KR102278372B1 - 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법 - Google Patents

리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102278372B1
KR102278372B1 KR1020190049803A KR20190049803A KR102278372B1 KR 102278372 B1 KR102278372 B1 KR 102278372B1 KR 1020190049803 A KR1020190049803 A KR 1020190049803A KR 20190049803 A KR20190049803 A KR 20190049803A KR 102278372 B1 KR102278372 B1 KR 102278372B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
raw material
compound
aluminum silicate
additive
Prior art date
Application number
KR1020190049803A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200126166A (ko
Inventor
박재량
안낙균
김대원
Original Assignee
고등기술연구원연구조합
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 고등기술연구원연구조합 filed Critical 고등기술연구원연구조합
Priority to KR1020190049803A priority Critical patent/KR102278372B1/ko
Publication of KR20200126166A publication Critical patent/KR20200126166A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102278372B1 publication Critical patent/KR102278372B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10—Obtaining alkali metals
    • C22B26/12—Obtaining lithium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/22—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by physical processes, e.g. by filtration, by magnetic means, or by thermal decomposition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/44—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by chemical processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법이 소개된다.
이 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법은 리튬 회수를 위한 원료 및 첨가액을 준비하는 준비 단계와, 준비된 원료를 분쇄하는 분쇄 단계와, 분쇄된 원료를 열처리하여 상변화시키는 배소 단계와, 열처리된 원료와 준비된 첨가액을 혼합하는 혼합 단계와, 원료와 첨가액이 혼합된 혼합액을 수침출하는 수침출 단계와, 수침출된 리튬 화합물로부터 잔사 및 리튬 침출액을 분리하는 고액 분리 단계를 포함할 수 있다.

Description

리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법{METHOD FOR RECOERING LITHIUM FROM LITHIUM COMPOUND}
본 발명은 리튬 알루미늄 실리케이트계 화합물로부터 리튬을 회수하는 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법에 관한 것이다.
일반적으로, 리튬은 주로 리튬 이온 2차전지, 내열유리 첨가제로 사용되며, 철강, 윤활유, 제약, IT 등 산업 전반에서 다양하게 사용되고 있다. 현재 에너지 효율의 능동적 대처를 위한 핵심 기술로 리튬 이차전지의 중요성이 크게 확대되고 있으며, 전기 자동차와 에너지 저장장치 시장의 급속한 성장에 따라 리튬 이차전지의 수요량은 크게 증가하고 있다.
리튬의 자연 생성원은 경암(hard rock), 염수(brine) 또는 해수(sea water), 점토(clay), 리튬 함유 순환자원 등이다. 이 중에서 경암은 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite), 레피돌라이트(lepidolite), 앰블리고나이트(amblygonite), 몬테브라사이트(Montebrasite), 유크립타이트(eucryptite) 등이 있다. 경암의 리튬산화물 함유량은 이론적으로 7.4 내지 11.8%로 비교적 많은 양이 함유되어 있지만, 광물로부터 리튬을 추출하는 공정은 부유선별, 고온가열, 분쇄, 산 혼합, 추출, 정제, 농축, 침전 등의 단계를 거쳐야하기 때문에 리튬 회수 절차가 복잡하고, 고에너지 소비에 의한 높은 생산 비용, 환경오염 발생 등의 문제가 있다. 점토류는 대표적으로 헥토라이트(hectorite)가 있으며, 리튬 산화물의 이론적 함유량은 1.2 내지 3,8%이며, 경암에서의 리튬화합물 생산과 유사한 공정으로 구성된다.
염호(salt lake) 중의 리튬은 통상 염화리튬의 형태로 함유되어 있으며, 리튬함유량 평균이 300 ppm(200 내지 1,700 ppm)이다. 현재 리튬은 주로 염수에서 생산되고 있으며, 태양열을 이용해 증발지(evaporation ponds)에서 0.6%(20배)로 농축한다. 증발 도중에 암염과 NaCl과 KCl의 복합물이 정출된 다음 석회를 첨가해 마그네슘이 수산화물로 침전된다. 최종적으로 소다회를 넣어 리튬을 탄산 리튬으로 회수한다.
그러나 염수에서의 리튬화합물 생산 방법은 긴 생산 기간으로 인해 생산성이 크게 저하되며, 염수의 증발 및 농축 단계에서 리튬이 불순물과 함께 염 형태로 석출되며, 비에 의해 생산 기간이 제한될 수 있다.
국내 공개특허공보 10-2018-0098345호 (2018.09.03. 공개)
본 발명의 실시예들은 리튬 알루미늄 실리케이트계 화합물로부터 리튬을 회수할 수 있는 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 리튬 알루미늄 실리케이트계 화합물로부터 리튬을 회수하는 공정을 단순화하여 리튬화합물 제조 공정의 경제성을 확보하고, 유해 물질의 발생을 저감할 수 있는 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법은, 리튬 회수를 위한 원료 및 첨가액을 준비하는 준비 단계; 준비된 원료를 분쇄하는 분쇄 단계; 분쇄된 원료를 열처리하여 상변화시키는 배소 단계; 열처리된 원료와 준비된 첨가액을 혼합하는 혼합 단계; 원료와 첨가액이 혼합된 혼합액을 수침출하는 수침출 단계; 및 수침출된 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리하는 고액 분리 단계;를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명은 상기 배소 단계 이후, 열처리된 원료를 분쇄하는 파쇄 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 준비 단계는 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 포함하는 원료와, 황산나트륨, 수산화나트륨 또는 탄산나트륨이 물에 혼합된 첨가제 수용액을 포함하는 첨가액을 준비할 수 있다.
또한, 상기 배소 단계는 원료를 1050 내지 1150℃의 온도에서 30분 내지 90분 동안 유지하여, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 전부 또는 적어도 일부 상변화시킬 수 있다.
또한, 상기 고액 분리 단계는 필터를 통과시켜 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법은, 리튬 회수를 위한 원료 및 첨가제를 준비하는 준비 단계; 준비된 원료 및 첨가제를 혼합하는 혼합 단계; 원료 및 첨가제가 혼합된 혼합물을 분쇄하는 분쇄 단계; 분쇄된 혼합물을 열처리하여 상변화시키는 배소 단계; 열처리된 혼합물을 수침출하는 수침출 단계; 및 수침출된 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리하는 고액 분리 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 준비 단계는 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 포함하는 원료와, 황산화합물(황산나트륨 또는 황산칼슘) 및 탄산칼슘을 포함하는 첨가제를 준비할 수 있다.
또한, 상기 원료, 상기 황산화합물 및 상기 탄산칼슘의 혼합비는, 5 : 2 : 3 또는 5 : 2.5 : 2.5 또는 5 : 3 : 2의 비율을 만족할 수 있다.
또한, 상기 배소 단계는 혼합물을 1000 내지 1100℃의 온도에서 60분 내지 120분 동안 유지하여, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 전부 또는 적어도 일부 상변화시킬 수 있다.
또한, 상기 수침출 단계는 열처리된 혼합물을 75 내지 90℃의 온도에서, 100 내지 200 rpm으로 교반하여 수침출할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 리튬 알루미늄 실리케이트계 화합물로부터 리튬의 회수가 가능하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 전기자동차와 에너지저장장치 시장의 급속한 성장에 따라 증가하고 있는 리튬의 수요에 대응할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 종래 기술에 비해 광석에서 리튬의 회수뿐만 아니라 유리-세라믹 또는 이차전지 폐 제품에서 리튬의 재활용이 가능하다는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 공정 효율화와 폐제품으로부터 리튬의 회수는 환경오염 저감 효과를 발생시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 리튬 알루미늄 실리케이트의 열처리 전,후 리튬 알루미늄 실리케이트의 결정상 비교를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 적용한 리튬의 회수율을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 적용한 리튬의 회수율을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 리튬 알루미늄 실리케이트의 열처리 전,후 리튬 알루미늄 실리케이트의 결정상 비교를 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법은, 원료 및 첨가액을 준비하는 준비 단계(S110)와, 준비된 원료를 분쇄하는 분쇄 단계(S120); 분쇄된 원료를 열처리하여 상변화시키는 배소 단계(S130)와, 열처리된 원료와 준비된 첨가액을 혼합하는 혼합 단계(S140)와, 원료와 첨가액이 혼합된 혼합액을 수침출하는 수침출 단계(S150)와, 수침출된 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리하는 고액 분리 단계(S160)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 준비 단계(S110)는 리튬 회수를 위한 원료 및 첨가액을 준비한다. 이때, 원료는 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 포함할 수 있고, 첨가액은 황산나트륨, 수산화나트륨 또는 탄산나트륨이 물에 혼합된 첨가제 수용액을 포함할 수 있다.
분쇄 단계(S120)는 분쇄기를 통해 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물(원료)을 적당한 크기로 분쇄한다. 이때, 분쇄기를 통한 분쇄물의 크기는 15 ~ 30㎛인 것이 바람직하다.
배소 단계(S130)는 분쇄 단계(S120)를 통해 분쇄된 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 열처리하여 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 상변화시킨다. 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 전부 또는 일부 전환하기 위해, 열처리 조건은 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 30분 내지 90분 동안 유지하는 것이 바람직하다.
이때, 열처리 조건이 1,050℃ 미만이면, 화합물이 안정화 상태를 유지하므로, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물에서 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로의 상변화가 저하될 수 있고, 열처리 조건이 1,150℃를 초과하면, 화합물이 기대치 이상으로 반응하게 되므로, 에너지 비용이 과다하게 증가될 수 있다. 아울러, 열처리 조건이 30분 미만이면, 화합물이 안정화 상태를 유지하여 상변화가 어려울 수 있고, 열처리 조건이 90분 초과이면, 화합물이 과도하게 반응할 수 있다.
배소 단계(S130) 이후, 열처리된 원료를 분쇄하는 파쇄 단계를 더 포함할 수 있다. 파쇄 단계는 배소 단계(S130)를 통해 상변화가 이루어진 물질에 대하여 분쇄함으로써, 분쇄된 고체 물질의 비표면적을 증가시킬 수 있고, 이를 통해, 수용성 물질들에 의해 수침출이 잘 이루어지도록 할 수 있다.
혼합 단계(S140)는 열처리된 원료와 준비된 첨가액을 혼합한다. 여기서, 첨가액은 베타 리튬 알루미늄 실리케이트가 수침출이 가능한 조성의 새로운 리튬 화합물로 조성을 변화시키기 위한 첨가제 수용액을 포함할 수 있다.
조성 변화를 위한 첨가제로는, 황산나트륨 + 수산화나트륨 (Na2SO4 + NaOH) 또는 수산화나트륨(NaOH)과 탄산나트륨(Na2CO3)이 사용될 수 있다. 그리고 첨가제(Na2SO4, NaOH, Na2CO3)의 고액비는 40 ~ 70 g/L로 투입될 수 있고, 황산나트륨 + 수산화나트륨 (Na2SO4 + NaOH)에서 NaOH는 1 ~ 3 g/L로 첨가될 수 있다.
첨가제 수용액의 제조는 교반 장치(미도시)를 통해 이루어질 수 있다. 예컨대, 교반 장치를 통해 10분 동안 혼합하여 첨가제 수용액을 제조한 후, 제조된 첨가제 수용액에 리튬 알루미늄 실리케이트를 첨가할 수 있다. 이들 베타 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제 수용액을 혼합시, 이들 베타 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제 수용액의 고액비는 90 ~ 110 g/L로 혼합하는 것이 바람직하다.
수침출 단계(S150)는 원료와 첨가액이 혼합된 혼합액을 수침출한다. 예컨대, 베타 리튬 알루미늄 실리케이트는 테프론 재질의 용기 내부에 장입될 수 있고, 용기 내부에 장입된 베타 리튬 알루미늄 실리케이트는 150 내지 250℃의 온도에서 2 내지 5시간 동안 250 ~ 350 rpm 교반속도로 열처리될 수 있다. 보다 바람직하게, 200℃의 온도에서 3시간 동안 300 rpm으로 열처리한다. 여기서 리튬의 수침출이 이루어지는 리튬화합물은 수용성인 황산리튬(Li2SO4)일 수 있다.
고액 분리 단계(S160)는 기공 10 ~ 13 ㎛의 필터를 통과시켜 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법이 적용된 실시예를 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 적용한 리튬의 회수율을 도시한 그래프이다.
먼저, 습식 전처리 공정을 통해 원료(알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물)로부터 리튬을 회수하기 위해, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트를 1,500 rpm으로 30분 동안 분쇄하였다. 이후, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트를 1,100℃의 온도에서 1시간 동안 열처리하여 베타 리튬 알루미늄 실리케이트로 상변화시켰다.
그리고 황산나트륨(Na2SO4), 수산화나트륨(NaOH)과 탄산나트륨(Na2CO3)과 물의 혼합액은 3:50의 질량비로 혼합하여 준비하였다. 첨가제와 물의 혼합액은 오토클레이브에서 200℃의 온도로 가열되어 3시간 동안 유지되었다.
리튬의 침출액은 고액 분리 단계를 통해 회수하였고, 회수액 내의 리튬 농도를 측정하였다. 측정한 리튬의 회수율을 도 3에 도시하였다.
도 3에서 보듯이, 수산화나트륨(W1), 탄산나트륨(W2), 황산나트륨(3W)을 첨가제로 사용하였을 경우, 리튬의 회수율은 12.9%, 7,7%, 73,7%인 것으로 확인되었다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 도시한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법은, 원료 및 첨가제를 준비하는 준비 단계(S210)와, 준비된 원료 및 첨가제를 혼합하는 혼합 단계(S220)와, 원료 및 첨가제가 혼합된 혼합물을 분쇄하는 분쇄 단계(S230)와, 분쇄된 혼합물을 열처리하여 상변화시키는 배소 단계(S240)와, 열처리된 혼합물을 수침출하는 수침출 단계(S250)와, 수침출된 리튬 화합물로부터 잔사 및 리튬 침출액을 분리하는 고액 분리 단계(S260)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 준비 단계(S210)는 리튬 회수를 위한 원료 및 첨가제를 준비한다. 이때, 원료는 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 포함할 수 있고, 첨가제는 황산화합물(황산나트륨(Na2SO4) 또는 황산칼슘(CaSO4)) 및 탄산칼슘(CaCO3)을 포함할 수 있다.
이때, 원료, 황산화합물 및 탄산칼슘의 혼합비는, 5 : 2 : 3의 비율을 만족할 수 있다. 또한, 원료, 황산화합물 및 탄산칼슘의 혼합비는,5 : 2.5 : 2.5의 비율을 만족하거나, 5 : 3 : 2의 비율을 만족할 수 있다.
혼합 단계(S220)는 준비된 원료와 첨가제를 혼합한다.
분쇄 단계(S230)는 원료 및 첨가제가 혼합된 혼합물을 분쇄한다. 이때, 혼합 단계(S220) 및 분쇄 단계(S230)는 동시에 수행될 수 있다. 그리고 알파 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제의 혼합 및 분쇄는, 오실레이션밀을 이용해 20분 내지 40분 동안 실시될 수 있다.
이와 같이, 분쇄 단계(S230)를 통해 분쇄된 혼합물은, 비표면적이 증가될 수 있고, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제가 균일하게 혼합되므로, 수침출이 가능한 리튬 화합물의 생성을 촉진할 수 있다.
배소 단계(S240)는 알파 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제가 혼합되어 분쇄된 혼합물을 열처리하여, 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 상변화시킨다. 알파 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제가 혼합된 혼합물을 1000 내지 1100℃의 온도에서 60분 내지 120분 동안 유지함으로써, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 전부 또는 적어도 일부 상변화시킬 수 있다. 보다 더 바람직하게는 1,100℃에서 열처리를 실시한다. 배소 단계(S240) 이후 화합물은 고체 물질과 물을 1:10 내지 1:5로 혼합하는 것이 바람직하다.
이때, 열처리 조건이 1,000℃ 미만이면, 화합물이 안정화 상태를 유지하므로, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물에서 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로의 상변화가 저하될 수 있고, 열처리 조건이 1,100℃를 초과하면, 화합물이 기대치 이상으로 반응하게 되므로, 에너지 비용이 과다하게 증가될 수 있다. 아울러, 열처리 조건이 60분 미만이면, 화합물이 안정화 상태를 유지하여 상변화가 어려울 수 있고, 열처리 조건이 120분 초과이면, 화합물이 과도하게 반응할 수 있다.
수침출 단계(S250)는 침출 효율을 향상하기 위해 열처리된 혼합물을 75 내지 90℃의 온도에서, 100 내지 200 rpm으로 교반하여 수침출한다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법이 적용된 실시예를 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법을 적용한 리튬의 회수율을 도시한 그래프이다.
먼저, 건식 전처리 공정을 통해 원료(알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물)로부터 리튬을 회수하기 위해, 준비된 알파 리튬 알루미늄 실리케이트를 1,500 rpm으로 30분 동안 분쇄 하였다.
그리고 알파 리튬 알루미늄 실리케이트와 황산나트륨 이수화물(황산칼슘 이수화물), 탄산칼슘은 18.6:7.1:5.0의 질량비로 혼합하였다. 알파 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제의 혼합물은 1,500 rpm으로 30분 동안 오실레이션밀을 이용하여 분쇄하였다.
이후, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트와 첨가제의 혼합물을 1,100℃의 온도에서 1시간 동안 열처리하여 수용성 리튬화합물을 생성시켰다. 열처리 후 고체 물질은 물과 1:20의 질량비로 혼합하고, 85℃의 온도, 200 rpm의 교반 속도에서 리튬화합물을 수침출하였다.
리튬의 침출액을 고액 분리 단계를 통해 회수하고, 회수액 내의 리튬 농도를 측정하였다.
측정한 리튬의 농도는 도 5에 도시하였다. 여기서, D1은 황산칼슘 이수화물과 탄산칼슘을 혼합하고 1,100℃의 온도에서 열처리하였다. D2는 황산칼슘 이수화물과 탄산칼슘을 혼합하고 1,000℃의 온도에서 열처리하였다. D3는 탄산칼슘 이수화물과 탄산칼슘을 혼합하고 1,000℃의 온도에서 열처리하였다.
도 5에서 보듯이, D1, D2, D3의 리튬 회수율은 각각 48.7%, 22.7%, 29.4%인 것으로 확인되었다.
상술한 바와 같이, 본 실시예는 리튬 알루미늄 실리케이트계 화합물로부터 리튬의 회수가 가능하고, 전기자동차와 에너지저장장치 시장의 급속한 성장에 따라 증가하고 있는 리튬의 수요에 대응할 수 있고, 종래 기술에 비해 광석에서 리튬의 회수뿐만 아니라 유리-세라믹 또는 이차전지 폐 제품에서 리튬의 재활용이 가능하며, 공정 효율화와 폐제품으로부터 리튬의 회수는 환경오염 저감 효과를 발생시킬 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
S110 :준비 단계 S120 :분쇄 단계
S130 :배소 단계 S140 :혼합 단계
S150 :수침출 단계 S160 :고액 분리 단계

Claims (10)

  1. 리튬 회수를 위한 원료 및 첨가액을 준비하는 준비 단계;
    준비된 원료를 분쇄하는 분쇄 단계;
    분쇄된 원료를 열처리하여 상변화시키는 배소 단계;
    열처리된 원료를 분쇄하는 파쇄 단계;
    열처리된 원료와 준비된 첨가액을 혼합하는 혼합 단계;
    원료와 첨가액이 혼합된 혼합액을 수침출하는 수침출 단계; 및
    수침출된 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리하는 고액 분리 단계;를 포함하고,
    상기 배소 단계는
    원료를 1050 내지 1150℃의 온도에서 30분 내지 90분 동안 유지하여, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 전부 또는 적어도 일부 상변화시키는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합 단계에서,
    상기 첨가액은 베타 리튬 알루미늄 실리케이트가 수침출이 가능한 조성의 리튬 화합물로 조성을 변화시키기 위한 첨가제 수용액을 포함하고, 상기 첨가제 수용액은 교반 장치를 통해 혼합하여 첨가제 수용액을 제조한 후, 제조된 첨가제 수용액에 리튬 알루미늄 실리케이트를 첨가하여 제조된,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 준비 단계는
    알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 포함하는 원료와,
    황산나트륨, 수산화나트륨 또는 탄산나트륨이 물에 혼합된 첨가제 수용액을 포함하는 첨가액을 준비하는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수침출 단계에서,
    베타 리튬 알루미늄 실리케이트는 테프론 재질의 용기 내부에 장입된 상태에서, 150 내지 250℃의 온도에서 2 내지 5시간 동안 250 ~ 350 rpm 교반속도로 열처리되는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 고액 분리 단계는
    필터를 통과시켜 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리하는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  6. 리튬 회수를 위한 원료 및 첨가제를 준비하는 준비 단계;
    준비된 원료 및 첨가제를 혼합하는 혼합 단계;
    원료 및 첨가제가 혼합된 혼합물을 분쇄하는 분쇄 단계;
    분쇄된 혼합물을 열처리하여 상변화시키는 배소 단계;
    열처리된 혼합물을 수침출하는 수침출 단계; 및
    수침출된 리튬 화합물로부터 잔사(殘渣) 및 리튬 침출액을 분리하는 고액 분리 단계;를 포함하고,
    상기 배소 단계는
    혼합물을 1000 내지 1100℃의 온도에서 60분 내지 120분 동안 유지하여, 알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 베타 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물로 전부 또는 적어도 일부 상변화시키는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 준비 단계는
    알파 리튬 알루미늄 실리케이트 화합물을 포함하는 원료와,
    황산화합물 및 탄산칼슘을 포함하는 첨가제를 준비하는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 원료, 상기 황산화합물 및 상기 탄산칼슘의 혼합비는,
    5 : 2 : 3 또는 5 : 2.5 : 2.5 또는 5 : 3 : 2의 비율을 만족하는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 배소 단계 이후 화합물은, 고체 물질과 물을 1:10 내지 1:5로 혼합하는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 수침출 단계는
    열처리된 혼합물을 75 내지 90℃의 온도에서, 100 내지 200 rpm으로 교반하여 수침출하는,
    리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법.
KR1020190049803A 2019-04-29 2019-04-29 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법 KR102278372B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190049803A KR102278372B1 (ko) 2019-04-29 2019-04-29 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190049803A KR102278372B1 (ko) 2019-04-29 2019-04-29 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200126166A KR20200126166A (ko) 2020-11-06
KR102278372B1 true KR102278372B1 (ko) 2021-07-19

Family

ID=73571830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190049803A KR102278372B1 (ko) 2019-04-29 2019-04-29 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102278372B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102525088B1 (ko) * 2022-06-09 2023-04-24 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 황산리튬을 제조하는 방법
KR102552103B1 (ko) * 2022-06-09 2023-07-06 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 인산리튬을 제조하는 방법
KR102552102B1 (ko) * 2022-06-09 2023-07-06 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 음이온교환을 이용하여 고순도의 탄산리튬을 제조하는 방법
KR102552101B1 (ko) * 2022-06-09 2023-07-06 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 탄산리튬을 제조하는 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102290506B1 (ko) 2021-02-22 2021-08-18 한국지질자원연구원 폐 양극재 반응도가니로부터 리튬의 회수방법
KR102488009B1 (ko) * 2021-05-14 2023-01-13 한국지질자원연구원 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법
KR102326682B1 (ko) * 2021-05-14 2021-11-17 한국지질자원연구원 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 리튬의 선택적 회수 방법
KR102369269B1 (ko) * 2021-10-13 2022-03-02 성민조 엽장석잔여물 및 제올라이트 볼
KR102408888B1 (ko) 2022-01-11 2022-06-15 한국지질자원연구원 폐 양극재 반응용기로부터 유가금속 및 제올라이트 함유 물질의 회수방법
KR102641852B1 (ko) * 2023-01-30 2024-02-27 주식회사 영풍 폐리튬전지로부터 리튬을 회수하는 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101414746B1 (ko) * 2012-08-06 2014-07-04 한국광물자원공사 레피돌라이트로부터 탄산리튬 제조방법
AU2013201833B2 (en) * 2012-08-13 2014-07-17 Reed Advanced Materials Pty Ltd Processing of Lithium Containing Ore
ES2743245T3 (es) * 2014-02-24 2020-02-18 Nemaska Lithium Inc Procedimientos para tratar materiales que contienen litio
CN106906359B (zh) 2015-12-22 2018-12-11 理查德.亨威克 从硅酸盐矿物收取锂

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102525088B1 (ko) * 2022-06-09 2023-04-24 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 황산리튬을 제조하는 방법
KR102552103B1 (ko) * 2022-06-09 2023-07-06 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 인산리튬을 제조하는 방법
KR102552102B1 (ko) * 2022-06-09 2023-07-06 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 음이온교환을 이용하여 고순도의 탄산리튬을 제조하는 방법
KR102552101B1 (ko) * 2022-06-09 2023-07-06 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 탄산리튬을 제조하는 방법
WO2023239120A1 (ko) * 2022-06-09 2023-12-14 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 탄산리튬을 제조하는 방법
WO2023239119A1 (ko) * 2022-06-09 2023-12-14 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 인산리튬을 제조하는 방법
WO2023239095A1 (ko) * 2022-06-09 2023-12-14 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 음이온교환을 이용하여 고순도의 탄산리튬을 제조하는 방법
WO2023239094A1 (ko) * 2022-06-09 2023-12-14 한국선별기 주식회사 폐내화갑으로부터 고순도의 황산리튬을 제조하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200126166A (ko) 2020-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102278372B1 (ko) 리튬 함유 물질로부터 리튬 회수방법
Song et al. A promising approach for directly extracting lithium from α-spodumene by alkaline digestion and precipitation as phosphate
JP6687608B2 (ja) 回収方法
CN103145158B (zh) 一种硫酸焙烧法锂云母制备碳酸锂的方法
JP5406955B2 (ja) 炭酸リチウムを製造する方法
CN105039699B (zh) 锂云母固氟重构提取碱金属渣处理与资源化利用方法
CN111519042A (zh) 含锂材料的处理工艺
CN103898341A (zh) 从硫酸锂粗矿分离提取锂的方法
CN104817099B (zh) 一种改良的固氟重构锂云母提取碱金属化合物的方法
AU2019310188B2 (en) Caustic conversion process
CN102041380A (zh) 一种低温法从矿石中提锂生产工艺
KR20140019622A (ko) 레피돌라이트로부터 탄산리튬 제조방법
CN106148730A (zh) 一种从锂云母中提取碱金属的方法
WO2023275345A2 (en) Processes for the recovery and reuse of sulphate reagents from leach liquors derived from lithium micas
CN107964597B (zh) 一种处理锂云母提取碱金属的方法
CN116497235A (zh) 一种低锂黏土提锂的方法
CN104030323B (zh) 一种盐湖提锂母液回收利用的盐田滩晒方法
KR102549892B1 (ko) 리튬 함유 광물로부터 리튬을 회수하기 위한 습식제련방법
CN109626401B (zh) 富锂老卤除硼制备电池级碳酸锂的方法
WO2023275346A2 (en) Lithium mica extraction
GB2625399A (en) Method for recovering lithium hydroxide
GB2623751A (en) Production of battery grade chemicals
WO2024089394A1 (en) Production of battery grade chemicals
KR20240093114A (ko) 리튬광으로부터 리튬의 회수방법
CN115304086A (zh) 一种烟气矿化铝锂渣生产碳酸锂的方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant