リチウム電池の生産汚染-環境と生産

リチウム電池は環境にやさしいですか？

リチウム電池は、周囲に廃棄すると重大な危険を引き起こす可能性があるため、環境に優しいものではありません。これが、リチウム電池の廃棄に関する多くの規則や規制がある理由です。ただし、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などのリチウム電池の改良版は、一次リチウム電池に比べて化学物質の反応性が低いため、環境にやさしい傾向があります。

リチウム電池はどのように製造されますか？

リチウムは反応性の高い金属であり、大気中の水分と接触すると自然発火して環境に拡散する可能性があるため、純粋な金属状態や元の金属状態での発生を防ぎます。これはまた、リチウム電池が過熱して熱暴走を起こし、炎に爆発する傾向がある理由を説明しています。チリは現在、有名なアタカマソルトフラットにある主要な抽出サイトで世界最大のリチウム生産者としてリストされています。

リチウムは主に2つの主要な供給源から生産され、これらには塩水溜まりの中にあるスポジュメンのような火成岩と塩化リチウム塩が含まれます。ブラインからのリチウム抽出は、スポジュメン岩から行うよりもはるかに安価な手順であるため、より良いオプションと見なされます。このため、多くのスポジュメン鉱床は未開発のままであり、リチウムの別の代替供給源は海水ですが、その濃度レベルが不十分であるため、そこからリチウムを抽出するオプションは不経済であると考えられています。

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リチウムは周期表で反応性の高い化合物であるため、ガラス、医薬品、高温潤滑剤、化学薬品、そして最も一般的なリチウム電池の製造に適しています。リチウムはさまざまな化合物に含まれており、抽出プロセスには複数の化学プロセスが含まれます。これにより、金属はその強力な混合物から分離され、利用可能な形または状態に処理されます。そのような国には、炭酸リチウムのような安定した化合物が含まれます。

ブラインからの抽出

リチウムは主に、サラールと呼ばれる指定されたソルトフラッツの下にある世界中の液体ブラインサイトから生産されます。これらのサラールの多くは、油田や地熱地帯などの塩水が豊富な他の地域とともに、南アメリカと中国にあります。ブライン堆積物からリチウムを抽出することに伴う制限は、それが最終的に使用可能な製品になるまでに数ヶ月または数年さえかかる可能性がある非常に長いプロセスであるということです。

このプロセスは、ソルトフラッツの表面にドリルで穴を開けることから始まり、ブラインはポンプで排出され、指定された蒸発池に輸送されます。すべての水が自然に乾くために塩水が太陽の下で蒸発するために残されるのはこれらの池です。集められて蒸発池に捨てられる塩水は数千トンであり、これはそれが大規模を使用して手動で蒸発されるのを防ぎます。そのような方法のために加熱するのに必要な資源は多くて高価であり、おそらく生産コストを増加させ、最終的には価格の高騰につながるでしょう。また、蒸発ピットはオープンフィールドにあるため、蒸発プロセスは予期しない降雨などのいくつかの障害に直面しています。

ブラインにはリチウム、カリウム、ナトリウムの塩が非常に高濃度で含まれているため、これらの他の金属も抽出して有効に活用することが容易になります。多くの場合、逆浸透を使用してリチウムブラインをさらに濃縮し、蒸発を加速します。池でリチウムの望ましい濃度が達成されると、重要な抽出手順を開始するためにリチウム回収施設にポンプで送られます。このプロセスは、次の手順で実行されます。

前処理

このステップでは、ろ過およびイオン交換精製プロセスを使用して、ブライン溶液から不純物を分離します。ブラインは、採掘プロセス中や蒸発池でも多くの外部物質にさらされるため、純粋な解決策にはなりません。このように、ろ過は不純物のために抽出プロセスで発生する可能性のある誤動作を防ぐのに役立ちます。

化学処理

このプロセスでは、化学溶媒やその他の試薬をろ過した溶液に加えて、副生成物を目的の化合物から分離します。このプロセスは、一般的に知られているように、沈殿と呼ぶことができます。ただし、化学溶媒と試薬は、最良の結果を得るために、時系列および所定の順序で追加されます。それらがランダムにソリューションにダンプされた場合、結果はそれらがターゲットとしていたものとは異なることが判明する可能性があります。

濾過

化学薬品で処理した後、得られた溶液をろ過して、溶液とさまざまな化学薬品との反応から形成された固体を分離します。これらの固体は沈殿物として知られており、複数の副産物として使用できます。

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リチウムの製造

最後に、ブライン溶液は炭酸ナトリウムなどの試薬で処理されます。リチウムは非常に反応性が高く、化合物中のナトリウムに置き換わるため、結果として生じる化合物として炭酸リチウムを形成します。その後、この炭酸リチウムをろ過、乾燥、販売します。残った溶液は、試薬と混合して目的の製品に応じて他の信頼できるリチウム化合物を生成できるため、注がれません。抽出プロセスが完了すると、溶液は水面下のサラールにポンプで戻されます。

リシア輝石からの抽出

リシア輝石は火成岩またはハードロックとしても知られており、世界中のリチウム生産のわずかなシェアに対応しています。リシア輝石に見られる鉱床は、毎年20トン近くあり、100種類以上の鉱物に同じ濃度のリチウムが含まれています。ただし、リシア輝石からのこれらのリチウム鉱床のうち、塩水と比較して高濃度レベルの鉱床が含まれているため、硬岩から採掘する必要があるため、プロセスが非常に高価になるため、利用されるのはごくわずかです。

ミネラルは粉砕され、硫酸などの特定の化学試薬と混合され、その結果が加熱され、ろ過され、最後に蒸発によって濃縮されます。得られた化合物は炭酸リチウムであり、これを収集して輸送し、工場でさらに処理してリチウムを分離します。

リチウム電池の生産は汚染につながりますか？

リチウム電池の製造は採掘プロセスであり、これにより大きな開いたきしみや穴が残ります。これは特に、塩水や蒸発池を掘削する場合に当てはまります。これらの穴を開けたままにしておくと、汚れた水で満たされ、さまざまな寄生虫の繁殖地になる可能性があります。リシア輝石からリチウムを採掘する場合でも、地面から岩を砕くと、環境の醜い場所が残ります。

結論

リチウムの需要は、特に電気自動車の製造の増加に伴い、増加し続けています。ただし、砂漠化やその他の環境ハザードにつながる可能性があるため、環境汚染など、この金属の採掘の影響にさらに焦点を当てる必要があります。