KR102153185B1

KR102153185B1 - 리튬함유 광석으로부터 황산리튬용액을 제조하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102153185B1
Application number: KR1020180149363A
Authority: KR
Inventors: 정선광; 서성모; 박성배
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-09-07
Also published as: KR20200063546A; WO2020111598A1

Abstract

본 발명은 황산리튬용액을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 리튬함유 광석을 평균 입도 0.5mm 이하로 파쇄하여 미분을 획득 및 포집하는 파쇄단계; 상기 미분 중 상기 파쇄단계에서 포집되지 않고 비산된 극미분을 포집하는 극미분 포집단계; 포집된 상기 미분 및 극미분을 포함하는 미분광을 가스로 기송(氣送)하면서 소성에 의해 상전이시키는 소성단계; 상전이된 상기 미분광을 황산으로 배소하여 고체상의 황산리튬을 획득하는 배소단계; 및 상기 고체상의 황산리튬을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 획득하는 침출단계를 포함하며, 상기 가스는 상기 미분광의 흐름과 역방향으로 흐르는 황산리튬용액을 제조하는 방법 및 황산리튬용액 제조 장치를 제공한다.

Description

리튬함유 광석으로부터 황산리튬용액을 제조하는 방법 및 장치{Method and apparatus for manufacturing lithium sulfate solution from lithium bearing ore}

본 발명은 리튬함유 광석으로부터 황산리튬용액을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

리튬은 이차전지, 유리, 세라믹, 합금, 윤활유, 제약 등 각종 산업 전반에 다양하게 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 최근 하이브리드 및 전기 자동차의 주요 동력원으로 주목받고 있을 뿐만 아니라, 휴대폰, 노트북 등 기존의 포터블 전자장비의 소형 배터리로도 사용되어 그 시장 규모가 현재 대비 향후 100배 이상의 거대 시장으로 성장할 것으로 예측되며 주목 받고 있는 실정이다.

이러한 리튬은 일반적으로, 리튬함유 광석으로부터 리튬을 회수할 수 있는데, 리튬함유 광석 중의 리튬은 주로 스포듀민(Spodumene, LiAl(Si₂O₆))의 광물상으로 존재하며, 이는 치밀한 형태의 α상으로 존재하고 있다.

상기 리튬함유 광석으로부터 리튬을 효과적으로 추출하기 위하여 황산을 이용한 침출공정을 사용하는데, 이러한 치밀한 형태의 α-스포듀민은 황산 침출이 효과적으로 되지 않아 리튬 회수율이 현저히 낮다. 그러나 α-스포듀민을 900 내지 1100℃까지 가열하여 γ상을 거쳐 β상으로까지 전환시키면 약 30%의 부피 팽창이 발생된다. 이로 인해 입자밀도가 3.15g/cm³에서 2.40g/cm³으로 저하되고, 광석 입자 내부 크랙(crack) 및 입자분화가 일어나 광석의 비표면적이 증가하여 황산에 효과적으로 침출될 수 있으므로, 리튬의 회수율을 증대시킬 수 있다.

상기와 같은 리튬함유 광석으로부터 리튬을 회수하는 공정은 설비 및 공정의 편의성 등을 위하여 로터리 킬른 방식의 소성로를 사용한다. 상기 소성로는 소성로 내부의 α-스포듀민을 β-스포듀민으로 완전히 상전이시키기 위해 소성로 내부를 직접 화염을 형성시켜 온도를 1100℃까지 상승시킨다. 그러나, 로터리 킬른 자체의 낮은 열효율성이나 화염의 크기, 위치 등으로 인한 로터리 킬른의 국부적인 가열 및 극미분 등의 영향으로 입자 표면에 용융상이 생성되어 입자의 응집을 유발시켜 클린커(clinker)상과 같은 형태를 야기시킨다. 그로 인해, 로터리 킬른의 열효율성을 더욱 저하시킬 뿐만 아니라 입자의 상전이율도 저하되어 전체적인 공정의 효율성이 저하된다.

나아가, 상기와 같은 클린커 상을 파쇄하기 위하여 소성로 후단에 파쇄기를 설치하였으나, 상기와 같은 로터리 킬른 방식의 소성로에서 배출된 극미분을 포집 및 재장입하는 공정도 효과적이지 못하여 실제 리튬 함유 광석 장입 대비 손실이 증가하게 되어 총 리튬회수율이 저하되고 있다.

상기와 같이, 미국등록특허 제4588566호와 같이 리튬함유 물질로부터 리튬을 추출하는 방법이 연구되고 있으나, 총 리튬회수율을 높인 연구에 대해서는 미흡한 실정이다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리튬함유 광석으로부터 황산리튬 용액을 제조하는 공정 중 효과적인 리튬함유 광석의 승온을 통해 상기 광석의 상전이율을 높이고, 발생되는 극미분을 효과적으로 처리할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 따르면, 본 발명은 리튬함유 광석을 평균 입도 0.5mm 이하로 파쇄하여 미분을 획득 및 포집하는 파쇄단계; 상기 미분 중 상기 파쇄단계에서 포집되지 않고 비산된 극미분을 포집하는 극미분 포집단계; 포집된 상기 미분 및 극미분을 포함하는 미분광을 가스로 기송(氣送)하면서 소성에 의해 상전이시키는 소성단계; 상전이된 상기 미분광을 황산으로 배소하여 고체상의 황산리튬을 획득하는 배소단계; 및 상기 고체상의 황산리튬을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 획득하는 침출단계를 포함하며, 상기 가스는 상기 미분광의 흐름과 역방향으로 흐르는 황산리튬 용액을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 본 발명은 리튬함유 광석을 파쇄하여 미분을 획득하기 위한 파쇄로; 파쇄로에서 비산된 극미분을 포집하는 백필터(Bag filter); 가스가 상기 미분 및 극미분을 포함하는 미분광이 투입되어 흐르는 방향에 반대로 흐르면서 상기 미분광을 상전이시키기 위한 기송(氣送)소성로; 상기 기송(氣送)소성로에 가스를 역방향으로 공급하는 가스 공급원; 상전이된 상기 미분광을 황산으로 배소하여 고체상의 황산리튬을 획득하기 위한 배소로; 및 상기 고체상의 황산리튬을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 획득하기 위한 침출조를 포함하는 황산리튬 용액 제조 장치를 제공한다.

본 발명은 기존의 로터리 킬른(rotary kiln) 방식에 비해 균일한 리튬함유 광석의 승온 및 이에 따른 상전이율을 달성할 수 있으며, 과정 중 발생하는 극미분을 효과적으로 처리하여 황산리튬 용액을 제조하는 공정의 안정성은 물론 총 리튬 회수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 로터리 킬른(Rotary kiln)을 이용하여 리튬함유 광석으로부터 황산리튬 용액을 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 리튬함유 광석으로부터 황산리튬용액을 제조하는 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2 중 건조 및 파쇄로 및 기송소성로의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 또한 명세서 전체에서 임의의 부분이 임의의 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

나아가, 본 발명에서 "사이클론"은 "사이클론 형태의 분급기"를 지칭하는 것으로, "사이클론" 및 "사이클론 형태의 분급기"는 동일한 의미로 이해될 수 있다.

본 발명은 리튬함유 광석으로부터 황산리튬 용액을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은 리튬함유 광석을 파쇄하여 미분을 제조하고, 상기 미분을을 소성하여 상전이시킨 다음, 상전이된 미분을 황산으로 배소한 뒤 물로 침출하여 황산리튬 용액을 제조할 수 있는 황산리튬용액 제조 방법 및 장치를 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 리튬함유 광석을 평균 입도 0.5mm 이하로 파쇄하여 미분을 획득 및 포집하는 파쇄단계; 상기 미분 중 상기 파쇄단계에서 포집되지 않고 비산된 극미분을 포집하는 극미분 포집단계; 포집된 상기 미분 및 극미분을 포함하는 미분광을 가스로 기송(氣送)하면서 소성에 의해 상전이시키는 소성단계; 상전이된 상기 미분광을 황산으로 배소하여 고체상의 황산리튬을 획득하는 배소단계; 및 상기 고체상의 황산리튬을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 획득하는 침출단계를 포함하며, 상기 가스는 상기 미분광의 흐름과 역방향으로 흐르는 황산리튬 용액을 제조하는 방법을 제공한다.

한편, 본 발명은 리튬함유 광석을 파쇄하여 미분을 획득하기 위한 파쇄장치를 포함하는 파쇄로; 파쇄로에서 비산된 극미분을 포집하는 백필터(Bag filter); 가스가 상기 미분 및 극미분을 포함하는 미분광이 투입되어 흐르는 방향에 반대로 흐르면서 상기 미분광을 상전이시키기 위한 기송(氣送)소성로; 상기 기송(氣送)소성로에 가스를 역방향으로 공급하는 가스 공급원; 상전이된 상기 미분광을 황산으로 배소하여 고체상의 황산리튬을 획득하기 위한 배소로; 및 상기 고체상의 황산리튬을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 획득하기 위한 침출조를 포함하는 황산리튬 용액 제조 장치를 제공한다.

이 때, 상기 황산리튬용액을 제조하는 방법에서 상기 파쇄단계의 미분 중 입도 0.5mm를 초과하는 미분은 다시 파쇄단계로 재순환되는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 황산리튬용액 제조 장치에서 상기 파쇄로는 입도 0.5mm를 초과하는 미분광을 다시 파쇄하기 위한 재파쇄장치을 포함할 수 있다.

한편, 상기 리튬함유 광석은 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite) 및 레피돌라이트(lepidolite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 형태일 수 있으며, 바람직하게는 스포듀민 형태로, 더욱 바람직하게는 α-스포듀민이다.

본 발명의 리튬함유 광석을 파쇄하는 단계는 소성단계에서 배출되는 가스를 사용하여 광석을 건조하면서 극미분을 비산시킬 수 있다. 이를 위해 상기 황산리튬용액 제조 장치는 상기 기송소성로에서 배출된 가스를 상기 파쇄로로 주입할 수 있는 가스관을 포함할 수 있다.

또한, 상기 가스는 리튬함유 광석을 파쇄할 때 상기 광석 또는 미분을 건조시킬 수 있다. 광석을 건조 시키면서 파쇄하기 때문에 광석의 파쇄 효율을 더욱 향상시킬 수 있으며, 효과적으로 극미분이 분리되어 비산될 수 있다.

상세하게 상기 황산리튬 용액 제조 방법 및 장치는 도 2에 보여지는 바와 같이, 리튬함유 광석을 일정한 입도로 가공하기 위한 파쇄로(70)를 거쳐 일정 크기 이하로 파쇄된 리튬함유 광석(미분) 및 상기 미분 중 가스로 비산되어 백필터(Bag filter, 75)에 포집된 극미분을 포함하는 미분광을 기송소성로(80)에 장입할 수 있다.

상기 기송소성로(80)에 주입된 미분광은 가스 공급원(85)에 의해 공급된 가스로 가열되면서 점진적으로 승온되어, 상기 미분광의 α상을 β상으로 효과적으로 상전이 시킬 수 있다.

나아가, 상기 가스 공급원(85)에 의해 공급된 가스는 1000 내지 1300℃ 온도일 수 있으며, 바람직하게는 1000 내지 1200℃ 온도, 가장 바람직하게는 1100℃ 온도이다. 이 때, 상기 가스가 1000℃ 온도 미만인 경우 온도가 낮아 미분광의 상전이 속도가 지연되어 기송소성로(80)를 통과하는 사이에 효과적인 상전이가 일어나지 않을 수 있으며, 1300℃ 온도를 초과하는 경우 고온으로 인하여 입자내 용융물의 형성으로 광석입자간 응집물이 형성되어 입자가 커져 기송이 원활히 되지 않거나 괴상화되어 입자가 커지므로, 커진 입자 내부까지 승온되지 못하여 효과적인 상전이가 일어나지 못하는 문제가 있다.

보다 상세하게, 도 3에 보여지는 바와 같이, 파쇄로(70)는 장입빈(1)에서 공급되는 다양한 입도분포를 가지는 리튬함유 광석을 파쇄기(예를 들어 Hammer Mill(71)이 장착)로 파쇄하여 미분을 획득할 수 있다. 이 때, 상기 리튬함유 광석은 기송소성로(80)에서 배출되어 파쇄로(70)로 주입되는 가스로 건조되면서 파쇄될 수 있다.,

상기 미분은 기송소성로(80)에서 배출되어 파쇄로(70)로 주입되는 가스와 함께 비산되면서 사이클론(cyclone) 형태의 분급기(72)에 공급된다. 이 때, 공급된 가스 내 입도 0.5mm를 초과하는 미분은 분급기(72)에서 포집되어 재순환관(77)을 통하여 파쇄기(71)로 재순환될 수 있는 반면, 분급기에서 포집되지 않은 입도 0.5mm 이하의 미분은 분급기(72) 외부로 배출되어 탈진 분급기(Dedusting Cyclone, 73)로 공급되고 포집될 수 있다.

상기 파쇄기(71)로 재순환된 입도 0.5mm를 초과하는 미분은 파쇄기(71)에서 다시 파쇄되어 가스와 함께 분급기(72)로 비산되므로, 입도 0.5mm 이하의 미분만 분급기(72)에서 배출되어 탈진 분급기(73)으로 공급되고 포집될 수 있다.

한편, 탈진 분급기(73)로 공급된 입도 0.5mm 이하의 미분 중 입도 0.1mm이하의 극미분은 탈진 분급기(73)에서 포집되지 않으므로, 탈진 분급기(73)에서 가스와 함께 배출되어 백필터(bag filter, 75)로 공급되고, 전량 포집될 수 있다. 이 때, 백필터(75)에서 극미분이 제거된 파쇄로(70)의 가스는 외부로 배출될 수 있다.

상기 탈진 분급기(73)에서 포집된 미분 및 백필터(75)에서 전량 포집된 극미분을 포함하는 미분광은 기송소성로(80)로 공급될 수 있다. 그 결과 파쇄로(70)는 건조된 0.5mm 이하의 미분광을 기송소성로(80)로 공급할 수 있다.

나아가, 도 3에 보여지는 바와 같이, 상기 기송소성로(80)로 투입된 미분광은 건조광빈(90)에 저장되어 스크류 피더(screw feeder, 100)를 통하여 일정한 속도로 배출되어 기송소성로(80)로 내의 사이클론(cyclone)으로 장입될 수 있다. 배출된 미분광은 기송가스 공급관(89)를 통해 기송소성로(80) 내의 사이클론으로 장입되며, 가스 공급원(85)과 직렬로 연결된 다단의 사이클론을 거치면서 균일하게 승온되어 상전이될 수 있다.

상기 다단의 사이클론을 통해 본 발명의 소성단계를 수행할 수 있으며, 상기 소성단계는 제1 분급단계 내지 제3 분급단계를 포함하고, 각 분급단계에서 미분광의 흐름과 가스의 흐름은 역방향이며, 상기 미분광을 제2 분급단계에서 배출된 가스로 기송하여 수행되는 제1 분급단계; 상기 제1 분급단계에서 회수된 미분광을 제3 분급단계에서 배출된 가스로 기송하여 수행되는 제2 분급단계; 상기 제2 분급단계에서 회수된 미분광을 가스 공급원에서 배출된 가스로 기송하여 수행되는 제3 분급단계를 포함하여 수행될 수 있다.

구체적으로 상기 기송소성로(80)는 3개의 사이클론을 포함할 수 있으며, 상기 3개의 사이클론은 직렬로 연결될 수 있다.

이 때, 상기 기송소성로(80)에 투입된 미분광은 제1 사이클론(81), 제2 사이클론(82) 및 제3 사이클론(83) 순으로 흐르며 순차적으로 승온되는 반면, 가스 공급원(85)에서 생성된 상기 가스는 가스 공급원(85)으로부터 제3 사이클론(83), 제2 사이클론(82) 및 제1 사이클론(81) 순으로, 상기 미분광과는 반대로 흐르며 순차적으로 온도가 저하된다. 나아가, 상기 제3 사이클론(83)에서 회수된 미분광은 상기 배소로(30)로 주입될 수 있다.

따라서, 상기 기송소성로(80)의 가스는 제3, 제2, 제1 사이클론을 거치면서 파쇄로(70)로 배출되는 반면, 기송소성로(80)로 투입되는 미분광은 상기 가스와는 반대로 제1, 제2, 제3 사이클론을 거치면서 승온되어 최종적으로는 제3 사이클론(83)에서 회수된다.

예를 들어, 도 3에 보여지는 바와 같이, 건조광빈(90)에서 스크류 피더(100)를 통하여 일정량의 속도로 배출된 미분광은 열원(85)에서 일부 분기한 가스와 공기를 혼합하여 일정온도로 조절된 가스 또는 소형 가스 버너에서 공기 혼합비를 조절하여 일정온도로 조절된 가스와 함께 기송가스 공급관(89)을 통하여 다단의 사이클론으로 장입할 수 있다.

상기 기송가스 공급관(89)을 통해 장입된 미분광은 제2 사이클론(82)에서 배출된 가스로 기송하면서 제1 사이클론(81)으로 주입된다.

가스와 함께 상기 제1 사이클론(81)에 주입된 미분광은 가스와 분리되어 회수되고, 회수된 미분광은 제3 사이클론(83)에서 배출된 가스와 함께 제2 사이클론(82)로 주입된다.

가스와 함께 상기 제2 사이클론(82)에 주입된 미분광은 가스와 분리되어 회수되고, 회수된 미분광은 가스 공급원(85)에서 배출된 가스와 함께 제3 사이클론(83)로 주입된다.

가스와 함께 상기 제3 사이클론(83)에 주입된 미분광은 가스와 분리되어 회수되고, 회수된 미분광은 소성광빈(84)에 저장된다.

상기와 같이 본 발명의 기송소성로(80)를 거치는 경우, 소성광빈(84)에 장입된 미분광은 점진적으로 승온되면서 상전이될 수 있다. 즉, 기존의 로터리 킬른 방식의 소성로(10)와 달리, 본 발명의 기송소성로(80)는 가스 공급원(85)에서 발생된 가스만을 사용하여 일정 입도(0.5mm) 이하의 미분광을 가스로 기송시키면서 점진적으로 승온시키므로, 로터리 킬른(roaty kiln) 내부의 승온을 위해 설치된 버너의 화염으로 국부적 과열에 의한 입자 내 용융상이 형성되어 입자간 응집(agglomeration)이나 이들의 클린커상의 발생 등이 억제된다.

따라서, 균일한 입자의 승온 및 그에 따른 상전이가 완료되므로, 상전이 효율이 높아지고, 소성 공정이 안정될 뿐만 아니라 소성 이후에도 별도의 파쇄 공정 없이 황산배소, 침출 및 불순물 제거 반응(침전)도 효과적으로 수행되어 리튬회수율이 증가할 수 있다.

상기 배소단계 및 배소로는 상전이된 상기 미분광을 로터리 킬른(30)에 주입하고 상기 로터리 킬른(30)에 황산 주입관(35)을 통해 황산을 주입하여 상전이된 미분광을 배소시켜 고체상의 황산리튬(Li₂SO₄)을 획득하는 것이다.

나아가, 상기 침출단계 및 침출조는 상기 고체상의 황산리튬을 침출조(40)에 주입하고, 상기 침출조(40)에 물(45)을 주입함으로써 상기 고체상의 황산리튬(Li₂SO₄)을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 제조하는 것이다. 상기 상전이된 미분광으로부터 고체상의 황산리튬을 획득하는 반응은 다음과 같다.

2LiAl(Si₂O₆)(s) + H₂SO₄(l) → 2HAlSi₂O₆(s)+Li₂SO₄(s)

이 때, 상기 배소공정은 200 내지 250℃ 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 제조된 황산리튬 용액은 불순물 제거 반응을 통해 용액에 포함된 불순물을 제거할 수 있다. 상기 불순물 제거 반응은 상기 황산리튬 용액을 침전로(50)에 주입하고, 주입된 황산리튬 용액에 침전제(55)를 주입하여 상기 황산리튬 용액에 존재하는 Al, Si, Ca 및 Mg등의 불순물을 침전물(56)로 제거하는 것이다.

그 결과, 본 발명은 기존의 로터리 킬른(rotary kiln) 방식에 비해 균일한 리튬함유 광석의 승온을 가능하게 하여 높은 상전이율을 달성할 수 있고, 과정 중 발생하는 극미분의 비산을 효과적으로 처리하여 기존의 황산리튬 제조 공정에 비해 극미분의 비산손실을 억제할 수 있으므로, 총 리튬 회수율을 향상시킬 수 있다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

본 발명의 실시예에 사용되는 리튬함유 광석의 성분 조성 및 입도 분포를 표 1에 정리하였다.

성분		조성(wt%)
Li		3.13
Ca		0.61
Mg		0.40
Mn		0.15
Al		13.04
Si		29.37
P		0.01
Fe		1.31
Na		0.38
K		0.84
입도 (mm)	-1.18	0.8
	+1.18	29.4
	+4.75	36.1
	+9.5	33.8

상기 표1에 보이는 바와 같이, 사용된 리튬함유 광석은 Li을 3.13wt%를 함유하며 Al 및 Si 등 맥석 성분이 다량 함유하고, 주요 광물상으로는 α-spodumene(LiAlSi₂O₆), 석영(quartz, SiO₂)등이 검출되었으며, 입도가 1.18mm 이하인 미분은 거의 없으며, 대부분이 4.75 mm 이상의 입도를 가지므로 비교적 큰 분광임을 알 수 있다.

상기 표 1과 같은 조성을 가지는 리튬함유 광석을 사용하여, 기존의 로터리 킬른(Rotary Kiln)의 소성로 및 파쇄기를 포함하는 황산리튬용액 제조 장치(도 1의 장치)를 이용하여 황산리튬용액을 제조한 결과를 비교예1로 하였다.

또한, 본 발명의 황산리튬용액 제조 장치(도 2 및 도 3의 장치)를 통해 황산리튬용액을 제조한 결과를 실시예1로 하였다.

이때, 가스의 온도는 1070℃가 되도록 유지하였으며, 배소로의 온도는 250℃가 되도록 유지하였다. 상기 기존의 황산리튬용액 제조 장치 및 본 발명의 황산리튬용액 제조 장치를 이용하여 제조된 황산리튬용액의 성분을 분석한 결과를 표2에 정리하였다.

구분		비교예1	실시예1
상전이율(%)		77.1	100
화학분석(g/L)	Li	11.59	12.81
	Ca	0.024	0.021
	Mg	0.003	0.003
	Mn	<0.003	<0.003
	Al	<0.003	<0.003
	Si	0.003	0.003
	P	0.003	0.003
	Fe	<0.003	<0.003
	Na	4.35	4.12
	K	0.642	0.572
	S	28.72	31.72
총 리튬 회수율(%)		81.8	90.4

상기 표 2에 보여지는 바와 같이, 비교예1에 비해 실시예1에서 리튬의 회수량은 11.59g/L에서 12.81g/L로 크게 증가하였으며, 이에 따라 총 리튬 회수율도 81.8%에서 90.4%로 크게 향상됨을 알 수 있었다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

1: 장입빈 10: 소성로
20: 파쇄로 30: 배소로
40: 침출로 50: 침전로
70: 파쇄로 80: 기송소성로
71: 파쇄기 72 : 분급기
73: 탈진 분급기 75: 백필터(Bag Filter)
77: 재순환관 81, 82, 83 : 제 1, 2, 3 사이클론
84: 소성광빈 85: 열원(Burner)
86, 87, 88: 제 1, 2, 3 사이클론 회수관 89: 기송가스 공급관
90: 건조광빈 100: 스크류 피더(screw feeder)

Claims

리튬함유 광석을 평균 입도 0.5mm 이하로 파쇄하여 미분을 획득 및 포집하는 파쇄단계;
상기 미분 중 상기 파쇄단계에서 포집되지 않고 비산된 극미분을 포집하는 극미분 포집단계;
포집된 상기 미분 및 극미분을 포함하는 미분광을 가스로 기송(氣送)하면서 소성에 의해 상전이시키는 소성단계;
상전이된 상기 미분광을 황산으로 배소하여 고체상의 황산리튬을 획득하는 배소단계; 및
상기 고체상의 황산리튬을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 획득하는 침출단계를 포함하며,
상기 가스는 상기 미분광의 흐름과 역방향으로 흐르며,
상기 소성단계는 제1 분급단계 내지 제3 분급단계를 포함하고,
상기 소성단계는 상기 미분광을 제2 분급단계에서 배출된 가스로 기송하여 수행되는 제1 분급단계; 상기 제1 분급단계에서 회수된 미분광을 제3 분급단계에서 배출된 가스로 기송하여 수행되는 제2 분급단계; 상기 제2 분급단계에서 회수된 미분광을 가스 공급원에서 배출된 가스로 기송하여 수행되는 제3 분급단계를 포함하여 수행되는,
황산리튬용액을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 파쇄단계는 입도 0.5mm를 초과하는 미분을 재순환하여 파쇄하는, 황산리튬용액을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 리튬함유 광석은 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite) 및 레피돌라이트(lepidolite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 형태인, 황산리튬용액을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 소성단계에서 상기 미분광을 상전이시킨 가스는 상기 파쇄단계로 유입되는, 황산리튬용액을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 가스는 1000 내지 1300℃의 온도인, 황산리튬용액을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 소성단계는 각 분급단계에서 미분광의 흐름과 가스의 흐름은 역방향인, 황산리튬용액을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 배소단계는 200 내지 250℃의 황산에 의해 수행되는, 황산리튬용액을 제조하는 방법.
리튬함유 광석을 파쇄하여 미분을 획득하기 위한 파쇄장치를 포함하는 파쇄로;
파쇄로에서 비산된 극미분을 포집하는 백필터(Bag filter);
가스가 상기 미분 및 극미분을 포함하는 미분광이 투입되어 흐르는 방향에 반대로 흐르면서 상기 미분광을 상전이시키기 위한 기송(氣送)소성로;
상기 기송(氣送)소성로에 가스를 공급하는 가스 공급원;
상전이된 상기 미분광을 황산으로 배소하여 고체상의 황산리튬을 획득하기 위한 배소로; 및
상기 고체상의 황산리튬을 물로 침출하여 황산리튬 용액을 획득하기 위한 침출조를 포함하며,
상기 기송소성로는 제1 사이클론 내지 제3 사이클론을 포함하고,
상기 기송소성로에 투입된 미분광은 제2 사이클론에서 배출된 가스로 기송하면서 상기 제1 사이클론에 주입되고, 제1 사이클론에서 분리되어 회수된 미분광은 상기 제3 사이클론에서 배출된 가스로 기송하면서 상기 제2 사이클론에 주입되고, 상기 제2 사이클론에서 분리되어 회수된 미분광은 가스 공급원에서 배출된 가스로 기송하면서 상기 제3 사이클론에 주입되는,
황산리튬용액 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 파쇄로는 입도 0.5mm를 초과하는 미분광을 다시 파쇄장치로 공급하는 재순환관을 포함하는, 황산리튬용액 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 리튬함유 광석은 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite) 및 레피돌라이트(lepidolite)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 형태인, 황산리튬용액 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 기송소성로에서 배출된 가스를 상기 파쇄로로 주입하는 가스관을 포함하는, 황산리튬용액 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 가스는 1000 내지 1300℃인, 황산리튬용액 제조 장치.
제8항에 있어서, 상기 기송소성로는 제1 사이클론 내지 제3 사이클론을 포함하고;
상기 제1 사이클론 내지 제3 사이클론은 직렬로 연결되어 있으며, 상기 기송소성로에 투입된 상기 미분광은 제1 사이클론, 제2 사이클론 및 제3 사이클론 순으로 흐르고, 가스 공급원에서 생성된 상기 가스는 가스 공급원으로부터 제3 사이클론, 제2 사이클론 및 제1 사이클론 순으로 흐르며, 상기 제3 사이클론에서 회수된 미분광은 상기 배소로로 주입되는, 황산리튬용액 제조 장치.
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