KR101326172B1 - Method for economical extraction of lithium from solution including lithium - Google Patents

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Abstract

리튬 함유 용액으로부터 리튬을 추출하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로 리튬 함유 용액에 핵입자를 투입하는 단계; 및 상기 불균질 핵 입자가 투입된 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 용존 리튬을 인산리튬으로 석출시는 단계를 포함하는 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법을 제공할 수 있다. A method of extracting lithium from a lithium-containing solution, specifically, the step of introducing nuclear particles into the lithium-containing solution; And it is possible to provide a method for economically extracting lithium from the lithium-containing solution comprising the step of precipitating the phosphorus supply material into the lithium-containing solution in which the heterogeneous nuclear particles are added to precipitate the dissolved lithium as lithium phosphate.

Description

리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법{METHOD FOR ECONOMICAL EXTRACTION OF LITHIUM FROM SOLUTION INCLUDING LITHIUM}A method of economically extracting lithium from a lithium-containing solution {METHOD FOR ECONOMICAL EXTRACTION OF LITHIUM FROM SOLUTION INCLUDING LITHIUM}

리튬 함유 용액으로부터 리튬을 추출하는 방법에 관한 것이다.
And a method for extracting lithium from a lithium-containing solution.

리튬은 2차전지, 유리, 세라믹, 합금, 윤활유, 제약 등 각종 산업 전반에 다양하게 사용되고 있는데, 특히 리튬 2차전지는 최근 하이브리드 및 전기 자동차의 주요 동력원으로 주목받고 있으며, 휴대폰, 노트북 등 기존의 소형 배터리 시장 또한 향후 100배 규모의 거대 시장으로 성장할 것으로 예측되고 있다.Lithium is widely used in various industries such as secondary batteries, glass, ceramics, alloys, lubricants, and pharmaceuticals. Especially, lithium secondary batteries are attracting attention as a major power source for hybrid and electric vehicles. The battery market is also expected to grow into a huge market that is 100 times larger.

게다가, 범 세계적으로 이루어지고 있는 환경 규제 강화 움직임으로 인하여 가까운 미래에는 하이브리드 및 전기 자동차 산업 뿐만 아니라 전자, 화학, 에너지 등으로 그 응용 분야도 크게 확대되어 21세기 산업 전반에 걸쳐 리튬에 대한 국내외 수요가 급증할 것으로 예상되고 있다.In addition, due to the global efforts to strengthen environmental regulations, the application fields of electronics, chemical, and energy as well as hybrid and electric vehicle industries have expanded greatly in the near future. Is expected to surge.

이러한 리튬의 공급원은 광물(mineral), 염수(brine) 및 해수(sea water) 등이고, 이 중 광물은 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite) 및 레피돌라이트(lepidolite) 등으로서 리튬이 약 1 내지 1.5%로 비교적 많이 함유되어 있지만, 광물로부터 리튬을 추출하기 위해서는 부유선별, 고온가열, 분쇄, 산 혼합, 추출, 정제, 농축, 침전 등의 공정을 거쳐야 하기 때문에 회수 절차가 복잡하고, 고에너지 소비로 인해 비용이 많이 소비되며, 리튬을 추출하는 과정에서 산을 사용함으로써 환경 오염이 극심한 문제가 있다.Sources of lithium include minerals, brine and sea water, among which minerals are spodumene, petalite and lepidolite, and lithium is about 1 Although it contains a relatively large amount of 1.5 to 1.5%, in order to extract lithium from the mineral, the recovery procedure is complicated and high energy because it has to go through processes such as flotation, high temperature heating, grinding, acid mixing, extraction, purification, concentration, and precipitation. Consumption is expensive, and there is a serious problem of environmental pollution by using acid in the process of extracting lithium.

또한, 해수에는 리튬이 총 2.5×1011톤이 용존되어 있는 것으로 알려져 있고, 흡착제가 포함된 회수장치를 해수에 투입하여 리튬을 선택적으로 흡착시킨 후 산처리하여 리튬을 추출하는 기술이 주를 이루고 있으나, 해수에 포함된 리튬의 농도가 0.17ppm에 불과하여 해수로부터 리튬을 추출하는 것은 매우 비효율적이어서 경제성이 떨어지는 문제가 있다.It is also known that a total of 2.5 × 10 11 tons of lithium is dissolved in seawater, and a technology for extracting lithium by selectively adsorbing lithium by inputting a recovering device containing an adsorbent into seawater and acid- However, since the concentration of lithium contained in the seawater is only 0.17 ppm, it is very inefficient to extract lithium from the seawater, which leads to a problem of low economic efficiency.

이러한 문제들로 인하여, 현재 리튬은 주로 염수로부터 추출되고 있는데, 염수는 천연의 염호(salt lake)에서 산출되고, 리튬을 비롯한 Mg, Ca, B, Na, K, SO4 등의 염류가 함께 용존되어 있다.Due to these problems, lithium is mainly extracted from salt water. Salt water is produced from a natural salt lake, and salts such as lithium, Mg, Ca, B, Na, K and SO 4 are dissolved .

그리고, 상기 염수에 함유된 리튬의 농도는 약 0.3 내지 1.5g/L 정도이고, 염수에 함유된 리튬은 주로 탄산리튬의 형태로 추출되는데, 상기 탄산리튬의 용해도는 약 13g/L로서, 염수에 함유된 리튬이 모두 탄산리튬으로 변환된다고 가정하여도 염수 중 탄산리튬의 농도는 1.59 내지 7.95g/L인 바(Li2CO3 분자량이 74이고 Li의 원자량이 7이므로 74÷14 ≒ 5.3이며, 따라서 리튬 농도에 5.3을 곱하면 탄산리튬의 농도를 추정할 수 있음), 따라서 상기 탄산리튬 농도의 대부분은 탄산리튬의 용해도 보다 낮기 때문에 석출된 탄산리튬이 재용해됨으로써 고액분리가 곤란하여 리튬 회수율인 매우 낮은 문제가 있다.In addition, the concentration of lithium in the brine is about 0.3 to 1.5 g / L, lithium contained in the brine is mainly extracted in the form of lithium carbonate, the solubility of the lithium carbonate is about 13 g / L, Assuming that all the lithium contained is converted to lithium carbonate, the concentration of lithium carbonate in the brine is 1.59 to 7.95 g / L (Li 2 CO 3 molecular weight is 74 and Li has an atomic weight of 7, which is 74 ÷ 14 ≒ 5.3, Therefore, by multiplying the lithium concentration by 5.3, the concentration of lithium carbonate can be estimated. Therefore, since most of the lithium carbonate concentration is lower than the solubility of lithium carbonate, the precipitated lithium carbonate is re-dissolved, which makes it difficult to separate the solid-liquid solution. There is a very low problem.

따라서, 종래에는 염수 함유 리튬을 탄산리튬 형태로 추출하기 위해서, 천연의 염호에서 염수를 펌핑하여 노지(露地)의 증발못(evaporation ponds)에 가둔 후 수개월 내지 1년 정도의 장시간에 걸쳐 자연증발시켜 리튬을 수십배로 농축시킨다음, Mg, Ca, B 등의 불순물을 침전시켜 제거하고, 탄산리튬 용해도 이상의 양이 석출되도록 하여 리튬을 회수하는 방법이 사용되어 왔다.Therefore, conventionally, in order to extract the brine-containing lithium in the form of lithium carbonate, by pumping the brine in natural salt lake, it is spontaneously evaporated over a long time of several months to one year after confined in evaporation ponds A method of recovering lithium by concentrating lithium tens of times and then precipitating and removing impurities such as Mg, Ca, and B, and allowing the amount of lithium carbonate solubility or more to precipitate out has been used.

예를 들면, 중국의 특허공개공보 제1626443호에는 리튬을 함유한 농축 염수를 얻기 위하여 염수를 태양열에 증발 건조시켜 농축시키고, 여러 단계를 통해 전기투석하여 Mg의 함량이 낮고 리튬이 농축된 염수를 얻을 수 있는 리튬의 회수방법이 개시되어 있다.For example, in Chinese Patent Laid-Open No. 1626443, brine is evaporated and dried by solar heat to obtain concentrated brine containing lithium, and electrodialysis is performed through various steps to obtain a brine containing a low Mg content and a lithium- A method of recovering lithium is disclosed.

그러나, 이러한 종래의 방법은 염수의 증발 및 농축에 많은 에너지와 시간이 소요되어 생산성이 크게 저하되고, 염수의 증발 및 농축 과정에서 리튬이 다른 불순물과 함께 염 형태로 석출되어 리튬의 손실이 발생되며, 비가 오는 우기에는 이용이 제한되는 문제가 있다. 게다가, 종래의 방법은 염수 중에 존재하는 Mg 및 Ca가 서로 혼합하여 침전됨으로 인해 다량의 슬러지가 발생하는 문제가 있다. However, this conventional method requires a lot of energy and time to evaporate and concentrate the brine, which leads to a significant decrease in productivity. In the process of evaporation and concentration of the brine, lithium is precipitated together with other impurities, resulting in loss of lithium. In rainy and rainy seasons, there is a problem of limited use. In addition, the conventional method has a problem in that a large amount of sludge is generated because Mg and Ca present in the brine are mixed with each other and precipitated.

또한, B의 제거를 위해 용매 추출 공정을 사용할 때 사용되는 유기 용매에 의해 환경 오염의 문제가 발생할 수 있다. In addition, the problem of environmental pollution may be caused by the organic solvent used when the solvent extraction process for the removal of B.

용매 추출 공정 대신에 이온 교환 수지 공정을 사용하는 경우 환경적인 측면뿐만 아니라 비용적인 측면에서도 문제가 될 수 있다.
If an ion exchange resin process is used instead of the solvent extraction process, it may be a problem not only in terms of environment but also in cost.

본 발명의 일 구현예에서는 염수에 용존되어 있는 리튬을 용해도가 낮은 인산리튬을 이용하여 석출시킴으로써, 장시간에 걸친 염수의 증발 및 농축 과정이 필요 없고, 고회수율로 리튬을 경제적으로 추출할 수 있는 염수로부터 고순도의 인산리튬 추출 방법을 제공할 수 있다.
In one embodiment of the present invention by depositing the lithium dissolved in the brine using a low solubility lithium phosphate, there is no need for evaporation and concentration of the brine for a long time, brine that can extract the lithium economically with high recovery rate It is possible to provide a high purity lithium phosphate extraction method.

본 발명의 일 구현예에서는, 리튬 함유 용액에 핵입자를 투입하는 단계; 및 상기 핵 입자가 투입된 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 용존 리튬을 인산리튬으로 석출시는 단계를 포함하는 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the step of injecting nuclear particles into the lithium-containing solution; And it provides a method for economically extracting lithium from the lithium-containing solution comprising the step of precipitating the phosphorus supply material to the lithium-containing solution containing the nuclear particles to precipitate the dissolved lithium as lithium phosphate.

상기 핵입자는 입경이 100㎛ 이하일 수 있다. The nuclear particle may have a particle diameter of 100 μm or less.

상기 핵입자는 입경이 6㎛ 이하일 수 있다. The nuclear particles may have a particle diameter of 6 μm or less.

상기 핵입자는 입경이 1㎛ 이하일 수 있다. The nuclear particle may have a particle diameter of 1 μm or less.

상기 핵입자는 리튬 화합물일 수 있다. The nuclear particle may be a lithium compound.

상기 리튬 함유 용액에 투입된 핵입자의 함량은 전체 리튬 함유 용액에 대해 0.05g/L 이하일 수 있다. The content of the nuclear particles added to the lithium-containing solution may be 0.05 g / L or less with respect to the total lithium-containing solution.

상기 핵입자는 Li3PO4, Li2CO3, Li2SO4 또는 이들의 조합일 수 있다. The nuclear particle may be Li 3 PO 4 , Li 2 CO 3 , Li 2 SO 4 or a combination thereof.

상기 핵입자는 MgO, MgAl2O4, Al2O3, 플라스틱 입자 또는 이들의 조합일 수 있다. The nuclear particles may be MgO, MgAl 2 O 4 , Al 2 O 3 , plastic particles or a combination thereof.

상기 인 공급 물질은 인, 인산 또는 인산염에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The phosphorus-supplying material may be at least one selected from phosphorus, phosphoric acid or phosphate.

상기 인산리튬의 농도는 0.39g/L 이상일 수 있다. The concentration of the lithium phosphate may be 0.39 g / L or more.

상기 리튬 함유 용액은 염수일 수 있다. The lithium-containing solution may be saline.

상기 리튬 함유 용액의 리튬 농도는 0.1g/L이상일 수 있다. The lithium concentration of the lithium-containing solution may be 0.1 g / L or more.

상기 석출된 인산리튬을 상기 리튬 함유 용액으로부터 여과시켜 인산리튬을 추출하는 공정을 더 포함할 수 있다.
The method may further include extracting lithium phosphate by filtering the precipitated lithium phosphate from the lithium-containing solution.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 염수에 용존되어 있는 리튬을 용해도가 낮은 인산리튬을 이용하여 석출시킴으로써, 장시간에 걸친 염수의 증발 및 농축 과정이 필요 없이 고회수율로 리튬을 경제적으로 추출할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, by precipitating lithium dissolved in brine using lithium phosphate having low solubility, lithium can be economically extracted at a high recovery rate without the need for a long time evaporation and concentration of the brine. .

도 1은 핵입자를 이용한 실시예 및 핵입자를 이용하지 않은 비교예에 따른 리튬의 회수율을 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 2에 따른 실험 데이터이다.
도 3은 실시예 3에 따른 실험 데이터이다.
도 4는 실시예 4에 따른 실험 데이터이다.
도 5는 실시예 5에 따른 실험 데이터이다. 1 is a graph showing the recovery of lithium according to the embodiment using the nuclear particles and the comparative example without using the nuclear particles.
2 is experimental data according to Example 2. FIG.
3 is experimental data according to Example 3. FIG.
4 is experimental data according to Example 4. FIG.
5 is experimental data according to Example 5. FIG.

이하, 본 발명의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

본 발명의 일 구현예는, 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 용존 리튬을 탄산리튬 대신에 인산리튬으로 석출시켜 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적이고 효율적으로 추출하는 방법을 제공할 수 있다. One embodiment of the present invention may provide a method for economically and efficiently extracting lithium from a lithium-containing solution by injecting a phosphorus supply material into the lithium-containing solution to precipitate dissolved lithium with lithium phosphate instead of lithium carbonate.

탄산리튬(Li2CO3)은 용해도가 약 13g/L여서 물 속에 비교적 많은 양이 용해되는 물질에 해당하는 바, 염수와 같은 리튬 함유 용액의 경우 리튬이 0.5 내지 1.5g/L의 농도(탄산리튬으로 환산시 2.65 내지 7.95g/L)로 소량 용존되어 있기 때문에 탄산나트륨 등을 상기 리튬 함유 용액에 투입하여 탄산리튬을 생성시켜도 대부분 다시 재용해되어 리튬의 추출이 곤란하다. Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) is a solubility of about 13 g / L, which corresponds to a relatively large amount of dissolving in water. For lithium-containing solutions such as brine, lithium has a concentration of 0.5 to 1.5 g / L (carbonate Since a small amount is dissolved at 2.65 to 7.95 g / L in terms of lithium, even when sodium carbonate or the like is added to the lithium-containing solution to produce lithium carbonate, most of it is redissolved again, making it difficult to extract lithium.

반면에, 인산리튬(Li3PO4)은 용해도가 약 0.39g/L여서 탄산리튬에 비하여 용해도가 매우 낮으므로 리튬 함유 용액에 인 공급물질을 투입하여 염수와 같은 리튬 함유 용액에 소량 용존되어 있는 0.5 내지 1.5g/L 농도의 리튬(인산리튬으로 환산시 2.75 내지 16.5g/L)을 고체 상태의 인산리튬으로 용이하게 석출시켜 분리할 수 있다.On the other hand, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) has a solubility of about 0.39 g / L, which is very low in solubility compared to lithium carbonate. Therefore, a phosphorus supplying material is added to a lithium-containing solution to dissolve a small amount Lithium (from 2.75 to 16.5 g / L in terms of lithium phosphate) in a concentration of 0.5 to 1.5 g / L can be easily precipitated and separated into solid lithium phosphate.

상기 리튬 함유 용액의 리튬 농도는 0.1g/L 이상일 수 있다. 보다 구체적으로 0.2g/L이상 또는 0.5g/L이상일 수 있다. 다만, 60g/L 이상인 경우는 리튬의 고농축화를 위한 비용으로 인해 경제적이지 않다. The lithium concentration of the lithium-containing solution may be 0.1 g / L or more. More specifically 0.2 g / L or more or 0.5 g / L or more. However, in the case of more than 60g / L is not economical due to the cost for high concentration of lithium.

이 때, 상기 인 공급 물질로 인, 인산 또는 인산염에서 선택된 1종 이상이 리튬 함유 용액에 투입되어 리튬과 반응하여 인산리튬을 생성하게 된다. 또한, 상기 인산리튬이 리튬 함유 용액에 재용해되지 않고 고체 상태로 석출되기 위해서는 그 농도가 0.39g/L 이상이어야 함은 당연하다.At this time, at least one selected from phosphorus, phosphoric acid or phosphate is added to the lithium-containing solution as the phosphorus supply material and reacts with lithium to generate lithium phosphate. In addition, in order for the lithium phosphate to be precipitated in a solid state without being re-dissolved in the lithium-containing solution, the concentration should be 0.39 g / L or more.

상기 인산염의 구체적인 예로는, 인산칼륨, 인산나트륨, 인산암모늄(구체적인 예를 들어, 상기 암모늄은 (NR4)3PO4일 수 있으며, 상기 R은 독립적으로 수소, 중수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있음) 등이다. Specific examples of the phosphate, potassium phosphate, for sodium phosphate, ammonium phosphate (a specific example, are the ammonium (NR 4) 3 PO may be 4, wherein R is independently hydrogen, deuterium, a substituted or unsubstituted C1 To C10 alkyl group), and the like.

보다 구체적으로 상기 인산염은 1인산칼륨, 2인산칼륨, 3인산칼륨, 1인산소다, 2인산소다, 3인산소다, 인산알루미늄, 인산아연, 폴리인산암모늄, 소디움핵사메타포스페이트, 1인산칼슘, 2인산칼슘, 3인산칼슘 등일 수 있다. More specifically, the phosphate is selected from the group consisting of potassium monophosphate, potassium diphosphate, potassium triphosphate, sodium monophosphate, sodium dihydrogenphosphate, sodium triphosphate, aluminum phosphate, zinc phosphate, ammonium polyphosphate, sodium hexametaphosphate, calcium monophosphate, Calcium phosphate, calcium triphosphate, and the like.

상기 인 공급 물질은 수용성일 수 있다. 상기 인 공급 물질이 수용성인 경우 상기 리튬 함유 용액에 포함된 리튬과 반응이 용이할 수 있다. The phosphorus-supplying material may be water-soluble. When the phosphorus-supplying material is water-soluble, the reaction with lithium contained in the lithium-containing solution may be facilitated.

그리고, 상기 석출된 인산리튬은 여과에 의해 상기 리튬 함유 용액으로부터 분리되어 추출될 수 있다.The precipitated lithium phosphate can be separated from the lithium-containing solution by filtration and extracted.

본 발명의 일 구현예에서는 리튬 함유 용액에 핵입자를 투입하는 단계; 및 상기 핵 입자가 투입된 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 용존 리튬을 인산리튬으로 석출시는 단계를 포함하는 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법을 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step of adding a nuclear particle to the lithium-containing solution; And it is possible to provide a method for economically extracting lithium from the lithium-containing solution comprising the step of precipitating the phosphorus supply material into the lithium-containing solution in which the nuclear particles are added to precipitate the dissolved lithium as lithium phosphate.

상기 핵입자는 균질 핵입자일 수도 있다. 또는 상기 핵입자는 불균질 핵입자일 수도 있다. 상기 핵입자의 형태는 제한되지 않는다. The nuclear particle may be a homogeneous nuclear particle. Alternatively, the nuclear particles may be heterogeneous nuclear particles. The shape of the nuclear particles is not limited.

상기 핵입자는 입경이 100㎛ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 핵입자는 입경이 6㎛ 이하 또는 1㎛ 이하 일 수 있다. 상기 입경은 평균 입경일 수 있다. 또한, 상기 입경이 작을수록 인산리튬 추출 효율이 좋을 수 있으나, 상기 범위에 제한되는 것은 아니다. The nuclear particle may have a particle diameter of 100 μm or less. More specifically, the nuclear particles may have a particle diameter of 6 μm or less or 1 μm or less. The particle size may be an average particle size. The smaller the particle diameter, the better the lithium phosphate extraction efficiency is, but the range is not limited thereto.

또한, 상기 핵입자는 상기 리튬 함유 용액에 대해 불용성일 수 있다. In addition, the nuclear particles may be insoluble in the lithium-containing solution.

상기 핵입자의 존재로 인해 상기 리튬 함유 용액으로부터 인산리튬을 석출시키는 효율이 보다 좋아질 수 있다. 이는 상기 핵입자가 리튬 함유 용액 내에서 인산리튬이 석출될 때의 활성화 에너지를 낮추어 줄 수 있기 때문이다. Due to the presence of the nuclear particles, the efficiency of depositing lithium phosphate from the lithium-containing solution may be better. This is because the nuclear particles can lower the activation energy when lithium phosphate precipitates in the lithium-containing solution.

상기 핵입자는 리튬 화합물일 수 있다. 다만, 상기 핵입자는 종류에 제한되지 않는다. 예를 들어, 금속 입자, 무기 화합물 입자, 유기 화합물 입자 등이 모두 가능하다. The nuclear particle may be a lithium compound. However, the nuclear particles are not limited in kind. For example, metal particles, inorganic compound particles, organic compound particles, and the like are all possible.

보다 구체적인 예를 들어, 상기 핵입자는 Li3PO4, Li2CO3, Li2SO4 또는 이들의 조합일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 상기 핵입자는 MgO, MgAl2O4, Al2O3, 플라스틱 입자 또는 이들의 조합일 수 있다. More specifically, for example, the nuclear particles may be Li 3 PO 4 , Li 2 CO 3 , Li 2 SO 4, or a combination thereof. In another example, the nuclear particles may be MgO, MgAl 2 O 4 , Al 2 O 3 , plastic particles, or a combination thereof.

다만, 인산리튬을 석출 시킬 때 상기 핵입자가 불순물로 존재할 수 있기 때문에 목적물인 인산리튬 자체를 핵입자로 사용하는 것이 좋다. However, since the nuclear particles may be present as impurities when the lithium phosphate is precipitated, it is preferable to use the target lithium phosphate itself as a nuclear particle.

상기 리튬 함유 용액에 투입된 핵입자의 함량은 전체 리튬 함유 용액에 대해 0.05g/L 이하일 수 있다. The content of the nuclear particles added to the lithium-containing solution may be 0.05 g / L or less with respect to the total lithium-containing solution.

또한, 상기 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 용존 리튬을 인산리튬으로 석출시켜 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 단계는 상온에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로는 20℃이상, 30℃이상, 50℃이상 또는 90℃이상에서 수행될 수 있다. In addition, the step of economically extracting lithium from the lithium-containing solution by adding a phosphorus supply material to the lithium-containing solution to precipitate the dissolved lithium as lithium phosphate may be carried out at room temperature. More specifically at 20 ° C or higher, 30 ° C or higher, 50 ° C or higher, or 90 ° C or higher.

본 명세서에서 상온은 일정한 온도를 의미하는 것이 아니며, 외부적인 에너지의 부가 없는 상태의 온도를 의미한다. 따라서, 장소, 시간에 따라 상온은 변화될 수 있다.In the present specification, ambient temperature does not mean a constant temperature but means a temperature in the absence of external energy. Therefore, the room temperature may be changed depending on the place and time.

또한, 상기 리튬 함유 용액은 염수 일 수 있다.
In addition, the lithium-containing solution may be brine.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 기재한 것일 뿐 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the present invention is not limited thereto.

[[ 비교예Comparative Example ]]

리튬 이온이 0.917g/L 농도로 용존되어 있는 리튬 함유 용액에 인산나트륨을 7.217g/L의 농도로 투입한 후, 리튬 함유 용액의 온도를 90℃까지 승온시켜 15 내지 60분 동안 유지하며 반응시켰다.After adding sodium phosphate to a concentration of 7.217g / L in a lithium-containing solution in which lithium ions were dissolved at a concentration of 0.917g / L, the temperature of the lithium-containing solution was raised to 90 ° C. and maintained for 15 to 60 minutes. .

상기 반응이 완료된 후, 상기 리튬 함유 용액을 여과하여 석출된 인산리튬을 분리시킨 후 남은 여과액을 채취하여 리튬의 농도를 측정하였다.
After the reaction was completed, the lithium-containing solution was filtered to separate the precipitated lithium phosphate, and the remaining filtrate was taken to measure the concentration of lithium.

[[ 실시예Example 1:  One: 핵입자로With nuclear particles 인산리튬을Lithium phosphate 사용] use]

리튬 이온이 0.917g/L 농도로 용존되어 있는 리튬 함유 용액에 핵입자로서 인산리튬을 소량(2g/L) 투입한 후 인산나트륨을 7.217g/L의 농도로 투입하였다. 이후, 온도를 90℃까지 승온 시켜 15 내지 60분 동안 유지하며 반응시켰다. 상기 반응이 완료된 후, 여과하여 석출된 인산리튬을 분리시킨 후 남은 여액을 채취하여 리튬의 농도를 측정하였다. A small amount of lithium phosphate (2 g / L) was added to a lithium-containing solution in which lithium ions were dissolved at a concentration of 0.917 g / L, followed by sodium phosphate at a concentration of 7.217 g / L. Thereafter, the temperature was raised to 90 ° C. and maintained for 15 to 60 minutes. After the reaction was completed, the precipitated lithium phosphate was separated by filtration and the remaining filtrate was taken to measure the concentration of lithium.

상기 투입된 핵입자인 인산리튬의 평균 입경은 6㎛ 였다. The average particle diameter of the lithium phosphate which is the injected nuclear particle was 6 µm.

도 1은 핵입자를 이용한 실시예 1 및 핵입자를 이용하지 않은 비교예에 따른 리튬의 회수율을 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the recovery of lithium according to Example 1 using nuclear particles and a comparative example without using nuclear particles.

도 1에 나타난 바와 같이, 인산나트륨을 투입하기 전 핵입자(예를 들어, 불균질 핵 입자)으로서 인산리튬을 소량 (2g) 투입한 경우 여액 중 리튬 농도가 급격히 감소하며, 반응 시간이 15분을 경과한 후부터는 여액 중 리튬의 농도가 119mg/L로 감소한 후 유지되어 염수에 용존되어 있는 리튬의 87% 정도가 인산 리튬으로 석출되어 분리됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 1, when lithium phosphate (2 g) was added as a nuclear particle (for example, heterogeneous nuclear particles) before adding sodium phosphate, the lithium concentration in the filtrate rapidly decreased, and the reaction time was 15 minutes. After passing through, the concentration of lithium in the filtrate was reduced to 119 mg / L and maintained, indicating that 87% of the dissolved lithium in the brine precipitated and separated as lithium phosphate.

따라서, 불균질 핵으로서 인산리튬 또는 기타 불용성 리튬화합물을 투입하면 리튬의 석출율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
Therefore, it can be seen that when lithium phosphate or another insoluble lithium compound is added as a heterogeneous nucleus, the deposition rate of lithium can be improved.

[[ 실시예Example 2:  2: 핵입자로With nuclear particles MgOMgO 를 사용]Use]

상기 실시예 1에서 사용한 핵입자인 인산리튬 대신에 MgO를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인산리튬을 추출하였다. Lithium phosphate was extracted in the same manner as in Example 1 except that MgO was used instead of lithium phosphate, which is the nuclear particle used in Example 1.

상기 MgO 핵입자의 평균 입경은 6㎛ 였다. The average particle diameter of the said MgO nucleus particle was 6 micrometers.

도 2는 실시예 2에 따른 실험 데이터이다. 2 is experimental data according to Example 2. FIG.

도 2에서 알 수 있듯이, 인산나트륨을 투입하기 전 핵입자(예를 들어, 불균질 핵 입자)으로서 MgO를 소량(2g) 투입한 경우 여액 중 리튬 농도가 급격히 감소하며, 반응 시간이 30분을 경과한 후부터는 여액 중 리튬의 농도가 185mg/L로 감소한 후 유지되어 염수에 용존되어 있는 리튬의 80% 정도가 인산 리튬으로 석출되어 분리됨을 알 수 있다.
As can be seen in Figure 2, when a small amount (2g) of MgO as a nuclear particle (for example, heterogeneous nuclear particles) before the sodium phosphate is added, the lithium concentration in the filtrate is rapidly reduced, the reaction time is 30 minutes After elapsed, the concentration of lithium in the filtrate was reduced to 185mg / L and maintained, and thus, about 80% of the lithium dissolved in the brine precipitated and separated as lithium phosphate.

[[ 실시예Example 3:  3: 핵입자로With nuclear particles MgAlMgAl 22 OO 44 를 사용]Use]

상기 실시예 1에서 사용한 핵입자인 인산리튬 대신에 MgAl2O4를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인산리튬을 추출하였다. Lithium phosphate was extracted in the same manner as in Example 1 except that MgAl 2 O 4 was used instead of lithium phosphate, which is the nuclear particle used in Example 1.

상기 MgAl2O4 핵입자의 평균 입경은 6㎛ 였다.The average particle diameter of the MgAl 2 O 4 nuclear particles was 6 μm.

도 3은 실시예 3에 따른 실험 데이터이다. 3 is experimental data according to Example 3. FIG.

도 3에서 알 수 있듯이, 인산나트륨을 투입하기 전 핵입자(예를 들어, 불균질 핵 입자)으로서 MgAl2O4를 소량(2g) 투입한 경우 반응시간이 증가 할수록 여액 중 리튬 농도가 서서히 증가하여 최종 반응시간(1h)의 리튬 농도가 187mg/L로써 약 79.6%의 인산 리튬으로 석출되어 분리됨을 알 수 있다.
As can be seen in Figure 3, when a small amount (2g) of MgAl 2 O 4 as a nuclear particle (for example, heterogeneous nuclear particles) before the sodium phosphate is added, the lithium concentration in the filtrate gradually increases as the reaction time increases. It can be seen that the lithium concentration of the final reaction time (1h) is 187 mg / L precipitated and separated by about 79.6% lithium phosphate.

[[ 실시예Example 4:  4: 핵입자로With nuclear particles AlAl 22 OO 33 를 사용]Use]

상기 실시예 1에서 사용한 핵입자인 인산리튬 대신에 Al2O3를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인산리튬을 추출하였다. Lithium phosphate was extracted in the same manner as in Example 1 except that Al 2 O 3 was used instead of lithium phosphate, which is the nuclear particle used in Example 1.

상기 Al2O3 핵입자의 평균 입경은 6㎛ 였다.The average particle diameter of the Al 2 O 3 nuclear particles was 6 μm.

도 4는 실시예 4에 따른 실험 데이터이다. 4 is experimental data according to Example 4. FIG.

도 4에서 알 수 있듯이, 인산나트륨을 투입하기 전 핵입자(예를 들어, 불균질 핵 입자)으로서 Al2O3를 소량(2g) 투입한 경우 반응시간이 증가 할수록 여액 중 리튬 농도가 서서히 증가하여 최종 반응시간(1h)의 리튬 농도가 193mg/L로써 약 78.8%의 인산 리튬으로 석출되어 분리됨을 알 수 있다.
As can be seen in Figure 4, when a small amount (2g) of Al 2 O 3 as a nuclear particle (for example, heterogeneous nuclear particles) before the sodium phosphate is added, the lithium concentration in the filtrate gradually increases as the reaction time increases. It can be seen that the lithium concentration of the final reaction time (1h) is 193mg / L precipitated and separated by about 78.8% lithium phosphate.

[[ 실시예Example 5:  5: 핵입자로With nuclear particles TeflonTeflon 튜브를 사용] Use tube]

상기 실시예 1에서 사용한 핵입자인 인산리튬 대신에 Teflon 튜브를 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인산리튬을 추출하였다. Lithium phosphate was extracted in the same manner as in Example 1 except for using a Teflon tube instead of lithium phosphate, which is the nuclear particle used in Example 1.

상기 Teflon 튜브 핵입자의 평균 내경은 6400㎛ 였다.The average inner diameter of the Teflon tube nuclear particles was 6400 μm.

도 5는 실시예 5에 따른 실험 데이터이다. 5 is experimental data according to Example 5. FIG.

도 5에서 알 수 있듯이, 인산나트륨을 투입하기 전 핵입자(예를 들어, 불균질 핵 입자)으로서 Teflon 튜브를 소량(2g) 투입한 경우 반응시간이 증가 할수록 여액 중 리튬 농도가 서서히 증가하여 최종 반응시간(1h)의 리튬 농도가 182mg/L로써 약 80.1%의 인산 리튬으로 석출되어 분리됨을 알 수 있다.
As can be seen in Figure 5, when a small amount (2g) of Teflon tube as a nuclear particle (for example, heterogeneous nuclear particles) before the sodium phosphate is added, the lithium concentration in the filtrate gradually increases as the reaction time increases. It can be seen that the lithium concentration of the reaction time (1 h) is 182 mg / L, precipitated and separated with about 80.1% lithium phosphate.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

Claims (12)

리튬 함유 용액에 핵입자를 투입하는 단계; 및
상기 핵 입자가 투입된 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 용존 리튬을 인산리튬으로 석출시는 단계를 포함하고,
상기 리튬 함유 용액은 염수인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
Injecting nuclear particles into a lithium-containing solution; And
Injecting a phosphorus supply material into the lithium-containing solution in which the nuclear particles are added to precipitate dissolved lithium as lithium phosphate,
Wherein said lithium-containing solution is brine economically extracting lithium from a lithium-containing solution.
제1항에 있어서,
상기 핵입자는 입경이 100㎛ 이하인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
The nuclear particle is a method for economically extracting lithium from a lithium-containing solution having a particle diameter of 100㎛ or less.
제1항에 있어서,
상기 핵입자는 입경이 1㎛ 이하인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
The nuclear particle is a method for economically extracting lithium from a lithium-containing solution having a particle diameter of 1㎛ or less.
제1항에 있어서,
상기 핵입자는 리튬 화합물인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein said nuclear particle is a lithium compound.
제1항에 있어서,
상기 리튬 함유 용액에 투입된 핵입자의 함량은 전체 리튬 함유 용액에 대해 0.05g/L 이하인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
A method of economically extracting lithium from the lithium-containing solution is that the content of the nuclear particles added to the lithium-containing solution is 0.05g / L or less relative to the total lithium-containing solution.
제1항에 있어서,
상기 핵입자는 Li3PO4, Li2CO3, Li2SO4 또는 이들의 조합인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein said nuclear particles are Li 3 PO 4 , Li 2 CO 3 , Li 2 SO 4, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 핵입자는 MgO, MgAl2O4, Al2O3, 플라스틱 입자 또는 이들의 조합인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein said nuclear particles are MgO, MgAl 2 O 4 , Al 2 O 3 , plastic particles, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 인 공급 물질은 인, 인산 또는 인산염에서 선택된 1종 이상인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein said phosphorus feed material is at least one selected from phosphorus, phosphoric acid or phosphate.
제1항에 있어서,
상기 인산리튬의 농도는 0.39g/L 이상인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
Wherein the lithium phosphate concentration is 0.39 g / L or more.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 리튬 함유 용액의 리튬 농도는 0.1g/L이상인 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
The lithium concentration of the lithium containing solution is 0.1g / L or more method for extracting lithium economically from a lithium containing solution.
제1항에 있어서,
상기 석출된 인산리튬을 상기 리튬 함유 용액으로부터 여과시켜 인산리튬을 추출하는 공정을 더 포함하는 것인 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 경제적으로 추출하는 방법.
The method of claim 1,
And extracting lithium phosphate by filtering the precipitated lithium phosphate from the lithium-containing solution.
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