리튬은 어떤 방식으로 채굴을 할까요?

리튬은 요즘 대세급 원소로서, 전기차나 스마트폰 등의 배터리에 매우 중요한 재료입니다. 그래서 리튬 채굴은 점점 더 중요한 이슈가 되어가고 있습니다. 이에 따라 채굴 방법도 다양화되고 있습니다.

리튬은 지하 수처럼 자연에서 발견되며, 대부분은 염수로부터 추출됩니다. 리튬은 산암알의 작은 입자로 발견되기도 하지만, 더 많은 양의 리튬은 염수 속에 존재합니다. 따라서, 대부분의 리튬 생산은 염수 추출이 포함됩니다.

 

1. 염수 추출법이란? 

우선 염수 추출법이란, 지하에 있는 염수를 추출하여 그 안에 포함된 리튬을 추출하는 방법입니다. 지하 수중에는 매우 적은 양의 리튬이 포함되어 있는데, 이를 추출하기 위해서는 수 많은 양의 염수를 처리해야 합니다. 염수는 지하에 있는 지반으로부터 새로운 물이 흐르면서 생성되기 때문에, 지속적으로 새로운 염수를 채취할 수 있습니다.

▲지하에 고여있는 리튬 염수는 굴착 후 관정을 통해 뽑아 올려 폰드(pond)에 저장한다.

 

2. 염수 추출법의 동작 원리
리튬 염수는 지하에 있는 염층으로부터 추출됩니다. 이 염층은 지하에서 수십 미터에서 수백 미터 깊이에 위치하고 있습니다. 염층에서 수증기가 발생하면, 이 증기는 특별한 증발지로 이동하게 됩니다. 그리고 이 증발지에서 염수가 농축되어 리튬이 농축된 상태로 남게 됩니다.

아르헨티나 옴브레 무에르토 리튬 염호 인근에 세워진 포스코 데모공장 모습. 포스코 제공https://www.hani.co.kr/arti/economy/marketing/1038398.html

이렇게 얻어진 리튬 농축액은 라운드나 고속 센트리퓨갈 방식으로 처리됩니다. 이 방식은 농축액을 높은 속도로 회전시켜, 무게에 따라 다른 농도의 용액을 분리합니다. 이 방식으로 농축액에서 리튬을 분리하는 방법은 효율적이며, 대량 생산을 위해 필수적인 과정입니다.

이렇게 분리된 리튬은 화학적으로 정제되어야 합니다. 리튬의 순도를 높이기 위해서는 다양한 공정이 필요합니다. 이 과정은 보통, 화학적 반응을 이용하여 처리됩니다. 가장 일반적인 방법은 리튬을 다른 금속과 반응시켜 이들을 분리하는 것입니다.

최정우 포스코그룹 회장(가운데)과 회사 관계자들이 23일 아르헨티나 옴브레 무에르토 염호 염수 리튬공장 1단계 착공식에 참석해 시삽을 진행하고 있다. 포스코홀딩스 제공

그렇다면, 어떻게 염수 추출법으로 리튬을 채굴할 수 있을까요?

첫 번째로, 우리는 적정한 지역을 선정해야 합니다. 리튬 채굴을 위한 지역은 매우 제한적입니다. 리튬이 많이 함유된 지역은 대개 바닷물로 인해 인접한 지역보다 더욱 습도가 높습니다. 또한 리튬을 함유한 지역은 주로 지진 활동이 높은 지역에 위치합니다. 이러한 이유로, 우리는 리튬 채굴을 위한 최적의 장소를 찾기 위해 수 많은 연구를 진행해야 합니다.

다음으로, 우리는 지하수를 추출하여 염수를 얻어야 합니다. 리튬이 다량 함유된 염수는 지하수나 호수에서 발견됩니다. 이러한 염수를 추출하기 위해 지하수를 추출하는 장비를 사용합니다.

추출된 염수는 여러 단계의 정제 과정을 거칩니다. 염수는 먼저 여과되고, 확산 체크 및 이온 교환 과정을 거쳐 청정한 상태로 만들어집니다. 그 다음, 리튬을 추출하기 위해 화학적 반응을 일으키는 시약을 첨가합니다. 이러한 과정은 리튬을 함유한 염수에서 리튬 이온을 분리하는 것을 목표로 합니다.

이제 우리는 추출된 리튬을 다량 생산하기 위해 수많은 산업 장비와 공정을 거쳐야 합니다. 이러한 장비와 공정에는 리튬을 분리하고 정제하는 다양한 기술이 사용됩니다. 이러한 과정을 거친 후, 우리는 리튬을 다량 생산할 수 있습니다.

마지막으로, 리튬 생산에는 지속 가능한 방식이 필요합니다. 이러한 채굴 방식은 지구 환경을 고려해야 합니다. 우리는 지속 가능한 방식으로 리튬을 생산하는 노력을 계속하고 있습니다. 그러나, 남미에서 진행되는 리튬 채굴은 현지민 삶에 빠뜨릴 수 없는 물이 고갈될 가능성이 지적되고 있습니다. 리튬 1톤당 190만 리터 물을 공중으로 방출해 버릴 것으로 보입니다. 이 물 낭비가 지하수를 근원하는 하는 호수와 강, 습지대를 마르게 해 안데스 고지에 거주하는 원주민 생활용수나 가축용 작물 농업용수를 빼앗아 버릴 가능성이 지적되고 있습니다.

http://m.ecomedia.co.kr/news/newsview.php?ncode=1065601797245050

리튬은 미래에 매우 중요한 광물 중 하나입니다. 우리는 염수 추출법을 통해 리튬을 추출할 수 있는 고도로 기술적인 방법을 가지고 있습니다. 이러한 기술은 우리가 지속 가능한 방식으로 리튬을 생산할 수 있도록 돕습니다.