KR102178438B1 - Method for manufacturing lithium hydroxide - Google Patents

Method for manufacturing lithium hydroxide Download PDF

Info

Publication number
KR102178438B1
KR102178438B1 KR1020190073161A KR20190073161A KR102178438B1 KR 102178438 B1 KR102178438 B1 KR 102178438B1 KR 1020190073161 A KR1020190073161 A KR 1020190073161A KR 20190073161 A KR20190073161 A KR 20190073161A KR 102178438 B1 KR102178438 B1 KR 102178438B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
lithium phosphate
hydroxide
mixed solution
lithium hydroxide
Prior art date
Application number
KR1020190073161A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김경훈
신승구
윤혜주
임승택
오재훈
정용우
Original Assignee
주식회사 포스코
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020190073161A priority Critical patent/KR102178438B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102178438B1 publication Critical patent/KR102178438B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00Lithium compounds
    • C01D15/02Oxides; Hydroxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

The present invention provides a method for manufacturing lithium hydroxide, comprising the steps of: manufacturing a mixed solution by adding an alkali compound to an aqueous lithium phosphate solution; and pulverizing lithium phosphate particles by applying ultrasonic waves to the mixed solution. According to the present invention, lithium hydroxide can be efficiently manufactured at a low temperature and in high yield.

Description

수산화리튬 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM HYDROXIDE}Lithium hydroxide manufacturing method {METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM HYDROXIDE}

본 발명은 수산화리튬 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 에너지를 가하여 인산리튬으로부터 수산화리튬을 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing lithium hydroxide, and more particularly, to a method for producing lithium hydroxide from lithium phosphate by applying ultrasonic energy.

최근 IT 및 전기차 시장의 급속한 성장에 따라 이차전지의 핵심 원료인 리튬의 수요가 대폭 증가될 전망이다. 이차 전지용 리튬 시장은 한국, 중국, 일본에 높게 편중되어있으나, 한국은 전량 수입에 의존하고 있어 안정적 수급 방법이 필요한 실정이다. 따라서 광석 및 염수로부터의 리튬 추출 기술 개발이 진행되고 있으며, 그중 염수로부터 리튬 추출 기술이 제조원가에서 높은 비중을 차지하고 있다. 남미, 중국 등에서 몇몇 회사가 많은 양의 리튬을 생산하고 있는 중이며 국내에서도 리튬 생산에 대한 연구가 이루어지고 있다. With the recent rapid growth of the IT and electric vehicle markets, the demand for lithium, a core raw material for secondary batteries, is expected to increase significantly. The lithium market for secondary batteries is highly concentrated in Korea, China, and Japan, but Korea relies entirely on imports, so a stable supply and demand method is needed. Therefore, the development of lithium extraction technology from ore and brine is in progress, of which the lithium extraction technology from brine occupies a high proportion in the manufacturing cost. Several companies in South America and China are producing large amounts of lithium, and research on lithium production is being conducted in Korea.

본 기술에 대한 대표적 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1193142호, 대한민국 등록특허 제10-1405486호 등이 있다. 두 예시 기술 모두 염수에 포함된 리튬으로부터 인산리튬 형태로 추출한 후, 다른 형태의 리튬 화합물로 전환시키는 방법에 관한 것이다. 대한민국 등록특허 제10-1193142호의 경우, 리튬 제조 공정 중 전기분해 공정이 포함되어 있어 에너지 소비가 높을 것이라 예상된다. 대한민국 등록특허 제10-1405486호에서는 인산리튬 입자를 포함하는 수용액에 인산 음이온 침전제를 투입하여 LiOH 수용액을 생산하고 인산 음이온은 Ca5(PO4)3OH 등의 형태로 고상화 시켜 분리해내는 기술에 대한 것으로, 수산화리튬을 제조하기 위한 공정의 온도가 높은 문제가 있다.Representative conventional technologies for this technology include Korean Patent No. 10-1193142, Korean Patent No. 10-1405486, and the like. Both exemplary techniques are directed to a method of extracting lithium contained in brine into lithium phosphate form and converting it to another form of lithium compound. In the case of Korean Patent Registration No. 10-1193142, it is expected that energy consumption will be high since the electrolysis process is included in the lithium manufacturing process. In Korean Patent Registration No. 10-1405486, a phosphate anion precipitant is added to an aqueous solution containing lithium phosphate particles to produce a LiOH aqueous solution, and the phosphate anion is solidified in the form of Ca 5 (PO 4 ) 3 OH to separate it. As for, there is a problem in that the temperature of the process for producing lithium hydroxide is high.

본 발명은 종래기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 상대적으로 저온에서 단순화된 공정에 의해 효율적으로 인산리튬으로부터 수산화리튬을 제조하기 위한 방법을 제공하고자 한다. The present invention has been devised to solve the problem of the prior art, and is to provide a method for efficiently producing lithium hydroxide from lithium phosphate by a simplified process at a relatively low temperature.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인산리튬 수용액에 알칼리 화합물을 투입하여 혼합 용액을 제조하는 단계 및 상기 혼합 용액에 초음파를 가하여 인산리튬 입자를 분쇄하는 단계를 포함하는 수산화리튬 제조방법이 제공된다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for producing lithium hydroxide comprising preparing a mixed solution by adding an alkali compound to an aqueous lithium phosphate solution, and pulverizing lithium phosphate particles by applying ultrasonic waves to the mixed solution.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인산리튬을 이용하여 수산화리튬을 제조하는 방법이 제공되며, 낮은 에너지 비용으로 수산화리튬을 제조할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing lithium hydroxide using lithium phosphate is provided, and lithium hydroxide can be manufactured at low energy cost.

또한, 인산리튬을 물에 용해하는 단계에서 초음파 분쇄기를 사용하여 인산리튬 입자를 분쇄함으로써 낮은 온도에서 수산화리튬을 제조할 수 있으며, 수산화리튬 수율을 높일 수 있다.In addition, in the step of dissolving lithium phosphate in water, lithium phosphate particles can be pulverized using an ultrasonic grinder to produce lithium hydroxide at a low temperature, and lithium hydroxide yield can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 분쇄 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 실험 장비의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에서 시간에 따른 용액의 pH 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 시간에 따른 용액의 pH 변화를 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram of an ultrasonic grinding process according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of the experimental equipment of the embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in pH of a solution over time in Examples and Comparative Examples of the present invention.
4 is a graph showing a change in pH of a solution over time in an embodiment of the present invention.

이하, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명의 일 측면에 따르면, 인산리튬 수용액에 알칼리 화합물을 투입하여 혼합 용액을 제조하는 단계 및 상기 혼합 용액에 초음파 에너지를 가하여 인산리튬 입자를 분쇄하는 단계를 포함하는 수산화리튬 제조방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for producing lithium hydroxide comprising preparing a mixed solution by adding an alkali compound to an aqueous lithium phosphate solution, and pulverizing lithium phosphate particles by applying ultrasonic energy to the mixed solution.

인산리튬은 용해도가 0.039g/L (20℃)인 화합물로서, 물에 대한 용해도가 상당히 낮으며, 온도가 높을수록 인산리튬의 용해도는 더욱 낮아지는 경향이 있다. 그러나 온도가 높을수록 인산리튬의 용해속도는 증가한다.Lithium phosphate is a compound having a solubility of 0.039 g/L (20°C), and its solubility in water is considerably low, and the solubility of lithium phosphate tends to decrease as the temperature increases. However, as the temperature increases, the dissolution rate of lithium phosphate increases.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인산리튬 수용액에 포함된 인산리튬의 함량은 리튬(Li)을 기준으로 3g/L 내지 30g/L일 수 있다. 순수한 물에서 리튬을 기준으로 수산화리튬의 포화농도는 38g/L이며, 그 이상의 농도에서는 LiOH-H2O 형태로 석출된다. 표 1은 온도에 따른 LiOH-H2O의 포화농도 실험 결과이다. According to an embodiment of the present invention, the amount of lithium phosphate contained in the lithium phosphate aqueous solution may be 3 g/L to 30 g/L based on lithium (Li). In pure water, the saturated concentration of lithium hydroxide based on lithium is 38g/L, and at a concentration higher than that, it precipitates in the form of LiOH-H 2 O. Table 1 shows the results of the saturation concentration experiment of LiOH-H 2 O according to temperature.

온도 (℃)Temperature (℃) Li (g/L)Li (g/L) 2020 38.2238.22 4040 38.9138.91

LiOH-H2O가 석출되는 경우, 부산물인 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)를 분리할 수 없어 수산화리튬 수율이 매우 낮아진다. 용액 중 다른 이온들이 함께 존재하는 경우 상기 포화농도 값은 더 낮아지므로, 인산리튬은 리튬을 기준으로 30g/L 이하로 투입하는 것이 바람직하다. 반면, 인산리튬이 리튬을 기준으로 3g/L 미만으로 투입되면 수산화리튬 전환율 측면에서는 우수하나, 다량의 물이 필요하므로 반응 용량(volume)이 커지고, 공정 설비 또한 커진다. 이 경우 공정 용액 순환 및 에너지 비용 대비 생성되는 수산화리튬 양이 적으므로 경제성이 매우 낮다. When LiOH-H 2 O is precipitated, hydroxyapatite, a by-product, cannot be separated, resulting in a very low lithium hydroxide yield. When other ions are present in the solution together, the saturation concentration value becomes lower, so lithium phosphate is preferably added at 30 g/L or less based on lithium. On the other hand, if lithium phosphate is added at less than 3 g/L based on lithium, it is excellent in terms of lithium hydroxide conversion, but a large amount of water is required, so the reaction volume increases and the process equipment also increases. In this case, since the amount of lithium hydroxide produced is small compared to the process solution circulation and energy cost, the economy is very low.

제조된 인산리튬 수용액에 알칼리 화합물이 투입되며, 알칼리 화합물은 인산리튬과 반응하여 수산화리튬을 형성한다. 알칼리 화합물의 예로서 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화나트륨(NaOH), 산화칼슘(CaO) 등을 들 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 수산화칼슘을 사용할 수 있다. An alkali compound is added to the prepared lithium phosphate aqueous solution, and the alkali compound reacts with lithium phosphate to form lithium hydroxide. Examples of the alkali compound include calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), sodium hydroxide (NaOH), calcium oxide (CaO), and the like, but are not limited thereto. Preferably, calcium hydroxide may be used.

이때 알칼리 화합물 투입량은 인산리튬 1몰에 대하여 0.7 내지 1.3 몰당량일 수 있다. 알칼리 화합물 투입량이 0.7 몰당량 미만이면 수산화리튬 전환율이 최대 70% 이므로 인산리튬 투입량 기준 최소 30%의 미반응 인산리튬을 회수하여야 한다. 반면, 알칼리 화합물 투입량이 1.3 몰당량을 초과하면 후속 공정에서 과도하게 남은 칼슘 이온이 제거되어야 하므로 부원료 사용량이 증가하게 되어 바람직하지 않다. At this time, the amount of the alkali compound added may be 0.7 to 1.3 mole equivalents per 1 mole of lithium phosphate. If the amount of the alkali compound added is less than 0.7 molar equivalents, the lithium hydroxide conversion rate is at most 70%, and thus at least 30% of the unreacted lithium phosphate based on the amount of lithium phosphate added should be recovered. On the other hand, when the amount of the alkali compound added exceeds 1.3 molar equivalents, excessive calcium ions remaining in the subsequent process must be removed, which is not preferable because the amount of auxiliary material used increases.

알칼리 화합물로 수산화칼슘을 사용하는 경우, 수산화리튬은 하기 반응식 (1)과 같은 반응에 의해 제조되고, 반응식 (1)의 반응은 반응식 (2)~(4)와 같은 단계로 이루어진다. When calcium hydroxide is used as the alkali compound, lithium hydroxide is prepared by a reaction as shown in Reaction Formula (1) below, and the reaction in Reaction Formula (1) consists of the same steps as in Reaction Formulas (2) to (4).

반응식 (1): 3Li3PO4 + 5Ca(OH)2 → 9LiOH(aq.) + Ca5(PO4)3OH(s) Reaction formula (1) : 3Li 3 PO 4 + 5Ca(OH) 2 → 9LiOH(aq.) + Ca 5 (PO 4 ) 3 OH(s)

반응식 (2): Li3PO4 → 3Li+ + PO4 3- Scheme (2) : Li 3 PO 4 → 3Li + + PO 4 3-

반응식 (3): Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH- Reaction Scheme (3): Ca (OH) 2 → Ca 2+ + 2OH -

반응식 (4): 9Li+ + 3PO4 3- + 5Ca2+ + 10OH- → 9LiOH(aq.) + Ca5(PO4)3OH(s) Reaction Scheme (4): - (. Aq ) 9Li + + 3PO 4 3- + 5Ca 2+ + 10OH → 9LiOH + Ca 5 (PO 4) 3 OH (s)

반응식 (4)의 단계는 매우 빠른 반응인 반면, 상술한 바와 같이 인산리튬의 물에 대한 용해도가 극히 낮기 때문에 반응식 (2)의 단계가 가장 느리다. 따라서, 반응식 (2)의 단계의 인산리튬 용해 속도는 전체 반응 속도에 크게 영향을 미치며, 인산리튬의 용해 속도를 증가시키면 전체 반응 속도 또한 증가한다. 상기 인산리튬 용해 속도는 인산리튬의 입자 크기, 용액의 온도 등에 따라 달라질 수 있다.While the step of Reaction Formula (4) is a very fast reaction, the step of Reaction Formula (2) is the slowest because the solubility of lithium phosphate in water is extremely low as described above. Therefore, the lithium phosphate dissolution rate in the step of Reaction Formula (2) greatly affects the overall reaction rate, and increasing the dissolution rate of lithium phosphate also increases the total reaction rate. The lithium phosphate dissolution rate may vary depending on the particle size of lithium phosphate and the temperature of the solution.

기존의 수산화리튬 제조 공정에서는 어트리션 밀(Attrition Mill)을 사용하여 인산리튬 입자를 분쇄함으로써 인산리튬 용해 속도를 증가시켰다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 어트리션 밀 대신 초음파 분쇄기를 사용하여 인산리튬 입자를 분쇄할 수 있다. In the existing lithium hydroxide manufacturing process, lithium phosphate dissolution rate was increased by pulverizing lithium phosphate particles using an Attrition Mill. However, according to an embodiment of the present invention, lithium phosphate particles may be pulverized using an ultrasonic grinder instead of the attention mill.

도 1을 참조하면, 반응기(10)에 인산리튬 수용액과 알칼리 화합물을 투입하여 혼합용액을 제조하고, 교반기(20)로 혼합용액을 교반한다. 상기 혼합용액은 펌프(40)에 의해 반응기(10)와 초음파 분쇄기(sonicator)(30)가 설치된 용기를 반복하여 순환한다. 이때 초음파 분쇄기(30)는 혼합용액에 초음파를 가하여 인산리튬 입자를 분쇄하며, 분쇄된 인산리튬 입자는 물에 빠르게 용해되므로 수산화리튬 제조 반응의 속도가 증가한다.Referring to FIG. 1, a lithium phosphate aqueous solution and an alkali compound are added to the reactor 10 to prepare a mixed solution, and the mixed solution is stirred with a stirrer 20. The mixed solution is repeatedly circulated through the reactor 10 and the container in which the ultrasonicator 30 is installed by the pump 40. At this time, the ultrasonic grinder 30 pulverizes the lithium phosphate particles by applying ultrasonic waves to the mixed solution, and since the pulverized lithium phosphate particles are rapidly dissolved in water, the speed of the lithium hydroxide production reaction is increased.

혼합용액에 가해지는 초음파는 예를 들어, 진동수 30 kHz, 진폭 70 μm인 초음파일 수 있다.The ultrasonic wave applied to the mixed solution may be, for example, ultrasonic waves having a frequency of 30 kHz and an amplitude of 70 μm.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 혼합용액의 반응 온도는 20 내지 100℃일 수 있다. 인산리튬의 용해속도는 온도가 높을수록 증가하나, 온도가 지나치게 높은 경우에는 실제 수산화리튬 제조 공정이 순환하는 형태로 구현될 수 없는 문제가 있다. 반면 온도가 20℃ 미만인 경우, 낮은 온도로 인해 인산리튬의 용해속도가 지나치게 느려지므로 바람직하지 않다. Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the reaction temperature of the mixed solution may be 20 to 100°C. The dissolution rate of lithium phosphate increases as the temperature increases, but when the temperature is too high, there is a problem that the actual lithium hydroxide manufacturing process cannot be implemented in a circulating manner. On the other hand, when the temperature is less than 20°C, the dissolution rate of lithium phosphate is too slow due to the low temperature, which is not preferable.

실시예Example

이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail. The following examples are only for understanding the present invention, and do not limit the present invention.

(1) 실시예 1(1) Example 1

도 2와 같이 실험 장비를 세팅하고 실험을 진행하였다. As shown in Figure 2, the experimental equipment was set and the experiment was conducted.

반응기에 DI water 500mL를 넣고 온도를 55℃로 설정한 후, 인산리튬 13.76g, 수산화칼슘 14.76g을 투입하여 혼합용액을 제조하였다. 혼합용액의 인산리튬 농도는 리튬(Li)을 기준으로 5g/L이고, 투입된 인산리튬과 수산화칼슘의 몰 비는 3:5였다. After adding 500 mL of DI water to the reactor and setting the temperature to 55°C, 13.76 g of lithium phosphate and 14.76 g of calcium hydroxide were added to prepare a mixed solution. The lithium phosphate concentration of the mixed solution was 5 g/L based on lithium (Li), and the molar ratio of the lithium phosphate and calcium hydroxide was 3:5.

혼합용액을 교반하고 펌프를 가동하여 혼합용액을 순환시켰다. 초음파분쇄기(Sonicator)를 진동수 30kHz, 진폭 70μm으로 가동하여 혼합용액에 초음파를 가하고, 8시간 동안 반응시켰다. 반응 후의 용액을 샘플링하여 고액 분리 후 여액의 성분을 분석하였다.The mixed solution was stirred and the pump was operated to circulate the mixed solution. The ultrasonicator was operated at a frequency of 30 kHz and an amplitude of 70 μm, ultrasonic waves were applied to the mixed solution, and the mixture was reacted for 8 hours. The solution after the reaction was sampled, and the components of the filtrate were analyzed after solid-liquid separation.

(2) 실시예 2(2) Example 2

반응기 온도를 90℃로 설정한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하였다. Experiments were conducted in the same manner as in Example 1, except that the reactor temperature was set to 90°C.

(3) 비교예 1(3) Comparative Example 1

반응기에 DI water 500mL를 넣고 온도를 60℃로 설정한 후, 인산리튬 13.76g, 수산화칼슘 14.76g을 투입하여 혼합용액을 제조하였다. 혼합용액의 인산리튬 농도는 리튬(Li)을 기준으로 5g/L이고, 투입된 인산리튬과 수산화칼슘의 몰 비는 3:5였다. 500 mL of DI water was added to the reactor and the temperature was set to 60°C, and then 13.76 g of lithium phosphate and 14.76 g of calcium hydroxide were added to prepare a mixed solution. The lithium phosphate concentration of the mixed solution was 5 g/L based on lithium (Li), and the molar ratio of the lithium phosphate and calcium hydroxide was 3:5.

혼합용액을 교반하고 펌프를 가동하여 혼합용액을 순환시켰다. 어트리션 밀을 사용하여 혼합용액을 밀링(Milling)하면서 8시간 동안 반응시켰다. 반응 후의 용액을 샘플링하여 고액 분리 후 여액의 성분을 분석하였다.The mixed solution was stirred and the pump was operated to circulate the mixed solution. The mixture was reacted for 8 hours while milling the mixed solution using an attention mill. The solution after the reaction was sampled, and the components of the filtrate were analyzed after solid-liquid separation.

(4) 비교예 2(4) Comparative Example 2

반응기 온도를 95℃로 설정한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하였다. The experiment was conducted in the same manner as in Comparative Example 1, except that the reactor temperature was set to 95°C.

(5) 실험예(5) Experimental example

1) 용액의 pH 측정1) pH measurement of solution

실시예 및 비교예에서 수산화리튬 제조 시 혼합용액의 pH를 측정하여 도 3 및 도 4에 나타내었다. 수산화리튬 전환 반응이 진행될수록 용액의 pH는 증가한다. In Examples and Comparative Examples, the pH of the mixed solution was measured when preparing lithium hydroxide and shown in FIGS. 3 and 4. As the lithium hydroxide conversion reaction proceeds, the pH of the solution increases.

도 3은 실시예 1과 비교예 1, 2의 혼합용액의 pH를 측정하여 나타낸 그래프이다. 실시예 1의 경우 비교예 1, 2보다 낮은 온도에서도 더 높은 수산화리튬 전환율을 보인다.3 is a graph showing the measured pH of the mixed solution of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. In the case of Example 1, a higher lithium hydroxide conversion rate was shown even at a lower temperature than Comparative Examples 1 and 2.

도 4는 실시예 2의 혼합용액의 pH를 측정하여 나타낸 그래프이다. 실시예 1과 비교하여 pH 변화가 더 크며, 이는 90℃의 온도에서 수산화리튬 전환율이 더 큰 것을 의미한다. 4 is a graph showing the measured pH of the mixed solution of Example 2. Compared with Example 1, the pH change is larger, which means that the lithium hydroxide conversion rate is greater at a temperature of 90°C.

2) 수산화리튬 전환율 측정2) Lithium hydroxide conversion rate measurement

실시예와 비교예에서 제조된 용액 상의 리튬이온 농도를 측정하고, 하기 식 (1)에 따라 수산화리튬 전환율을 계산한 결과를 표 2에 나타내었다. Table 2 shows the results of measuring the lithium ion concentration in the solutions prepared in Examples and Comparative Examples, and calculating the lithium hydroxide conversion rate according to Equation (1) below.

Figure 112019063064924-pat00001
식 (1)
Figure 112019063064924-pat00001
Equation (1)

수산화리튬 전환율(%)Lithium hydroxide conversion rate (%) 실시예 1Example 1 42.042.0 실시예 2Example 2 46.046.0 비교예 1Comparative Example 1 31.431.4 비교예 2Comparative Example 2 33.733.7

실험 시 동일 조건에서 수산화리튬 전환율은 매 배치(batch)별로 조금씩 차이가 있었으나, 이는 원료의 순도, 함수율 등에 의한 리튬이온 투입량 차이 또는 성분 분석 오차에 의한 것으로 예상된다. During the experiment, the lithium hydroxide conversion rate was slightly different for each batch under the same conditions, but this is expected to be due to differences in lithium ion input amount or component analysis error due to the purity and water content of raw materials.

표 2에 나타난 바와 같이, 어트리션 밀을 이용하여 인산리튬 입자를 분쇄한 경우에 비해, 초음파를 이용하여 인산리튬 입자를 분쇄한 경우 높은 수산화리튬 전환율을 보인다. 인산리튬과 수산화칼슘의 반응 메커니즘상, 인산리튬의 표면에서 수산화칼슘과 반응이 진행된다. 이때 생성된 하이드록시아파타이트가 인산리튬의 반응면을 덮게 되므로 물리적인 방법으로 인산리튬 표면에 존재하는 하이드록시아파타이트를 제거하여야 한다. 초음파를 가하는 실시예 1 및 2의 경우, 기존의 어트리션 밀을 이용한 비교예 1 및 2와 비교하여 하이드록시아파타이트가 더 효율적으로 제거되어 수산화리튬 전환율이 증가하였음을 알 수 있다.As shown in Table 2, compared to the case where the lithium phosphate particles are pulverized using an attention mill, when the lithium phosphate particles are pulverized using ultrasonic waves, a higher lithium hydroxide conversion rate is shown. Due to the reaction mechanism between lithium phosphate and calcium hydroxide, the reaction with calcium hydroxide proceeds on the surface of lithium phosphate. At this time, since the generated hydroxyapatite covers the reaction surface of lithium phosphate, the hydroxyapatite existing on the surface of lithium phosphate must be removed by a physical method. In the case of Examples 1 and 2 in which ultrasonic waves are applied, it can be seen that hydroxyapatite is more efficiently removed compared to Comparative Examples 1 and 2 using the conventional attention mill, thereby increasing the lithium hydroxide conversion rate.

한편, 동일한 방법으로 인산리튬 입자를 분쇄하는 경우에는 반응기 온도가 높을수록 수산화리튬 전환율이 증가함을 알 수 있다.On the other hand, when the lithium phosphate particles are pulverized by the same method, it can be seen that the higher the reactor temperature, the higher the lithium hydroxide conversion rate.

10 반응기
20 교반기
30 초음파 분쇄기
40 펌프
50 서큘레이터
60 초음파 융착기(sonotrode)
10 reactor
20 stirrer
30 ultrasonic grinder
40 pump
50 circulator
60 Ultrasonic welding machine (sonotrode)

Claims (5)

인산리튬 수용액에 알칼리 화합물을 투입하여 혼합 용액을 제조하는 단계,
상기 혼합 용액에 초음파를 가하여 인산리튬 입자를 분쇄하는 단계, 및
분쇄된 인산리튬 입자를 20 내지 55℃에서 알칼리 화합물과 반응시키는 단계
를 포함하는 수산화리튬 제조방법.
Preparing a mixed solution by adding an alkali compound to an aqueous lithium phosphate solution,
Pulverizing lithium phosphate particles by applying ultrasonic waves to the mixed solution, and
Reacting the pulverized lithium phosphate particles with an alkali compound at 20 to 55°C
Lithium hydroxide manufacturing method comprising a.
제1항에 있어서,
인산리튬 수용액에 포함된 인산리튬의 함량은 리튬(Li)을 기준으로 3g/L 내지 30g/L인 수산화리튬 제조방법.
The method of claim 1,
A method for producing lithium hydroxide in which the amount of lithium phosphate contained in the lithium phosphate aqueous solution is 3 g/L to 30 g/L based on lithium (Li).
제1항에 있어서,
투입되는 알칼리 화합물의 양은 인산리튬 1몰에 대하여 0.7 내지 1.3 몰당량인 수산화리튬 제조방법.
The method of claim 1,
The amount of the alkali compound to be added is 0.7 to 1.3 molar equivalents based on 1 mol of lithium phosphate.
제1항에 있어서,
알칼리 화합물은 수산화칼슘(Ca(OH)2), 수산화나트륨(NaOH) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인 수산화리튬 제조방법.
The method of claim 1,
The alkali compound is one or more compounds selected from the group consisting of calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), sodium hydroxide (NaOH), and calcium oxide (CaO).
삭제delete
KR1020190073161A 2019-06-19 2019-06-19 Method for manufacturing lithium hydroxide KR102178438B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190073161A KR102178438B1 (en) 2019-06-19 2019-06-19 Method for manufacturing lithium hydroxide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190073161A KR102178438B1 (en) 2019-06-19 2019-06-19 Method for manufacturing lithium hydroxide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102178438B1 true KR102178438B1 (en) 2020-11-13

Family

ID=73398831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190073161A KR102178438B1 (en) 2019-06-19 2019-06-19 Method for manufacturing lithium hydroxide

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102178438B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001527081A (en) * 1997-12-23 2001-12-25 シュトゥディエンゲゼルシャフト・コーレ・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Preparation of organomagnesium compounds using catalysts
US20110175019A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Tsinghua University Method for preparing cathode active material of lithium battery
KR20130113287A (en) * 2012-04-05 2013-10-15 주식회사 포스코 Method for manufacturing lithium hydroxide and method for manufacturing lithium carbonate using the same
KR20180069736A (en) * 2016-12-15 2018-06-25 주식회사 포스코 Manufacturing method for lithium hydroxide from lithium phosphate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001527081A (en) * 1997-12-23 2001-12-25 シュトゥディエンゲゼルシャフト・コーレ・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Preparation of organomagnesium compounds using catalysts
US20110175019A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Tsinghua University Method for preparing cathode active material of lithium battery
KR20130113287A (en) * 2012-04-05 2013-10-15 주식회사 포스코 Method for manufacturing lithium hydroxide and method for manufacturing lithium carbonate using the same
KR20180069736A (en) * 2016-12-15 2018-06-25 주식회사 포스코 Manufacturing method for lithium hydroxide from lithium phosphate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102043792B1 (en) Manufacturing method for lithium hydroxide from lithium phosphate
CA2820112C (en) Method for preparing high-purity lithium carbonate
CN103509949B (en) Method and equipment for recovering waste lead plaster by wet method and manufacturing high-performance lead-acid storage battery electrode active substance by wet method
JP6864739B2 (en) Method for producing lithium compound
CN105271375B (en) A kind of method for preparing four basic lead sulphates
JP7334356B2 (en) Lithium extraction method
CN107602603A (en) A kind of preparation method of di-oxalate lithium borate
CN109775679B (en) Preparation method of iron phosphate for high-purity high-compaction lithium iron phosphate
KR102035712B1 (en) Method of preparing lithium compound
CN108342597B (en) Method for decomposing scheelite by using hydrochloric acid with mother liquor circulation
KR101887173B1 (en) Method of preparing lithium compound
KR20200029809A (en) Manufacturing method of lithium compound
CN103088205B (en) Beryllium oxide production process
CN110342483A (en) A method of battery-grade iron phosphate is prepared using lithium phosphate waste material
KR20160002578A (en) Mehtod of preparing lithium hydroxide
CN110510642A (en) A kind of method that low-grade α spodumene economy mentions lithium
US20210292179A1 (en) Method for producing lithium chloride, and lithium carbonate
KR20200058611A (en) Method of extracting lithium
CN111924816A (en) Method for recovering electrolyte of waste lithium ion battery
CN111137869A (en) Preparation method of lithium iron phosphate
KR102029195B1 (en) Manufacturing method for lithium hydroxide from lithium phosphate
CN114854986A (en) Method for producing lithium carbonate by leaching spodumene ore with nitric acid
KR102178438B1 (en) Method for manufacturing lithium hydroxide
JPS6260834A (en) Treatment of rare earth metal ore
CN107640779A (en) Spodumene produces lithium carbonate technique

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant