염호에서 리튬을 얻는 원리가 무엇인지 궁금합니다.
2차전지가 급격하게 성장하면서 리튬이 매우 중요해지고 이로 인하여 염호를 인수하거나 하는 모습이 뉴스에 많이 보이던데요.
문득 궁금한점은 이러한 염호에서 어떻게 리튬을 얻는건지 과학적인 원리와 흐름이 궁금합니다.
7개의 답변이 있어요!안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
리튬은 2차전지, 전자기기, 항공우주산업 등 다양한 분야에서 사용되는 중요한 원소로 인해 수요가 계속 증가하고 있습니다. 리튬의 대부분은 현재 염호에서 생산되고 있습니다. 염호는 리튬이 함유된 광물을 가공하여 리튬을 추출하는 과정을 말합니다.
리튬은 지각에 자연적으로 존재하는 광물, 물질, 해수, 지열 수산물 등 다양한 출처에서 발견될 수 있지만, 대부분의 상업적인 리튬 생산은 광물에서 추출되는 것이 일반적입니다.
염호에서 리튬을 추출하는 과정은 대략 다음과 같습니다.
염호 수질 채취: 리튬이 풍부하게 함유된 염호에서 수질을 채취합니다.
정화: 수질을 정화하여 불순물을 제거합니다.
증발: 정화된 수질을 열에 의해 증발시켜 염분을 농축합니다.
리튬 추출: 염분을 물로 용해하여 리튬이 함유된 수용액을 만들고, 이를 이온 교환기와 같은 화학 프로세스를 이용해 리튬을 추출합니다.
정제: 추출한 리튬을 정제하여 순수한 리튬을 얻습니다.
이 과정에서 가장 핵심적인 부분은 4단계의 리튬 추출입니다. 이때 이온 교환기를 사용하는데, 이온 교환기는 이온 교환 반응을 이용하여 용액에서 특정 이온을 제거하거나 추출하는데 사용됩니다. 염소나 나트륨 등의 이온을 제거하면서 리튬을 추출하는 방식으로 이루어집니다.
리튬은 지구상에서 상대적으로 희귀한 원소이며, 추출량이 제한적이기 때문에 가격이 높고 리튬 채굴이 환경 파괴적인 영향을 끼칠 가능성이 있어서 관심이 높은 분야 중 하나입니다.
안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.
리튬은 지구 지각의 0.006% 정도가 리튬으로 구성되어 있고, 전체 리튬의 87%가 염호에 매장되어 있습니다. 염호는 바닷물보다 짠 물이 고여있는 호수를 뜻합니다. 일반적으로 리튬을 추출하는 방법은 채광과 염수 두 가지 방법을 이용해서 리튬을 추출합니다.
리튬을 포함하는 소금물에서 물을 증발시키고 탄산 나트륨을 첨가해 탄산 리튬을 얻습니다.이때 소금물을 리튬 함유량이 0.5%를 초과할 때까지 농축하며, 물에 잘 녹지 않는 탄산 리튬을 건져냅니다.
리튬 금속을 합성하려면 탄산 리튬을 염산과 섞습니다.. 이산화 탄소는 기체로 흩어지고 염화 리튬이 용해된 상태로 남습니다. 이 용액을 진공 증발기 내에서 염화물이 결정체가 될 때까지 농축합니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
방법은 몇가지가 있습니다.
우선 리튬을 포함하는 소금물에서 물을 증발시키고 탄산 나트륨을 첨가해 탄산 리튬을 얻습니다. 그리고 탄산 리튬을 염산과 섞으면 이산화 탄소는 기체로 흩어지고 염화 리튬이 용해된 상태로 남습니다. 이 용액을 진공 증발기 내에서 염화물이 결정체가 될 때까지 농축합니다. 가시 농축된 결정체를 352도에서 녹이면 52%가 염화 리튬, 48%가 염화 칼륨으로 이루어진 공융혼합물이 만들어지고 녹은 설탕을 전해물로 사용한 전기 분해로 최종적인 순수 리튬을 얻게 됩니다.
그리고 바닷물 그대로의 액체 상태에서 리튬 이온 전극을 이용해 리튬을 추출하는 방식을 사용하기도 하는데요, 이는 앞서 말씀드린 추출방법에 비해 2배이상 높으 효율을 자랑하지만 미세한 전압조절이 필요할 뿐만 아니라 상당한 기술력이 필요한 추출법입니다.
안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.
염호에서 리튬을 추출하는 방법은 염수를 노지 증발연못에 저장한 뒤 1년 넘는 시간동안 자연증발시켜 수십배로 농축된 리튬을 얻는 방식입니다. 염수를 수백일간 햇빛에 말리면 리튬 함량이 1~6% 정도가 되고, 불필요한 원소를 제거한 후에 탄산리튬으로 추출할 수 있습니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
빠르고 친환경적으로 리튬을 만들기 위해 포스코는 더블유스코프와 리튬 추출용 이온교환막 개발을 별도로 진행했다. 해수담수화에 사용하는 역삼투압과 비슷한 원리로 작동한다. 리튬이 녹아 있는 염수내지화합물을 이온 교환막에 통과시켜 곧바로 수산화리튬을 얻는 방식입니다
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.염호의 물을 끌어와 증발 연못에 가두고 1년 이상 염호의 수분을 자연적으로 태양열을 이용해 증발시킴으로써 리튬이 농축된 소금물을 얻는다. 다음 단계에서는 이 소금물에 함유된 리튬을 제외한 마그네슘, 소듐, 칼슘 등과 같은 성분을 제거하는 정제 공정을 거치게 된다. 특히 마그네슘이 리튬과 비슷한 특성을 띠기 때문에 염호에서의 리튬 생산 과정에는 마그네슘 제거가 핵심 공정으로 꼽힌다. 정제 공정을 거치고 난 후 최종적으로 탄산리튬, 수산화리튬 등과 같은 리튬 화합물을 생산하게 되며 이 화합물은 최근 이슈인 전기차 등에 사용되는 리튬이온배터리의 원료가 되거나 리튬을 필요로 하는 다양한 산업 분야에서 활용된다
