JP7462201B2 - 炭酸リチウムの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、炭酸リチウムの製造方法に関する。
炭酸リチウムは、例えば、耐熱ガラス、光学ガラス等の配合材、セラミック材料、携帯電話機、ノート型パソコンのバッテリーに使用されているリチウムイオン電池の原料、電解質の材料として使用されており、今後もその需要が高まることが予想される。しかしながら、リチウムは高価な有価金属であるため、資源確保や有効活用が重要となる。
そこで、従来塩湖から得られるかん水資源の有効活用が検討され、例えば、かん水を天日で濃縮して高濃度の塩化リチウムを含む水溶液とした後、該水溶液にアンモニアと、二酸化炭素ガス（炭酸ガス）とを混合して炭酸化反応を行った後、生成した固体を固液分離して炭酸リチウムを回収する方法（特許文献１）、脱硫処理工程、蒸発濃縮工程及び電気透析工程を経て調製される濃縮かん水に、アンモニアの共存下において、石灰石を焼成して得られる炭酸ガスを導入する炭酸化工程により炭酸リチウムの結晶を析出させ、その析出させた結晶を固液分離して炭酸リチウムを回収する方法（特許文献２）等が提案されている。
近年、リチウムは使用量が増加しているが、生産国が海外であり、生産規模が小さく供給リスクを伴うことなどから、リサイクルが望まれている。そのため、炭酸リチウムを収率よく効率的に製造できる炭酸リチウムの製造方法の創製が望まれている。
本発明の課題は、炭酸リチウムを収率よく効率的に製造できる炭酸リチウムの製造方法を提供することにある。
本発明の課題は、炭酸リチウムを収率よく効率的に製造できる炭酸リチウムの製造方法を提供することにある。
本発明者らは、リチウムイオンを含有する水溶液に特定物質を共存させた状態で二酸化炭素を供給することで、炭酸リチウムを収率よく効率的に製造できることを見出した。
すなわち、本発明は、次の〔１〕～〔６〕を提供するものである。
〔１〕リチウムイオンを含む水溶液にアルコールを添加する第１の工程と、
アルコール添加後の水溶液に二酸化炭素を供給し、炭酸化反応により炭酸リチウムを析出させる第２の工程
を含む、炭酸リチウムの製造方法。
〔２〕アルコールが、１価アルコール及び多価アルコールから選択される１種又は２種以上である、前記〔１〕記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔３〕アルコールの添加量が、アルコール添加後の水溶液中に５５～８０体積％である、前記〔１〕又は〔２〕記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔４〕アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度が、１００～２５００ｍｇ／Ｌである、前記〔１〕～〔３〕のいずれか一に記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔５〕第２の工程において、二酸化炭素を、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、５００ｃｍ3／ｍｉｎ以上２００００ｃｍ3／ｍｉｎ以下の速度で１０秒以上６０分以下供給する、前記〔１〕～〔４〕のいずれか一に記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔６〕第２の工程において、反応温度が３０～８０℃である、前記〔１〕～〔５〕のいずれか一に記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔１〕リチウムイオンを含む水溶液にアルコールを添加する第１の工程と、
アルコール添加後の水溶液に二酸化炭素を供給し、炭酸化反応により炭酸リチウムを析出させる第２の工程
を含む、炭酸リチウムの製造方法。
〔２〕アルコールが、１価アルコール及び多価アルコールから選択される１種又は２種以上である、前記〔１〕記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔３〕アルコールの添加量が、アルコール添加後の水溶液中に５５～８０体積％である、前記〔１〕又は〔２〕記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔４〕アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度が、１００～２５００ｍｇ／Ｌである、前記〔１〕～〔３〕のいずれか一に記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔５〕第２の工程において、二酸化炭素を、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、５００ｃｍ3／ｍｉｎ以上２００００ｃｍ3／ｍｉｎ以下の速度で１０秒以上６０分以下供給する、前記〔１〕～〔４〕のいずれか一に記載の炭酸リチウムの製造方法。
〔６〕第２の工程において、反応温度が３０～８０℃である、前記〔１〕～〔５〕のいずれか一に記載の炭酸リチウムの製造方法。
本発明によれば、炭酸リチウムを簡便な操作で収率よく製造することができる。
本発明の炭酸リチウムの製造方法は、第１の工程と、第２の工程を含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。第１の工程と第２の工程は、同時に行っても、繰り返し行ってもよく、間欠的に行うこともできる。
以下、各工程について説明する。
〔第１の工程〕
第１の工程は、リチウムイオンを含む水溶液にアルコールを添加する工程である。
リチウムイオン源としては、水中でリチウムイオンを生成できれば特に限定されないが、例えば、リチウム塩を挙げることができる。リチウム塩は、無機塩でも、有機塩でもよく、鉱物や粘土鉱物に由来のものでも構わない。
また、リチウムイオンを含有する水溶液としては、リチウムイオンを含有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、リチウム塩を溶解した水溶液、塩湖のかん水、温泉水、リチウムイオン電池の正極材料を硫酸で溶解させた水溶液、リチウムイオン電池を焼成し、水にリチウムを浸出させた水溶液等を使用することができる。
以下、各工程について説明する。
〔第１の工程〕
第１の工程は、リチウムイオンを含む水溶液にアルコールを添加する工程である。
リチウムイオン源としては、水中でリチウムイオンを生成できれば特に限定されないが、例えば、リチウム塩を挙げることができる。リチウム塩は、無機塩でも、有機塩でもよく、鉱物や粘土鉱物に由来のものでも構わない。
また、リチウムイオンを含有する水溶液としては、リチウムイオンを含有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、リチウム塩を溶解した水溶液、塩湖のかん水、温泉水、リチウムイオン電池の正極材料を硫酸で溶解させた水溶液、リチウムイオン電池を焼成し、水にリチウムを浸出させた水溶液等を使用することができる。
アルコールは、直鎖でも、分岐鎖状でも、環状でも構わないが、炭酸リチウムの収率向上の観点から、１価アルコール及び多価アルコールから選択される１種又は２種以上が好ましい。
１価アルコールとしては、１価の脂肪族アルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、iso－プロパノール、ｎ－ブタノール、iso－ブタノール、sec－ブタノール、tert－ブタノール、ペンタノール、iso－ペンタノール、sec－ペンタノール、ｎ－ヘキサノール、ｎ－ヘプタノール、ｎ－オクタノール、ｎ－ノナノール、ｎ－デカノール等を挙げることができる。
多価アルコールとしては、例えば、２価アルコール、３価以上のアルコール等を挙げることができるが、２価アルコール、３価アルコールが好ましい。２価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３－ブタンジオール等が挙げられ、また３価アルコールとしては、例えば、グリセリン等を挙げることができる。
中でも、アルコールとしては、炭酸リチウムの収率向上の観点から、炭素数２～６の１価の脂肪族アルコール、炭素数２～４の２価アルコール、及び炭素数２～４の３価アルコールから選択される１種又は２種以上が好ましく、炭素数３又は４の１価の脂肪族アルコール、ジエチレングリコール及びグリセリンから選択される１種又は２種以上がより好ましく、炭素数３又は４の１価の分岐鎖状脂肪族アルコールから選択される１種又は２種以上が更に好ましく、iso－ブタノール及びtert－ブタノールから選択される少なくとも１種が殊更に好ましい。
１価アルコールとしては、１価の脂肪族アルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、ｎ－プロパノール、iso－プロパノール、ｎ－ブタノール、iso－ブタノール、sec－ブタノール、tert－ブタノール、ペンタノール、iso－ペンタノール、sec－ペンタノール、ｎ－ヘキサノール、ｎ－ヘプタノール、ｎ－オクタノール、ｎ－ノナノール、ｎ－デカノール等を挙げることができる。
多価アルコールとしては、例えば、２価アルコール、３価以上のアルコール等を挙げることができるが、２価アルコール、３価アルコールが好ましい。２価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１，３－ブタンジオール等が挙げられ、また３価アルコールとしては、例えば、グリセリン等を挙げることができる。
中でも、アルコールとしては、炭酸リチウムの収率向上の観点から、炭素数２～６の１価の脂肪族アルコール、炭素数２～４の２価アルコール、及び炭素数２～４の３価アルコールから選択される１種又は２種以上が好ましく、炭素数３又は４の１価の脂肪族アルコール、ジエチレングリコール及びグリセリンから選択される１種又は２種以上がより好ましく、炭素数３又は４の１価の分岐鎖状脂肪族アルコールから選択される１種又は２種以上が更に好ましく、iso－ブタノール及びtert－ブタノールから選択される少なくとも１種が殊更に好ましい。
アルコールの添加量は、炭酸リチウムの収率向上の観点から、アルコール添加後の水溶液中に５５体積％以上が好ましく、６０体積％以上がより好ましく、６５体積％以上が更に好ましく、７０体積％以上が殊更に好ましく、そして８０体積％以下が好ましく、７５体積％以下が更に好ましい。なお、アルコールの添加方法は特に限定されず、水溶液とアルコールを任意の順序で混合しても、両者を同時に添加して混合してもよい。
アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度は、炭酸リチウムの収率向上の観点から、１００ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、１５０ｍｇ／Ｌ以上がより好ましく、４００ｍｇ／Ｌ以上が更に好ましい。また、生産効率（例えば、水溶液の濃縮工程等の省略）の観点から、３０００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、２５００ｍｇ／Ｌ以下がより好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以下が更に好ましい。なお、所望のリチウム濃度となるように、水溶液を濃縮又は希釈しても構わない。また、リチウム濃度は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分光分析装置により分析することができる。
〔第２の工程〕
第２の工程は、アルコール添加後の水溶液に二酸化炭素を供給し、炭酸化反応により炭酸リチウムを析出させる工程である。
二酸化炭素の供給方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宣選択することができる。例えば、ボンベから二酸化炭素をアルコール添加後の水溶液中に吹き込むことにより二酸化炭素を供給する方法、溶液中に炭酸塩を投入して発生する炭酸ガスを供給する方法、焼成炉で石灰石を常法にしたがって焼成し、発生する炭酸ガスを供給する方法等を挙げることができる。なお、焼成炉から発生した炭酸ガスは、ボンベに充填して使用しても、焼成炉から配管を介して炭酸化反応装置へ供給してもよい。
また、二酸化炭素の供給は、水溶液へアルコールの添加前、水溶液へのアルコール添加と同時、又は水溶液へのアルコール添加後のいずれにおいても行うことができる。
第２の工程は、アルコール添加後の水溶液に二酸化炭素を供給し、炭酸化反応により炭酸リチウムを析出させる工程である。
二酸化炭素の供給方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宣選択することができる。例えば、ボンベから二酸化炭素をアルコール添加後の水溶液中に吹き込むことにより二酸化炭素を供給する方法、溶液中に炭酸塩を投入して発生する炭酸ガスを供給する方法、焼成炉で石灰石を常法にしたがって焼成し、発生する炭酸ガスを供給する方法等を挙げることができる。なお、焼成炉から発生した炭酸ガスは、ボンベに充填して使用しても、焼成炉から配管を介して炭酸化反応装置へ供給してもよい。
また、二酸化炭素の供給は、水溶液へアルコールの添加前、水溶液へのアルコール添加と同時、又は水溶液へのアルコール添加後のいずれにおいても行うことができる。
二酸化炭素の供給速度は、炭酸化反応促進の観点から、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、５００ｃｍ3／ｍｉｎ以上が好ましく、１０００ｃｍ3／ｍｉｎ以上がより好ましく、５０００ｃｍ3／ｍｉｎ以上が更に好ましく、そして２００００ｃｍ3／ｍｉｎ以下が好ましく、１００００ｃｍ3／ｍｉｎ以下がより好ましく、８０００ｃｍ3／ｍｉｎ以下が更に好ましい。この場合、二酸化炭素の供給時間は、製造スケールやリチウム濃度により適宜設定可能であるが、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、１０秒以上が好ましく、１５秒以上がより好ましく、２０秒以上が更に好ましく、３０秒以上がより更に好ましく、そして６０分以下が好ましい。
また、本発明においては、リチウム濃度に応じて二酸化炭素の供給を以下のようにすることもできる。
アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ未満である場合、二酸化炭素の供給は、炭酸化反応促進の観点から、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、１０秒以上が好ましく、１５秒以上がより好ましく、２０秒以上更に好ましく、そして５分以下が好ましく、３分以下がより好ましく、１分以下が更に好ましい。
また、アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度が１０００ｍｇ／Ｌ超２５００ｍｇ／Ｌ以下である場合、二酸化炭素の供給は、炭酸化反応促進の観点から、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、３０秒以上が好ましく、１分以上がより好ましく、３分以上が更に好ましく、また生産効率の観点から、６０分以下が好ましい。
アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上１０００ｍｇ／Ｌ未満である場合、二酸化炭素の供給は、炭酸化反応促進の観点から、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、１０秒以上が好ましく、１５秒以上がより好ましく、２０秒以上更に好ましく、そして５分以下が好ましく、３分以下がより好ましく、１分以下が更に好ましい。
また、アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度が１０００ｍｇ／Ｌ超２５００ｍｇ／Ｌ以下である場合、二酸化炭素の供給は、炭酸化反応促進の観点から、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、３０秒以上が好ましく、１分以上がより好ましく、３分以上が更に好ましく、また生産効率の観点から、６０分以下が好ましい。
炭酸化反応の温度は、炭酸化反応を促進し、炭酸リチウムの収率向上の観点から、３０～８０℃が好ましく、４０～７０℃がより好ましく、５０～７０℃が更に好ましい。
〔回収〕
二酸化炭素の供給を停止し、必要により反応液を冷却した後、反応液中に析出した炭酸リチウムを固液分離により回収する。固液分離としては、ろ過、遠心分離、膜ろ過等の公知の方法を採用することができる。このようにして、炭酸リチウムを収率よく効率的に製造することができる。また、本発明の製造方法は、高価な薬剤や、複雑な設備及び操作を必要としないので、炭酸リチウムの製造コストを低減することもできる。
二酸化炭素の供給を停止し、必要により反応液を冷却した後、反応液中に析出した炭酸リチウムを固液分離により回収する。固液分離としては、ろ過、遠心分離、膜ろ過等の公知の方法を採用することができる。このようにして、炭酸リチウムを収率よく効率的に製造することができる。また、本発明の製造方法は、高価な薬剤や、複雑な設備及び操作を必要としないので、炭酸リチウムの製造コストを低減することもできる。
以下、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。但し、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
実施例１
アルコールの種類の検討
アルコールとして、エタノール、ｎ－プロパノール、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
蒸留水に水酸化リチウム（和光純薬株式会社）を添加してリチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、このリチウムイオン含有水溶液に、アルコールを３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％又は７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。アルコール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が１１４０～１２７０ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を３０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で１時間吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図１に示す。
アルコールの種類の検討
アルコールとして、エタノール、ｎ－プロパノール、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
蒸留水に水酸化リチウム（和光純薬株式会社）を添加してリチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、このリチウムイオン含有水溶液に、アルコールを３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％又は７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。アルコール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が１１４０～１２７０ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を３０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で１時間吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図１に示す。
実施例２
温度の検討
アルコールとして、iso－プロパノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、iso－プロパノールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。なお、iso－プロパノール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が１１５０ｍｇ／Ｌであった。次いで、iso－プロパノール添加後の水溶液を３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃又は８０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で１時間吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図２に示す。
温度の検討
アルコールとして、iso－プロパノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、iso－プロパノールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。なお、iso－プロパノール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が１１５０ｍｇ／Ｌであった。次いで、iso－プロパノール添加後の水溶液を３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃又は８０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で１時間吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図２に示す。
実施例３
反応時間の検討
アルコールとして、ジエチレングリコール、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、アルコールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。アルコール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が２０００ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を７０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で３０秒、１分、２分、３分、４分又は５分吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図３に示す。
反応時間の検討
アルコールとして、ジエチレングリコール、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、アルコールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。アルコール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が２０００ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を７０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で３０秒、１分、２分、３分、４分又は５分吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図３に示す。
実施例４
反応時間の検討
アルコールとして、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、アルコールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。アルコール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が１０００ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を７０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で３０秒、１分、２分、３分、４分又は５分吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図４に示す。
反応時間の検討
アルコールとして、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、アルコールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。アルコール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が１０００ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を７０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で３０秒、１分、２分、３分、４分又は５分吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図４に示す。
実施例５
リチウムイオン濃度の検討
アルコールとして、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、アルコールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。iso－プロパノール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が４２ｍｇ／Ｌ、６９ｍｇ／Ｌ、１６９ｍｇ／Ｌ又は４８９ｍｇ／Ｌであった。tert－ブタノール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が３８ｍｇ／Ｌ、６９ｍｇ／Ｌ、１６４ｍｇ／Ｌ又は４８１ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を７０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で３０秒間吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図５に示す。
リチウムイオン濃度の検討
アルコールとして、iso－プロパノール、tert－ブタノールを使用し、次の手順にて炭酸リチウムを製造した。
実施例１と同様の操作により、リチウムイオン含有水溶液を調製した。次いで、リチウムイオン含有水溶液に、アルコールを７０体積％となるように添加し、全量を１００ｍＬとした。iso－プロパノール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が４２ｍｇ／Ｌ、６９ｍｇ／Ｌ、１６９ｍｇ／Ｌ又は４８９ｍｇ／Ｌであった。tert－ブタノール添加後のリチウムイオン含有水溶液は、リチウム濃度が３８ｍｇ／Ｌ、６９ｍｇ／Ｌ、１６４ｍｇ／Ｌ又は４８１ｍｇ／Ｌであった。次いで、アルコール添加後の水溶液を７０℃に調整し、これに二酸化炭素を５００ｃｍ3／ｍｉｎの速度で３０秒間吹き込み、炭酸リチウムを析出させた。そして、反応液をろ過して炭酸リチウムを回収し、炭酸リチウムの収率を求めた。その結果を図５に示す。
図１から、アルコールの含有量が６０体積％以上、好ましくは７０体積％であると、炭酸リチウムを高い収率で製造できることがわかる。とりわけ、アルコールとしてiso－プロパノール、tert－ブタノールを使用すると、炭酸リチウムの収率に優れることがわかる。
図２から、反応温度が３０～７０℃において炭酸リチウムを高い収率で製造できるが、８０℃の高温になると、リチウムの回収率が低下することがわかる。
図３から、リチウム濃度が２０００ｍｇ／Ｌの場合には、tert－ブタノール、iso－プロパノールを添加することで、処理時間が５分でも炭酸リチウムを６０％以上の収率で製造できることがわかる。また、ジエチレングリコールを添加すると、処理時間が１分以内、好ましくは３０秒程度であれば、炭酸リチウムを高い収率で製造できることがわかる。また、図４から、リチウム濃度が１０００ｍｇ／Ｌの場合には、tert－ブタノール、iso－プロパノールを添加することで、処理時間を１分以内、好ましくは３０秒程度であっても、炭酸リチウムを収率よく製造できることがわかる。
図５から、リチウム濃度が１５０ｍｇ／Ｌ以上であれば、反応時間が３０秒とわずかであっても、炭酸リチウムを６０％以上の収率で製造できることがわかる。
図２から、反応温度が３０～７０℃において炭酸リチウムを高い収率で製造できるが、８０℃の高温になると、リチウムの回収率が低下することがわかる。
図３から、リチウム濃度が２０００ｍｇ／Ｌの場合には、tert－ブタノール、iso－プロパノールを添加することで、処理時間が５分でも炭酸リチウムを６０％以上の収率で製造できることがわかる。また、ジエチレングリコールを添加すると、処理時間が１分以内、好ましくは３０秒程度であれば、炭酸リチウムを高い収率で製造できることがわかる。また、図４から、リチウム濃度が１０００ｍｇ／Ｌの場合には、tert－ブタノール、iso－プロパノールを添加することで、処理時間を１分以内、好ましくは３０秒程度であっても、炭酸リチウムを収率よく製造できることがわかる。
図５から、リチウム濃度が１５０ｍｇ／Ｌ以上であれば、反応時間が３０秒とわずかであっても、炭酸リチウムを６０％以上の収率で製造できることがわかる。
Claims (5)
- リチウムイオンを含む水溶液に、炭素数３又は４の１価の分岐鎖状脂肪族アルコール及びジエチレングリコールから選択される１種又は２種以上のアルコールを添加する第１の工程と、
アルコール添加後の水溶液に二酸化炭素を吹き込み、炭酸化反応により炭酸リチウムを析出させる第２の工程
を含む、炭酸リチウムの製造方法。 - アルコールの添加量が、アルコール添加後の水溶液中に５５～８０体積％である、請求項１記載の炭酸リチウムの製造方法。
- アルコール添加後の水溶液中のリチウム濃度が、１００～２５００ｍｇ／Ｌである、請求項１又は２記載の炭酸リチウムの製造方法。
- 第２の工程において、二酸化炭素を、アルコール添加後の水溶液１Ｌに対して、５００ｃｍ3／ｍｉｎ以上２００００ｃｍ3／ｍｉｎ以下の速度で１０秒以上６０分以下供給する、請求項１～３のいずれか１項に記載の炭酸リチウムの製造方法。
- 第２の工程において、反応温度が３０～８０℃である、請求項１～４のいずれか１項に記載の炭酸リチウムの製造方法。
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|---|
| 日本金属学会誌，2014年，第78巻, 第7号，pp.250-257 |
| 芝田隼次，リチウムイオン電池などからの炭酸リチウムの回収率の向上，科学研究費助成事業 研究成果報告書，2016年 |
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