스트론튬의 생산
스트론튬이 들어있는 주된 광석은 천청석(celestite, SrSO4)과 스트론티아나이트(strontianite, SrCO3)이며, 이들은 주로 퇴적 광상에 들어있다. 스트론튬은 금속 자체의 용도가 많지 않아, 주로 화합물 형태로 얻는다. 두 광석 중 매장량이 월등히 많은 천청석이 주로 사용되는데, 천청석에 들어있는 황산 스트론튬(SrSO4)을 그 상태로 얻어내는 것이 아주 어려워 광석에 있는 SrSO4를 SrCO3로 전환시켜 분리·정제한다.
천청석 광석 가루를 염산(HCl)으로 처리하면 불순물이 녹아 나오고 고품위의 SrSO4 광석이 남게 되는데, 여기에 들어있는 SrSO4를 SrCO3로 전환시키는 방법에는 흑재법(black ash method)과 소다법(soda method)의 두 가지가 있다. 흑재법은 SrSO4 광석 가루를 석탄 가루와 혼합하고 1,100oC로 가열하여 SrSO4를 수용성인 황화 스트론튬(SrS)으로 전환시킨 후, 이를 물로 추출해서 얻은 용액에 이산화 탄소(CO2)나 탄산 소듐(Na2CO3)을 처리하여 SrCO3를 침전으로 얻는 방법이다.
SrSO4 + 2C → SrS + 2CO2 SrS + Na2CO3 (또는 CO2 + H2O) → SrCO3 + Na2S (또는 H2S)
소다법에서는 SrSO4광석을 Na2CO3와 혼합하여 증기로 1~3시간 처리하면 SrSO4가 보다 용해도가 낮은 SrCO3로 변환되면서 침전으로 얻어진다. 소다법이 공정은 간단하나 순도가 낮은 SrCO3가 얻어지는 반면에, 흑재법은 공정이 복잡하기는 하나 순도가 98% 이상인 SrCO3가 얻어지므로 이 방법이 주로 이용된다. SrCO3를 써서 여러 다른 스트론튬 화합물들을 얻을 수 있는데, 고온으로 구우면 SrO가, HCl로 처리하면 SrCl2가, 질산(HNO3)으로 처리하면 Sr(NO3)2가 얻어진다.
금속 스트론튬은 산화스트론튬(SrO)을 높은 온도의 진공에서 알루미늄(Al)으로 환원시킨 후 증류하여 얻는다. 또한 소규모로는 염화스트론튬(SrCl2), 또는 이와 염화포타슘(KCl)의 혼합물을 용융 전기분해시켜 얻기도 한다.
3SrO + 2Al → 3Sr + Al2O3
미국 지질조사국 자료에 따르면, 2008년도 전세계 스트론튬 생산량은 천청석(Sr 함량 43.88%) 환산으로 51.1만 톤이며, 중국과 스페인이 각각 20만 톤, 멕시코가 9.7만 톤, 아르헨티나와 터키가 각각 5000톤을 생산하였다. 전세계 광석 매장량은 10억 톤이 넘는 것으로 추정된다. 광석 평균 가격은 톤당 미화 64$(2008년)이며, 현재 한 업체가 매겨놓은 금속 스트론튬 가격은 98% 순도의 20g 주괴(ingot)가 52$이고, 밀폐된 유리 용기에 든 5g의 값이 17$이다. |