Desarrollo de la reducción pirometalúrgica a óxidos recuperados de baterías desechadas

Abstract

El presente trabajo evalúa la reducción pirometalúrgica de polvos catódicos provenientes de baterías de ion-litio desechadas, con el objetivo de recuperar cobalto en formas metálicas o altamente reducidas. Para ello, se emplearon tres agentes reductores: carbono, aluminio y silicio, analizados inicialmente mediante simulaciones termodinámicas utilizando el software HSC Chemistry, a partir de diagramas de Ellingham y cálculos de equilibrio químico. Con base en estos resultados, se prepararon pastillas compactadas que fueron sometidas a tratamientos térmicos en horno mufla a 1000 °C durante dos horas. Posteriormente, la condición más favorable fue escalada a un horno a gas.

Los productos obtenidos fueron caracterizados mediante difracción de rayos x (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva (EDS) y fotomicrografía óptica de luz reflejada. Los resultados evidenciaron que el carbono promovió una reducción limitada, manteniendo al cobalto en fases oxidadas. El aluminio mostró una reducción parcial con formación de fases mixtas y segregación localizada de regiones ricas en cobalto. Por su parte, el silicio resultó ser el agente más efectivo, favoreciendo la formación de compuestos intermetálicos tipo Co–Si y una clara segregación entre fases metálicas y escoriosas. El tratamiento térmico en horno a gas, confirma la formación de regiones altamente reducidas enriquecidas en cobalto.

Se concluye que el silicio presenta mayor capacidad reductora en comparación con carbono y aluminio bajo las condiciones evaluadas, permitiendo avanzar hacia la recuperación de cobalto en formas más útiles. Asimismo, se evidenció que la combinación de técnicas de caracterización es fundamental para interpretar sistemas heterogéneos y validar los resultados del proceso.