4. 方鉛鉱（硫化鉛）
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鉛の主な資源は方鉛鉱で、独特の立方晶系と金属光沢を呈しています。鉛と硫黄の含有量は、その化学式 PbS に表されます。健康や環境の問題により、多くの用途で制限が拡大しているにもかかわらず、鉛はエレクトロニクス分野のさまざまな部分、特にエネルギー貯蔵と放射線遮蔽において、依然として非常に重要です。
方鉛鉱から生産される鉛は、電子機器の鉛蓄電池に最も多く使用されています。19 世紀に設計されたこれらの電池は、現在では、インフラや電子機器のバックアップ電源システム、無停電電源装置 (UPS)、車両始動用電池など、多くの用途に不可欠な技術となっています。鉛蓄電池の基本的な化学反応は、硫酸の電解質溶液中で鉛、酸化鉛、硫酸鉛を変換することです。この可逆的なプロセスにより、電気エネルギーを蓄えたり放出したりできます。
電気機器の枠組みの中で、UPS システムは特に鉛蓄電池の恩恵を受けています。これらのシステムは、主電源が故障したときに、緊急電源によってサーバー、データ センター、通信機器、医療機器などの重要な電子機器の中断のない動作を保証します。鉛蓄電池は、信頼性、低コスト、高電流を生成できる能力により、さまざまな用途に最適です。鉛蓄電池は、他のバッテリー技術の発展にもかかわらず、よく知られた製造技術、リサイクル性、および性能品質により、依然としてある程度人気があります。
方鉛鉱からの鉛の抽出は、さまざまな段階で行われます。採掘後、鉱石は粉砕され、粉砕された後、浮選法にかけられ、方鉛鉱を他の鉱物から分離します。濃縮された方鉛鉱は、次に燃焼されて硫化鉛が酸化鉛に変わります。残留硫黄を除去するために鉄が加えられることが多く、この酸化物はその後、高炉または反射炉で金属鉛に変換されます。結果として得られた粗鉛は、汚染物質を除去し、バッテリー製造やその他の用途に必要な高純度レベルに達するように、再度精製されます。
鉛は、法的制限により使用量は減少しているものの、電池以外の電気機器にも使用されています。たとえば、特殊なはんだ付けでは、鉛の特定の特性が必要な場合に鉛がまだ使用されています。一部の電子機器、特にX線やその他の種類の電離放射線を扱う医療機器や科学機器で使用される機器では、鉛は放射線遮蔽の役割も果たしています。
鉛の環境および健康問題により、鉛の使用を最小限に抑え、適切なリサイクルを保証するための大規模なキャンペーンが推進されています。多くの先進国ではリサイクル率が99％をはるかに上回る鉛蓄電池は、最もリサイクルされている消費財の1つです。この高いリサイクル率により、環境への影響を軽減するだけでなく、新しい電池の製造に必要な鉛の安定した供給が保証されます。
電子機器部門の発展に伴い、鉛の代替品や鉛蓄電池のより優れた技術に関する研究が継続的に行われています。吸収ガラスマット (AGM) 電池やバルブ制御鉛蓄電池 (VRLA) などの先進的な鉛蓄電池設計により、性能と安全性が向上しています。環境問題や法的要求に駆り立てられ、さまざまな電子機器用途における鉛フリー代替品が進化し続けています。こうした傾向にもかかわらず、鉛の特別な性質により、方鉛鉱は電子材料の分野、特に鉛蓄電池が依然として他の技術ではかなわない性能、費用対効果、信頼性を兼ね備えたエネルギー貯蔵用途において、常に貴重な鉱物であり続けることが保証されます。
