KR102033607B1 - 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법 - Google Patents

리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 양태는 (a) 리튬 용액에 알루미늄 화합물을 첨가하여 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 형성시키고, 미반응 알루미늄 함유액을 분리하는 단계; (b) 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 황산화 반응시켜 황산리튬을 제조하고, 알루미늄 화합물 잔사를 분리하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계의 미반응 알루미늄 함유액 및 (b) 단계의 알루미늄 화합물 잔사를 상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물로 재사용하는 단계를 포함하는, 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법을 제공한다.

Description

리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법{METHOD FOR CONCENTRATING OF LITHIUM BY ADDITION OF ALUMINUM COMPOUND AND SULFATION REACTION FROM LITHIUM SOLUTION AND RECYCLING METHOD OF BY-PRODUCT MADE THEREBY}
본 발명은 리튬 용액으로부터 특정 알루미늄 화합물을 첨가하여 리튬-알루미늄 화합물을 형성하고, 이를 황산화 반응시켜 리튬을 농축하는 방법과, 농축 시 발생하는 공정수와 폐고형물의 재순환 방법에 관한 것이다.
리튬 함유 용액으로부터 리튬 화합물(탄산리튬, 수산화리튬 등)을 제조하는 과정은, 리튬이온의 농도가 30,000 ppm 이상으로 농축된 리튬 용액으로부터 탄산염 또는 수산화염을 반응시켜 제조하는 방법이 일반적이다. 예를 들어, 염수의 리튬으로부터 리튬 화합물을 제조하는 공정을 살펴보면, 자연 증발과정을 거쳐 리튬 이온이 6 % 이상 농축된 리튬 용액에 알칼리 용제를 첨가하여 불순물을 제거한 후, 불순물이 제거된 리튬 용액에 탄산염(탄산나트륨) 또는 수산화염(수산화칼슘)을 반응시켜 탄산리튬 또는 수산화리튬을 제조하는 방법이 있다.
다만, 자연 증발을 동반한 리튬 추출공정은 남미 지역(칠레, 아르헨티나등)과 같이 지역적으로 한정되어 있어, 리튬 화합물 제조공정 시 요구되는 리튬 농축과정에서 가열 또는 감압을 통한 농축방법이 요구되며, 이러한 에너지 소비형 농축과정은 리튬 화합물의 제조 단가를 상승시키는 주 요인으로 작용한다. 따라서, 이를 극복하기 위한 다양한 농축방법들이 제시되고 있다.
리튬 이온에 대한 선택성을 지니는 흡착 소재를 사용하여 리튬 이온을 흡착 후 산 용액 등과 같은 탈착액을 반응시켜 리튬이온을 회수하는 리튬 흡착법이 있다. 상기 흡착법을 통해 농축된 리튬 용액을 제조하는 방법으로는, 흡착된 리튬 이온을 탈착하는 과정에서 사용된 산 탈착용액을 반복적으로 탈착과정에 적용하여 산 탈착액의 리튬 농도를 증가시키는 방법이 있다.
하지만 리튬 이온의 농도를 증가시키기 위해 탈착액에 함유된 H/Li의 몰 비율이 일정 값 이상으로 유지되어야 하며, 반복적인 산 탈착과정 시 흡착소재 성분(Li-Mn-O의 경우 Mn 이온)이 농축된 리튬 용액에 혼입되어 추가적인 정제과정이 필요하며, Mn 성분 유실에 따른 흡착제의 반복사용 횟수가 제한되어 있다.
용매추출법의 경우도 상기 흡착법과 마찬가지로 반복적인 탈착용액(산 용액)의 사용을 통해 농축된 리튬용액을 제조할 수 있지만, 흡착법과 달리 선택도가 낮기 때문에 농축과정 시 불순물 성분이 혼합되어 추출 전/후에 걸쳐 추가적인 정제과정이 요구된다.
침전법의 경우, 리튬 이온과 반응 후 불용성 화합물을 형성시킬 수 있는 침전제를 반응시켜 리튬용액과 불용성 리튬화합물을 분리시켜 회수하는 방법이 일반적이다. 하지만, 사용되는 침전제의 경우 리튬 이온에 대한 선택성이 낮아 불순물 이온 등이 존재할 경우 리튬 외 불순물의 성분들도 불용성 화합물로 공침될 수 있으므로, 침전반응 전 불순물의 처리과정이 요구된다.
리튬 이온 분리시 사용되는 침전제로는 인산(인산, 인산나트륨 등) 또는 알루미늄 화합물 등이 알려져 있으며, 이를 사용하여 인산리튬(Li3PO4) 또는 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물(Li-Al layered double hydroxide, LiAl2(OH)7·2H2O) 형태의 불용성 화합물로 전환시켜 리튬용액과 분리하는 방법이 일반적이다.
인산리튬의 경우, 물에 대한 용해도가 0.034 g/100 mL로 리튬 용액과 인산 침전제와의 반응시 리튬 회수율이 제한되어, 일정 농도 이하의 리튬 이온이 회수되지 않는 제약을 지닌다. 리튬-알루미늄 화합물의 경우, 인산리튬보다 낮은 용해도 특성을 지니고 있으며, 이를 통해 리튬 회수율이 인산을 사용한 침전법보다 높은 장점을 지닌다. 하지만 알루미늄을 통한 침전을 통해 리튬 회수 시 알루미늄이 과량(Li/Al 몰 비 0.5 이하) 필요하며, 이로 인해 불용성 리튬 화합물과 분리된 용액의 경우 과량의 알루미늄 이온이 함유되어 있다. 알루미늄 이온의 경우 수처리 과정에서 필히 제거되어야 하는 오염물질로, 수처리 과정 시 알루미늄 이온을 제거하는 데 있어 높은 비용이 동반된다.
관련 선행문헌으로, 한국 등록특허공보 10-1944519에 공개된 "리튬 용액으로부터 고효율 리튬 회수 방법"이 있다.
한국 등록특허공보 10-1944519
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 저농도 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물과 황산화반응을 통해 리튬을 농축하고, 이때 발생하는 알루미늄 부산물을 재활용하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태는 (a) 리튬 용액에 알루미늄 화합물을 첨가하여 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 형성시키고, 미반응 알루미늄 함유액을 분리하는 단계; (b) 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 황산화 반응시켜 황산리튬을 제조하고, 알루미늄 화합물 잔사를 분리하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계의 미반응 알루미늄 함유액 및 (b) 단계의 알루미늄 화합물 잔사를 상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물로 재사용하는 단계를 포함하는, 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 저농도 리튬 용액을 알루미늄 화합물 첨가와 황산화과정을 통해 농축 시 발생되는 알루미늄 이온 함유액을 반응 원료로 재사용하여 친환경 공정을 실현할 수 있다. 또한, 황산화 과정에서 분리되는 불용성 알루미늄 화합물을 재처리하여 반응 원료로 재사용 가능한 이점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2은 본 발명의 일 양태에 의한 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 형성된 리튬-알루미늄 화합물의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3 및 4에서 형성된 리튬-알루미늄 화합물의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5 및 6에서 형성된 알루미늄 잔사(Al2O3)와 가성소다의 반응을 통해 생성된 알루민산나트륨(NaAlO2)의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 양태를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 양태들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 양태들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 단지 본 양태들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 양태는,
(a) 리튬 용액에 알루미늄 화합물을 첨가하여 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 형성시키고, 미반응 알루미늄 함유액을 분리하는 단계(S10);
(b) 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 황산화 반응시켜 황산리튬을 제조하고, 알루미늄 화합물 잔사를 분리하는 단계(S20); 및
(c) 상기 (a) 단계의 미반응 알루미늄 함유액 및 (b) 단계의 알루미늄 화합물 잔사를 상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물로 재사용하는 단계(S30)를 포함하는, 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법에 있어서, 상기 (a) 단계는 리튬 용액에 특정 알루미늄 화합물을 첨가하여 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 형성시키고, 미 반응된 알루미늄 이온 함유액을 분리하여 후속 단계에서 재사용할 수 있도록 한다.
상기 (a) 단계의 리튬 용액의 리튬 농도는 5 ppm 내지 10000 ppm일 수 있다.
상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물은 알루민산나트륨, 황산알루미늄, 수산화알루미늄, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 군 중 선택된 1종일 수 있다. 상기 알루미늄 화합물을 첨가하여, 리튬 및 알루미늄을 포함하는 층상 이중 수산화물(layered double hydroxide)이 형성될 수 있고, 이는 LiAl2(OH)6A·xH2O (A=Cl-, OH-, NO3 -, CO3 - 등, x는 1 내지 10의 정수) 형태로 나타낼 수 있다.
상기 (a) 단계는 상기 Al/Li [알루미늄 화합물의 알루미늄/리튬 용액의 리튬] 몰 비가 1 내지 2.5가 되도록 수행될 수 있다. 상기 몰 비 대비 적게 알루미늄 화합물이 투입될 시, 리튬 회수 및 농축 효율이 저하될 우려가 있고, 상기 몰 비 대비 과도하게 알루미늄 화합물이 투입될 시, 알루미늄 부산물이 다량 생성되어 처리비용이 증가될 우려가 있다. 상기의 몰 비 범위에서, 후속 단계에서 알루미늄 부산물들을 용이하게 처리할 수 있고, 저농도 리튬 용액의 농축을 높은 회수율로 수행할 수 있다.
상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물 첨가 후 0.1 시간 내지 24 시간 동안 정치 또는 교반하여 반응이 충분히 이루어질 수 있도록 한다.
상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물 첨가를 통해 생성되는 층상 이중 수산화물은 불용성으로 용액 내에서 침전되어 고액분리될 수 있다. 고액분리 시 여액은 알루미늄 이온이 함유된 용액으로, 후술할 단계에서 처리하여 재사용 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법에 있어서, 상기 (b) 단계(S20)는 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 황산화 반응시켜 황산리튬을 제조하고, 생성된 알루미늄 화합물 잔사를 분리한다.
상기 (b) 단계의 황산화 반응은 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물에 황산 또는 황산알루미늄을 가하고 배소하여 이루어질 수 있다. 이때, 상기 배소 온도는 200 ℃ 내지 800 ℃일 수 있다. 상기 온도 범위 미만에서 배소가 수행된다면, 황산화 반응이 충분히 이루어지지 못하여 리튬 회수 및 농축 효율이 저하될 우려가 있고, 상기 온도 범위를 초과하여 배소가 수행된다면, 반응 시 용융될 우려가 있고, 과도한 에너지 낭비가 발생할 수 있다.
상기 (b) 단계의 황산화 반응은 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물이 LiAl2(OH)7·xH2O이고, 황산 또는 황산알루미늄을 통해 반응이 이루어질 경우, 하기 반응식 1 또는 2와 같이 이루어질 수 있다.
[반응식 1]
2LiAl2(OH)7·xH2O + H2SO4 → Li2SO4 + 2Al2O3 + (2x+8)H2O
[반응식 2]
6LiAl2(OH)7·xH2O + Al2(SO4)3 → 3Li2SO4 + 7Al2O3 + (6x+21)H2O
(상기 반응식 1 또는 2에서, x는 1 내지 10의 정수이다.)
상기 (b) 단계의 황산화 반응은 상기 반응식들을 고려하여 황산 함유물질을 리튬-알루미늄 화합물의 리튬 대비 1 내지 2 당량 첨가할 수 있다.
상기 (b) 단계를 통해 황산리튬과 부산물로 알루미늄 산화물이 형성될 수 있고, 상기 알루미늄 산화물은 후속 단계에서 처리하여 재사용할 수 있다.
상기 (b) 단계를 통해 형성된 황산리튬을 물에 용해하여 고농도 황산리튬 수용액을 제조할 수 있고, 상기 리튬 수용액에 탄산염을 첨가하여 탄산리튬을 형성하거나, 수산염 반응을 통해 수산화리튬 용액으로 전환이 가능하여, 다양한 형태의 리튬 원료로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법에 있어서, 상기 (c) 단계(S30)는 상기 (a) 단계의 미반응 알루미늄 함유액 및 (b) 단계의 알루미늄 화합물 잔사를 재처리하여 상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물로 재사용할 수 있도록 한다.
상기 (c) 단계의 미반응 알루미늄 함유액은 상기 (a) 단계의 알루미늄 첨가를 통한 리튬-알루미늄 화합물 형성 시 반응하지 못한 알루미늄 이온들이 잔류한 용액으로, 이를 증발 농축하여 상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물로 사용할 수 있다. 이때, 상기 증발 농축은 알루미늄 이온 용액의 3/4 내지 4/5의 물을 증발시키도록 수행될 수 있다. 상기 증발 농축은 기계적 증기 재압축(MVR; Mechanical Vapor Recompression)을 통해 수행될 수 있다.
상기 (c) 단계는 상기 (b) 단계의 부산물인 알루미늄 화합물(알루미나) 잔사에 수산화나트륨 용액 또는 수산화나트륨 분말을 가하여, 알루민산나트륨 수화물(NaAl(OH)4) 또는 알루민산나트륨(NaAlO2)으로 전환하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전환된 알루민산나트륨 수화물은 전환 전 알루미늄 화합물보다 리튬과의 반응 효율이 높아 재사용하기 적합하고, 이를 통해 리튬 농축을 용이하게 수행할 수 있다.
살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 양태에 따른 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법은 각 반응과정에서 생성되는 알루미늄 부산물들을 재사용이 용이하도록 처리하여, 친환경적 공정을 실현하고, 추가적인 비용을 절감하는 효과가 있다.
이하, 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(a) 리튬 용액(Li 농도 1000 mg/L)을 마련한 후, Al/Li 몰 비율이 2.5인 조건으로 알루민산나트륨(NaAlO2) 분말을 첨가하여 24 시간 동안 반응시켰다. 반응 후 형성된 리튬-알루미늄 화합물을 침전시켜 여과하고, 이를 냉수로 세정한 다음 60 ℃ 에서 건조하였다.
(b) 상기 단계에서 마련된 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물 1 g과 10% 황산용액(H2SO4) 10mL를 물리적으로 혼합한 후, 박스 타입의 소성로에서 290 ℃의 온도, 대기(Air) 분위기 조건으로 2 시간 동안 열처리하여 황산리튬 및 알루미늄 화합물을 형성하였다.
(c) 상기 (a) 단계의 침전된 물질을 분리 후 여액을 감압농축 과정을 통해 농축하였고, 상기 (b) 단계에서 생성된 물질을 수세하여 알루미늄 화합물을 분리하고 이를 수산화나트륨 수용액을 첨가하여 오토클래이브 반응기를 사용해 170 ℃에서의 반응을 통해 알루민산나트륨 수화물로 전환하였다. 또한, 상기 (b) 단계에서 분리된 알루미늄 화합물을 수산화나트륨 분말과 혼합하여 1100 ℃에서의 반응을 통해 알루민산나트륨으로 전환하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서, 리튬 용액의 농도를 5000 mg/L로 변경하고, Al/Li 몰 비율을 0.2로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1에서, 리튬 용액의 농도를 1500 mg/L로 변경하고, Al/Li 몰 비율을 2로 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실시예 4>
(a) 상기 실시예 1의 (a) 및 (b) 단계에서 발생한 알루미늄 부산물을 Al/Li 몰 비율이 2인 조건으로 리튬 용액(Li 농도 1500 mg/L)에 가하여 24 시간 동안 반응시키고, 그 후 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실험예 1> 리튬 및 알루미늄 반응물의 XRD 및 ICP 분석
상기 실시예 1의 (a) 단계 수행 후 형성된 리튬-알루미늄 화합물의 XRD 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3을 참조하면, 층상 이중 수산화물 형태의 리튬-알루미늄 화합물이 형성되었음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1의 리튬-알루미늄 화합물의 ICP 분석 결과, 형성된 리튬-알루미늄 화합물의 리튬 및 알루미늄의 비율은 0.48(이론치 0.5)로 확인되었다.
<실험예 2> 리튬-알루미늄 화합물 반응 시 여액의 농도 분석
상기 실시예 1 및 2의 (a) 단계 수행 후, 분리된 여액의 알루미늄 이온 농도 및 리튬 이온 농도를 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112019034586381-pat00001
표 1을 참조하면, 알루미늄/리튬 몰 비가 2.5인 실시예 1에서는 여액 내 잔류하는 알루미늄 이온 농도가 대략 3105 ppm에 달하는 것을 알 수 있고, 리튬이온 농도는 검출 한계치 이하를 나타내어, 초기 리튬 용액의 리튬 이온이 전량 전환된 것을 확인하였다. 반면, 알루미늄/리튬 몰 비가 0.2인 실시예 2는 잔류한 리튬 이온 농도가 3709 ppm에 달하고, 알루미늄 이온 농도는 393 ppm인 것을 확인할 수 있다.
<실험예 3> 알루미늄 부산물을 재활용하여 생성된 리튬-알루미늄 화합물의 XRD 분석
상기 실시예 1에서 발생된 알루미늄 부산물을 재처리하여 활용한 실시예 4 및 실시예 3의 (a) 단계에서 생성된 리튬-알루미늄 화합물의 XRD 분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4를 참조하면, 재활용 알루미늄 부산물을 사용하여 반응하였음에도 생성물의 조성이 실시예 3과 거의 유사한 것을 나타내어, 재사용 알루미늄 부산물을 활용하여 리튬 용액의 농축이 용이하게 이루어짐을 알 수 있었다.
<실험예 4> (b) 단계의 부산물인 알루미늄 화합물(알루미나) 잔사에 수산화나트륨 용액 및 수산화나트륨 분말을 가하여 제조된 알루민산나트륨 수화물(NaAl(OH)4) 및 알루민산나트륨(NaAlO2)의 XRD 분석
상기 실시예 1에서 발생된 알루미늄 부산물(알루미나)과 가성소다 용액을 혼합 후 오토클래이브 반응기를 사용해 170 ℃에서 제조된 생성물의 XRD 분석 결과로부터 비정질의 알루민산나트륨 수화물이 형성된 것을 관찰할 수 있었다. 이를 200 ℃에서의 열처리를 통해 회수된 생성물의 XRD 결과로부터 원료급의 알루민산나트륨이 형성됨을 알 수 있었다. 또한, 알루미늄 부산물(알루미나)과 가성소다 분말 혼합물을 1100 ℃에서의 열처리를 통해 알루민산나트륨을 제조할 수 있음을 알 수 있었다.
지금까지 본 발명의 일 양태에 따른 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법 및 농축 시 부산물 재순환 방법에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 양태에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 양태는 모든 면에서 예시적인 것이고, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. (a) 리튬 용액에 알루미늄 화합물을 첨가하여 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 형성시키고, 미반응 알루미늄 함유액을 분리하는 단계;
    (b) 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물을 황산화 반응시켜 황산리튬을 제조하고, 알루미늄 화합물 잔사를 분리하는 단계; 및
    (c) 상기 (a) 단계의 미반응 알루미늄 함유액 및 (b) 단계의 알루미늄 화합물 잔사를 상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물로 재사용하는 단계를 포함하는, 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축 방법으로서,
    상기 단계(a)에서 Al/Li 몰 비(알루미늄 화합물의 알루미늄/리튬 용액의 리튬 몰 비]가 2 내지 2.5가 되도록 알루미늄 화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계의 리튬 용액의 리튬 농도는 5 ppm 내지 10000 ppm인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계의 알루미늄 화합물은 알루민산나트륨, 황산알루미늄, 수산화알루미늄, 알루미나 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계는 Al/Li 몰 비(알루미늄 화합물의 알루미늄/리튬 용액의 리튬 몰 비]가 2.5가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계의 황산화 반응은 상기 리튬-알루미늄 층상 이중 수산화물에 황산 또는 황산알루미늄을 가하고 배소하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 (b) 단계의 배소 온도는 200 ℃ 내지 800 ℃인 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 단계는 미반응 알루미늄 함유액을 증발 농축하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 단계는 알루미늄 화합물 잔사에 수산화나트륨 용액 또는 분말을 가하여 알루민산나트륨 수화물 또는 알루민산나트륨으로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 알루미늄 부산물 재순환을 포함하여 리튬 용액으로부터 알루미늄 화합물 첨가 및 황산화 반응을 통한 리튬 농축방법.
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