 3, na vizinhança do feldspato potássico branco, ou inserida em corpos de substituição. Ocorre como nódulos arredondados de cor branca ou azul esverdeada. Apresentam valores médios de P2O5 de 42,85% e 7,13% de Li 2 O, e são pobres em Na, K e Ca. Na região de Solonópole, os principais minerais associados a ambligonita são microclina, albita e muito comumente fosfatos da série purpurita heterosita, além de tantalita-columbita e algumas vezes turmalinas tipo elbaita e dravita castanho. A ambligonita, como principal minério dos pegmatitos do DPSQ, é extraída de maneira rotineira em cerca de 70% dos pegmatitos produtivos. Considerando que até o momento são conhecidos 60 pegmatitos aproximadamente, conclui-se que 42 pegmatitos têm a capacidade de produzir kg de ambligonita por mês. Entretanto, com base em dados fornecidos pelos compradores estima-se uma produção mensal de kg.

45 Análises químicas de ambligonitas do campo pegmatítico a Oeste e Noroeste de Solonópole As amostras 1 e 2 são provenientes do pegmatito Algodões III e apresentam coloração azulada; Amostra 3 é do pegmatito Algodões I e também apresenta coloração azulada; Amostra 4 é do pegmatito Aroeira; Amostra 5 é do pegmatito Algodões II.

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