KR101724289B1 - Method for producing lithium hydroxide monohydrate - Google Patents

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KR101724289B1
KR101724289B1 KR1020150140067A KR20150140067A KR101724289B1 KR 101724289 B1 KR101724289 B1 KR 101724289B1 KR 1020150140067 A KR1020150140067 A KR 1020150140067A KR 20150140067 A KR20150140067 A KR 20150140067A KR 101724289 B1 KR101724289 B1 KR 101724289B1
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이명규
정우철
박운경
박광석
김기영
이현우
박성국
이상길
위진엽
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재단법인 포항산업과학연구원
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    • C01D15/02Oxides; Hydroxides
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Abstract

Disclosed is a production method of lithium hydroxide monohydrate, comprising the steps of: preparing a lithium hydroxide monohydrate wet cake; primary drying at the temperature of 0 to 40C and a relative humidity of 25% or less up to having a water content of the lithium hydroxide monohydrate wet cake of 40 to 50%; and secondarily drying the primary dried lithium hydroxide monohydrate wet cake at the temperature of 0 to 40C and a relative humidity of more than 25% and 50% or less.

Description

수산화리튬 일수화물의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING LITHIUM HYDROXIDE MONOHYDRATE}METHOD FOR PRODUCING LITHIUM HYDROXIDE MONOHYDRATE [0002]

본 개시는 수산화리튬 일수화물의 제조방법에 관한 것이다.
This disclosure relates to a process for preparing lithium hydroxide monohydrate.

수산화리튬 일수화물(LiOH·H2O)은 주로 그리스 제조의 첨가물과 2차전지의 양극제를 제조하는데 사용되고 있으며 그 외에는 연구용 시약용으로 쓰이거나 산화방지제의 첨가물로도 사용되고 있다. 최근에 2차전지 시장이 커지면서 2차전지용 수산화리튬 일수화물의 시장이 계속 증가할 것으로 전망되고 있다.
Lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H2O) is mainly used for the production of additives for grease and cathode for secondary batteries. In addition, it is used for research reagents and as an antioxidant additive. As the secondary battery market grows, it is expected that the market for lithium hydroxide monohydrate for secondary batteries will continue to increase.

일반적으로 수산화리튬 일수화물은 염호, 리튬 광석, 리튬 이온 배터리 등으로부터 얻어진 리튬 원료를 이용하여 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 얻은 후, 이를 건조하여 제조된다.
Generally, lithium hydroxide monohydrate is prepared by obtaining a wet cake of lithium hydroxide monohydrate from a lithium source obtained from a salt, a lithium ore, a lithium ion battery or the like, and drying it.

이러한 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조에는 일반적으로 스팀 건조기가 이용되고 있으며, 수산화리튬 일수화물의 결정수 변동을 막기 위하여, 고온(온도 약 60~120℃) 및 다습(상대습도 약 60% 이상) 조건 하 건조를 진행하고 있다.
A steam dryer is generally used for drying the wet cake of lithium hydroxide monohydrate. In order to prevent fluctuation of the crystal number of the lithium hydroxide monohydrate, a high temperature (about 60 to 120 DEG C) and a high humidity (relative humidity of about 60% And is under construction.

그런데, 상기와 같은 스팀 건조기에 의한 건조시, 건조 시간이 과다할 경우 수산화리튬 일수화물(LiOH·H2O)과 수산화리튬 무수화물(LiOH)이 혼재되어 배출되며, 반대로 건조 시간이 충분하지 못할 경우 습윤 케이크가 제대로 건조되지 않아 함수율이 높은 상태로 배출되게 되어, 까다로운 건조 조건 관리가 필요한 단점이 있었다. 더불어, 건조 전 과정에 걸쳐 챔버 내부를 고온으로 유지하여야 하는 바, 건조 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있었다.
However, when the drying time is excessive, the lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H2O) and the lithium hydroxide anhydride (LiOH) are mixed and discharged when the drying is performed by the steam dryer as described above. On the contrary, when the drying time is not sufficient, The cake is not properly dried and the moisture is discharged in a state of a high water content, so that there is a disadvantage that it is necessary to manage severe drying conditions. In addition, since the inside of the chamber must be maintained at a high temperature throughout the entire drying process, there is a disadvantage that the drying cost is excessively increased.

본 개시의 목적 중 하나는, 높은 효율 및 낮은 공정 비용으로 고순도 및 고농도 수산화리튬 일수화물을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
One of the objects of the present disclosure is to provide a process for producing high purity and high concentration lithium hydroxide monohydrate with high efficiency and low process cost.

본 개시의 일 측면은, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 준비하는 단계, 상기 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 함수량이 40~50%가 되는 시점까지 0~40℃의 온도 및 25% 이하의 상대 습도 하 1차 건조하는 단계, 및 상기 1차 건조된 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 0~40℃의 온도 및 25% 초과 50% 이하의 상대 습도 하 2차 건조하는 단계를 포함하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법을 제공한다.
One aspect of the present disclosure is a method for preparing a lithium hydroxide monohydrate wet cake, comprising the steps of: preparing a wet cake of lithium hydroxide monohydrate; heating the liquid hydroxide wet cake to a temperature of 0 to 40 DEG C and a relative humidity of 25% And drying the primary dried lithium hydroxide monohydrate wet cake at a temperature of 0 to 40 캜 and a secondary humidity of more than 25% but not more than 50% relative to the total weight of the lithium hydroxide monohydrate, ≪ / RTI >

본 개시의 여러 효과 중 하나로서, 높은 효율 및 낮은 공정 비용으로 고순도 및 고농도 수산화리튬 일수화물을 수득할 수 있는 장점이 있다. As one of the effects of the present disclosure, there is an advantage that high purity and high concentration lithium hydroxide monohydrate can be obtained with high efficiency and low process cost.

본 개시의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
The various and advantageous advantages and effects of the present disclosure are not limited to those described above, and will be more readily understood in the course of describing a specific embodiment of the invention.

도 1은 본 개시에 따른 수산화리튬 일수화물을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 열중량분석(Thremogravimetry Analysis, TGA) 결과이다.
도 3은 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조에 의해 얻어진 결정상에 대한 XRD 분석 결과이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조를 위한 건조장치(100)를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 5는 1가 이온 선택형 전기투석장치(200)를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 6은 바이폴라 전기투석장치(300)를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 7은 일반 이온 선택형 전기투석장치(400)를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart schematically illustrating a method for producing lithium hydroxide monohydrate according to the present disclosure. FIG.
2 is a thermogravimetry analysis (TGA) result of a wet cake of lithium hydroxide monohydrate.
3 shows the results of XRD analysis of a crystalline phase obtained by drying a lithium hydroxide monohydrate wet cake.
4 is a schematic diagram that schematically illustrates a drying apparatus 100 for drying a lithium hydroxide monohydrate wet cake in accordance with one embodiment of the present disclosure.
5 is a schematic view schematically showing the monovalent ion-selective electrodialysis device 200. Fig.
6 is a schematic view schematically showing a bipolar electrodialyser 300. Fig.
FIG. 7 is a schematic view schematically showing a general ion-selective electrodialysis apparatus 400. FIG.

이하, 수산화리튬 일수화물의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for producing lithium hydroxide monohydrate will be described in detail.

본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 다른 정의가 없다면, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있다.
All terms (including technical and scientific terms) used herein can be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. Also, singular forms may include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

앞서 설명한 바와 같이, 스팀 건조기에 의한 건조법은 까다로운 건조 조건 관리가 필요할 뿐 아니라, 건조 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있는 바, 이를 대체할 방법이 요구되는 실정이다.
As described above, the drying method using the steam drier requires not only a difficult drying condition control but also a disadvantage that the drying cost is excessively required, and a method for replacing the drying method is required.

이에 본 발명자들은 함수율이 최적으로 관리되면서도, 수산화리튬 일수화물(LiOH·H2O)과 수산화리튬 무수화물(LiOH)이 혼재되어 배출되는 것이 효과적으로 억제되고, 공정 효율 극대화에 따른 운전비용 절감을 도모할 수 있는 방안에 대해 깊이 연구하였으며, 그 결과 본 발명을 도출하기에 이르렀다.
Accordingly, the present inventors have been able to effectively suppress the discharge of mixed lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and lithium hydroxide anhydride (LiOH) while optimally controlling the water content, and to reduce the operating cost due to maximization of process efficiency The inventors of the present invention have made intensive researches on the methods that can be applied to the present invention.

도 1은 본 개시에 따른 수산화리튬 일수화물을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 본 개시에 따른 수산화리튬 일수화물을 제조하는 방법은, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 준비하는 단계; 및 상기 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 1차 및 2차 건조하는 단계;를 포함한다. 여기서, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크란, 결정상의 수산화리튬 일수화물과 결정상의 수산화리튬 일수화물의 입계에 존재하는 함수(잔존수)를 포함하는 개념이며, 본 개시에서는 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 함수율에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 함수율은 20~55%일 수 있다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart schematically illustrating a method for producing lithium hydroxide monohydrate according to the present disclosure. FIG. A process for preparing a lithium hydroxide monohydrate according to the present disclosure comprises: preparing a lithium hydroxide monohydrate wet cake; And drying the lithium hydroxide monohydrate wet cake first and secondarily. Herein, the wet cake of lithium hydroxide monohydrate is a concept including a function (remaining number) existing in the grain boundaries of the lithium hydroxide monohydrate of the crystal phase and the lithium hydroxide monohydrate of the crystal phase. In this disclosure, the water content of the lithium hydroxide monohydrate wet cake For example, the water content of the lithium hydroxide monohydrate wet cake may be 20 to 55%.

본 개시에서는 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조시, 수산화리튬 일수화물(LiOH·H2O)과 수산화리튬 무수화물(LiOH)이 혼재되어 배출되거나, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크가 제대로 건조되지 않아 함수율이 높은 상태로 배출되는 것을 효과적으로 억제하기 위하여 건조 조건을 최적화하여 2단의 건조(1차 건조 및 2차 건조)를 실시하는 것을 하나의 기술적 특징으로 한다.
In the present disclosure, when the lithium hydroxide monohydrate wet cake is dried, lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and lithium hydroxide anhydride (LiOH) are mixed and discharged, or the lithium hydroxide monohydrate wet cake is not dried properly, (Primary drying and secondary drying) is carried out by optimizing the drying conditions in order to effectively suppress the discharge of the organic solvent to the high-temperature state.

이하, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조시, 바람직한 건조 조건에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred drying conditions for drying the wet cake of lithium hydroxide monohydrate will be described in detail.

수산화리튬 Lithium hydroxide 일수화물Monohydrate 습윤 케이크의 1차 및 2차 건조시, 온도 조건 During the primary and secondary drying of the wet cake, the temperature condition

도 2는 수산화리튬 일수화물의 열중량분석(Thremogravimetry Analysis, TGA) 결과이다. 보다 구체적으로, 도 2는 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 건조기에 장입한 후, 0℃로부터 400℃까지 일정한 속도로 승온하면서, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 중량 변화 및 열 흐름(heat flow)의 변화를 측정한 수산화리튬 일수화물의 열중량분석(Thremogravimetry Analysis, TGA) 결과이다.
2 is a thermogravimetry analysis (TGA) result of lithium hydroxide monohydrate. More specifically, Fig. 2 shows a graph showing changes in weight and heat flow of a wet cake of lithium hydroxide monohydrate, while charging a wet cake of lithium hydroxide monohydrate into a drier and then raising the temperature from 0 DEG C to 400 DEG C at a constant rate (TGA) of the lithium hydroxide monohydrate measured as a result of the thermogravimetry analysis (TGA).

도 2를 참조하면, 50~100℃의 온도 범위에서 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 중량 변화와 열 흐름(heat flow)의 변화가 크게 일어남을 알 수 있다. 이는 상기의 온도 범위에서 건조가 활발히 진행되었음을 의미하며, 이는 종래의 스팀 건조기에서의 건조 조건과 일치하는 것이다.
Referring to FIG. 2, it can be seen that the weight change and the heat flow of the wet cake of lithium hydroxide monohydrate are significantly changed in the temperature range of 50 to 100 ° C. This means that the drying was actively carried out in the above-mentioned temperature range, which is consistent with the drying conditions in the conventional steam dryer.

다만, 100℃ 이상의 온도 범위에서는 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 중량 변화가 더 이상 관찰되지 않는 점으로부터, 상기의 온도 범위에서는 함수의 증발 뿐만 아니라, 결정수의 탈리가 야기됨을 예상할 수 있다.
However, since the weight change of the lithium hydroxide monohydrate wet cake is no longer observed in the temperature range of 100 占 폚 or more, it can be expected that not only the evaporation of the function but also the elimination of the crystal number occurs in the above temperature range.

한편, 도 2의 열 흐름(heat flow) 그래프를 보다 자세히 살펴보면, 50~100℃의 온도 범위 이외에도 40℃ 이하의 온도 범위에서 열 흐름의 변화가 관찰됨을 알 수 있다. 이는 40℃ 이하의 온도 범위에서도 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조가 일어날 수 있음을 의미한다. 더욱이, 열 흐름의 변화량이 50~100℃의 온도 범위에서의 그것보다 상대적으로 적게 나타난다는 점으로부터, 상기의 온도 범위에서는 결정수의 탈리를 효과적으로 방지하면서도 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조가 진행될 수 있음을 예상할 수 있다.
Meanwhile, the heat flow graph of FIG. 2 will be described in more detail. It can be seen that a change in heat flow is observed in a temperature range of 40 ° C or lower in addition to the temperature range of 50-100 ° C. This means that drying of the lithium hydroxide monohydrate wet cake can occur even in the temperature range of 40 DEG C or less. Furthermore, since the amount of change in the heat flow is relatively smaller than that in the temperature range of 50 to 100 占 폚, drying of the lithium hydroxide monohydrate wet cake can be proceeded effectively while preventing the desorption of the crystal water in the above- Can be expected.

본 발명자들은 이를 입증코자 아래와 같은 실험을 수행하였다. 구체적으로, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(함수율: 20중량%)를 건조기에 장입하고, 상대 습도: 40%, 건조 온도: 20℃의 조건 하 24시간 동안 건조를 진행한 후, 건조가 완료된 백색 파우더를 회수하여, 이의 결정상에 대한 XRD 분석을 실시하였다. 더불어, 비교를 위해, 건조 온도만을 50℃로 달리하여 건조를 진행한 후, 결정상에 대한 XRD 분석을 실시하였다.
The present inventors have carried out the following experiments in order to prove it. Specifically, a wet cake of lithium hydroxide monohydrate (moisture content: 20% by weight) was charged into a drier and dried for 24 hours under conditions of relative humidity of 40% and drying temperature of 20 ° C, And XRD analysis of the crystal phase was carried out. In addition, for comparison, XRD analysis was performed on the crystalline phase after drying at 50 ° C only.

도 3은 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조에 의해 얻어진 결정상에 대한 XRD 분석 결과로써, 도 3의 (a)는 건조 온도를 20℃로 한 경우의 XRD 분석 결과이고, 도 3의 (b)는 건조 온도를 50℃로 한 경우의 XRD 분석 결과이다.
Fig. 3 is a result of XRD analysis of a crystalline phase obtained by drying a wet cake of lithium hydroxide monohydrate. Fig. 3 (a) shows the result of XRD analysis when the drying temperature is 20 캜, and Fig. 3 And XRD analysis results when the drying temperature was 50 캜.

도 3을 참조하면, 건조 온도가 50℃인 경우 결정상 내 수산화리튬 일수화물과 수산화리튬 무수화물이 혼재되어 존재하는 것과 달리, 건조 온도가 20℃인 경우 결정상 내 수산화리튬 일수화물 단일상만 존재함을 알 수 있다.
Referring to FIG. 3, when the drying temperature is 50 ° C, only lithium hydroxide monohydrate in the crystalline phase exists only at a drying temperature of 20 ° C, unlike lithium hydroxide monohydrate and lithium hydroxide anhydride in the crystalline phase. .

즉, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조시, 수산화리튬 무수화물이 혼재되는 것을 효과적으로 방지하기 위해서는 건조 온도를 40℃ 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 20℃ 이하로 제어하는 것이 보다 바람직하며, 15℃ 이하로 제어하는 것이 보다 더 바람직하다.
That is, in order to effectively prevent mixing of the lithium hydroxide anhydride when the wet cake of lithium hydroxide monohydrate is dried, it is preferable to control the drying temperature to 40 ° C or less, more preferably to 20 ° C or less, Or more.

다만, 상기 건조 온도가 지나치게 낮을 경우에는 결정상의 수산화리튬 일수화물의 입계에 존재하는 함수(잔존수)의 동결이 일어나 건조 효율이 급감하게 될 우려가 있다. 따라서, 이를 방지하기 위한 측면에서 수산화리튬 일수화물의 건조시 건조 온도는 0℃ 이상으로 제어하는 것이 바람직하다.
However, when the drying temperature is too low, there is a possibility that the function (residual water) present in the grain boundary of the lithium hydroxide monohydrate of the crystal phase is frozen and the drying efficiency is reduced drastically. Therefore, in order to prevent this, it is preferable to control the drying temperature of the lithium hydroxide monohydrate to 0 ° C or higher.

수산화리튬 Lithium hydroxide 일수화물Monohydrate 습윤 케이크의 1차 및 2차 건조시, 상대 습도 조건 During the primary and secondary drying of the wet cake, relative humidity conditions

본 발명자들의 추가적인 연구 결과, 결정상의 수산화리튬 일수화물을 구성하는 결정수의 탈락은 건조 후기에 대부분 발생하며, 건조 초기에는 대부분 결정상의 수산화리튬 일수화물의 입계에 존재하는 함수(잔존수)만이 탈락되게 된다. 이에, 결정수의 변동을 효과적으로 억제함과 동시에 건조 효율을 향상시키기 위해서는 건조 초기와 후기의 상대 습도 조건을 달리할 필요가 있다.
As a result of further studies conducted by the inventors of the present invention, the crystal water constituting the lithium hydroxide monohydrate of the crystal phase mostly disappeared in the latter stage of drying, and only the function (remaining number) existing in the grain boundaries of the crystal lithium hydroxide monohydrate was mostly eliminated . In order to effectively suppress the fluctuation of the number of crystals and to improve the drying efficiency, it is necessary to change the relative humidity conditions of the initial stage and the latter stage of drying.

먼저, 1차 건조(건조 초기) 시 25% 이하의 상대 습도 하 건조를 실시하는 것이 바람직하다. 여기서, 건조 초기란, 건조 전 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크에 함유된 함수량의 40~50%(중량 기준)가 되는 시점까지를 의미할 수 있다.
First, it is preferable to perform drying under a relative humidity of 25% or less at the time of primary drying (initial stage of drying). Here, the initial drying period may mean up to the time when the moisture content of the lithium hydroxide monohydrate wet cake before drying becomes 40 to 50% (by weight) of the water content contained in the wet cake.

만약, 1차 건조 시 상대 습도가 25%를 초과할 경우 건조 시간이 지나치게 길어져 건조 효율이 지나치게 저하될 우려가 있다. 뿐만 아니라, 건조 중 입성장이 일어나, 입도 균일도 저하에 따른 품질 저하가 야기될 우려가 있다. 한편, 1차 건조 시 상대 습도가 낮을수록 건조 효율 및 품질 향상에 유리하므로 1차 건조 시 상대 습도의 하한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
If the relative humidity exceeds 25% at the time of the first drying, the drying time becomes excessively long and the drying efficiency may be excessively lowered. In addition, there is a fear that grain growth during drying occurs and quality deterioration due to lowering of grain size uniformity may occur. On the other hand, the lower the relative humidity in the primary drying is, the more advantageous is the drying efficiency and the quality improvement, so the lower limit of the relative humidity in the primary drying is not particularly limited.

다음으로, 2차 건조(건조 후기) 시 25% 초과 50% 이하의 상대 습도 하 건조를 실시하는 것이 바람직하고, 30% 이상 50% 이하의 상대 습도 하 건조를 실시하는 것이 보다 바람직하며, 35% 이상 45% 이하의 상대 습도 하 건조를 실시하는 것이 보다 더 바람직하다.
Next, it is preferable to carry out drying under a relative humidity of more than 25% but not more than 50% at the second drying (late stage of drying), more preferably 30% to 50% Or more and 45% or less relative humidity.

만약, 2차 건조 시 상대 습도가 25% 이하일 경우, 건조 비용이 증가할 뿐만 아니라, 결정상의 수산화리튬 일수화물을 구성하는 결정수의 탈락이 야기될 우려가 있다. 반면, 2차 건조 시 상대 습도가 50%를 초과할 경우, 건조 효율이 낮거나, 건조가 충분하게 진행되지 않을 우려가 있다.
If the relative humidity is lower than 25% during the secondary drying, not only the drying cost increases but also the crystal water constituting the lithium hydroxide monohydrate on the crystal phase may be dropped. On the other hand, when the relative humidity exceeds 50% in the secondary drying, the drying efficiency may be low or the drying may not be sufficiently performed.

수산화리튬 Lithium hydroxide 일수화물Monohydrate 습윤 케이크의 1차 및 2차 건조시, 이산화탄소 농도 조건 During the first and second drying of the wet cake, the carbon dioxide concentration condition

수산화리튬 일수화물 습윤 케이크는 이산화탄소와 접촉이 이뤄질 경우, 탄산리튬으로 전환될 수 있다. 이에, 건조시 이산화탄소와의 접촉은 최소화할 필요가 있으며, 일 예에 따르면, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크 건조시 100ppm 이하(0ppm 포함)의 이산화탄소 조건 하 건조하는 것이 바람직하다. 여기서, 1ppm의 이산화탄소 조건이란 건조장치 내 전체 공기의 질량이 1000g이라고 했을 때, 이산화탄소의 질량이 1mg인 것을 의미한다.
The lithium hydroxide monohydrate wet cake may be converted to lithium carbonate when contacted with carbon dioxide. Accordingly, it is necessary to minimize contact with carbon dioxide during drying. According to one example, it is preferable to dry the wet cake of lithium hydroxide monohydrate under a carbon dioxide condition of 100 ppm or less (including 0 ppm). Here, the carbon dioxide condition of 1 ppm means that the mass of carbon dioxide is 1 mg when the mass of total air in the drying apparatus is 1000 g.

이하, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조에 바람직하게 이용할 수 있는 건조장치에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a drying apparatus which can be suitably used for drying the wet cake of lithium hydroxide monohydrate will be described in detail.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조를 위한 건조장치(100)를 개략적으로 나타낸 개략도이다. 도 4의 건조장치는 단지 예시를 위한 것이며, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다.
4 is a schematic diagram that schematically illustrates a drying apparatus 100 for drying a lithium hydroxide monohydrate wet cake in accordance with one embodiment of the present disclosure. The drying apparatus of FIG. 4 is for illustrative purposes only, and the present disclosure is not limited thereto.

수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조를 위한 건조장치(100)는 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(160)가 건조되는 건조부(110); 상기 건조부(110) 내에 위치하고, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(160)를 거치하는 거치대(120); 상기 건조부(110) 내로 건조공기(141)를 주입하는 공기주입부(150); 상기 건조공기(141)가 상기 건조부(110) 내부에서 원활하게 순환하도록 하는 순환팬(130); 및 상기 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(160)로부터 수분을 공급 받은 포화공기(142)의 수분을 제거하여 건조공기(141)로 전환하는 제습부(140);를 포함할 수 있으며, 이외에도 필요에 따라 다른 구성들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
The drying apparatus 100 for drying the lithium hydroxide monohydrate wet cake comprises a drying unit 110 in which the lithium hydroxide monohydrate wet cake 160 is dried; A cradle 120 located within the drying unit 110 for receiving the lithium hydroxide monohydrate wet cake 160; An air injection unit 150 for injecting dry air 141 into the drying unit 110; A circulation fan 130 for circulating the drying air 141 smoothly inside the drying unit 110; And a dehumidifying part 140 for removing moisture of the saturated air 142 supplied with moisture from the lithium hydroxide monohydrate wet cake 160 and converting it into dry air 141. In addition, It is to be understood that other configurations may be further included.

거치대(120)는 건조부(110)의 중심부에 위치할 수 있으며, 건조부(110)의 용량 및 사이즈에 따라 다단의 형태로 배치될 수 있다. 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(160)는 건조부(110)의 일 측에 위치한 건조부 도어(111)를 통하여 건조부 내부로 장입되어 거치대(120) 상에 장착될 수 있다.
The holder 120 may be located at the center of the drying unit 110 and may be disposed in a multi-stage shape according to the capacity and size of the drying unit 110. The lithium hydroxide monohydrate wet cake 160 may be loaded into the drying unit through the drying unit door 111 located on one side of the drying unit 110 and mounted on the mounting platform 120.

건조공기(141)는 공기주입부(150)를 통하여 주입된다. 건조에 앞서, 공기주입부(150)를 통해 건조공기(141)를 주입함과 동시에 환기밸브(112)를 열어 건조부 내부 공기를 외부로 배출함으로써, 건조부 내부를 건조공기(141)로 충진할 수 있다.
The drying air 141 is injected through the air injection unit 150. The drying air is injected through the air injecting unit 150 and the ventilation valve 112 is opened to discharge the air inside the drying unit to the outside to fill the inside of the drying unit with the drying air 141 can do.

일 예에 따르면, 건조공기(141)의 이의 이산화탄소 농도를 조절하기 위하여 공기주입부(150)에는 이산화탄소 필터(151)가 설치되어 있을 수 있다.
According to an example, a carbon dioxide filter 151 may be installed in the air injection unit 150 to control the carbon dioxide concentration of the dry air 141.

공기주입부(150)를 통해 주입된 건조공기(141)는 가스분배기(131)를 통해 건조부(110) 내부에 고루 분산될 수 있다.
The dry air 141 injected through the air injecting unit 150 can be uniformly dispersed in the drying unit 110 through the gas distributor 131.

가스분배기(131)를 통해 분산된 건조공기(141)는 순환팬(130)을 통하여 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(160)를 통과하여 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(160) 내부의 수분을 흡수하고 포화공기(142)로 전환될 수 있다.
The dry air 141 dispersed through the gas distributor 131 passes through the lithium hydroxide monohydrate wet cake 160 through the circulation fan 130 and absorbs moisture in the lithium hydroxide monohydrate wet cake 160 and is saturated Air 142 as shown in FIG.

포화공기(142)는 제습부(140)로 주입되고, 주입된 포화공기(142)는 제습부(140)를 통해 건조공기(141)와 응축수(143)로 분리될 수 있다. 이러한 제습부(140)는 건조부(110)의 하부에 위치할 수 있다.
The saturated air 142 is injected into the dehumidifying part 140 and the injected saturated air 142 can be separated into the drying air 141 and the condensed water 143 through the dehumidifying part 140. The dehumidifying part 140 may be located below the drying part 110.

응축수(143)는 외부로 배출되며, 건조공기(141)은 가스분배기(131)를 통해 건조부(110) 내부로 다시 순환될 수 있다. 이때, 손실된 건조공기(141)는 공기주입부(150)로부터 보충될 수 있다.
The condensed water 143 is discharged to the outside and the dry air 141 can be circulated back into the drying unit 110 through the gas distributor 131. At this time, the lost dry air 141 can be replenished from the air injection unit 150.

이하, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 준비하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of preparing a wet cake of lithium hydroxide monohydrate will be described in detail.

본 개시에서는 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 준비하는 구체적인 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 제한되지 않는 한가지 예를 들자면, 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 준비하는 단계는, 수산화리튬 수용액을 준비하는 단계; 상기 수산화리튬 수용액을 농축시키는 단계; 상기 농축된 수산화리튬 수용액을 100℃ 미만의 온도에서 결정화하여 수산화리튬 일수화물 결정을 얻는 단계; 및 상기 수산화리튬 일수화물 결정을 고액 분리하여 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.
In the present disclosure, a specific method for preparing the lithium hydroxide monohydrate wet cake is not particularly limited, but for example, preparing the wet cake of lithium hydroxide monohydrate may include preparing an aqueous solution of lithium hydroxide; Concentrating the aqueous lithium hydroxide solution; Crystallizing the concentrated lithium hydroxide aqueous solution at a temperature lower than 100 캜 to obtain a lithium hydroxide monohydrate crystal; And separating the lithium hydroxide monohydrate crystals by solid-liquid separation to obtain a wet cake of lithium hydroxide monohydrate.

(1) 수산화리튬 수용액을 준비하는 단계
(1) preparing a lithium hydroxide aqueous solution

먼저, 수산화리튬 수용액을 준비한다.First, an aqueous solution of lithium hydroxide is prepared.

본 개시의 일 실시 예에 따르면, 상기 수산화리튬 수용액을 준비하는 단계는, 인산리튬을 준비하는 단계; 상기 인산리튬을 1가 산(HX, X는 상기 1가 산의 짝염기를 의미함)에 용해시키는 단계; 1가 이온 선택형 전기투석장치를 이용하여, 상기 1가 산에 용해된 인산리튬으로부터 리튬염(LiX) 수용액을 수득하는 단계; 및 바이폴라 전기투석장치를 이용하여, 상기 리튬염(LiX) 수용액으로부터 수산화리튬 수용액을 수득하는 단계;를 포함할 수 있다.
According to one embodiment of the present disclosure, the step of preparing the lithium hydroxide aqueous solution comprises: preparing lithium phosphate; Dissolving the lithium phosphate in a monovalent acid (HX, wherein X represents a conjugated base of the monovalent acid); Obtaining a lithium salt (LiX) aqueous solution from lithium phosphate dissolved in the monovalent acid, using a monovalent ion selective electrodialysis apparatus; And obtaining a lithium hydroxide aqueous solution from the lithium salt (LiX) aqueous solution using a bipolar electrodialysis device.

인산리튬은, 리튬 함유 용액(예를 들면, 해양에서 용존하는 리튬을 추출한 용액, 폐리튬전지를 재활용하는 공정에서 발생한 용액, 리튬 광석을 침출시킨 용액, 염수, 리튬함유 온천수, 리튬함유 지하수, 리튬함유 간수 등)을 준비한 후, 상기 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 상기 용존 리튬을 인산리튬으로 석출시킴으로써, 수득될 수 있다.
Lithium phosphate is a solution containing a lithium-containing solution (for example, a solution obtained by extracting lithium dissolved in the ocean, a solution generated in the process of recycling a spent lithium battery, a solution obtained by leaching lithium ore, brine, a lithium-containing spring water, Containing solution, etc.), and then introducing a phosphorus supplying material into the lithium-containing solution to precipitate the dissolved lithium into lithium phosphate.

상기 리튬 함유 용액에 포함된 일반적인 성분들은 Li+, Na+, K+, Ca2 +, Mg2 +, Cl-, SO4 2 - 등이 있다. 그런데, 본 발명의 구현예들에 따른 염화리튬 일수화물 습윤 케이크의 제조 공정에서는 상기 Li+을 제외한 모든 성분들은 불순물이라 할 수 있으며, 이에 따라, 이러한 불순물들은 미리 제거할 필요가 있다.
Typical ingredients included in the lithium-containing solution are Li +, Na +, K + , Ca 2 +, Mg 2 +, Cl - and the like -, SO 4 2. However, in the production process of the lithium chloride monohydrate wet cake according to the embodiments of the present invention, all components other than Li + are impurities, and therefore, these impurities must be removed in advance.

특히, 상기 불순물 중에서도 Ca2 + 및 Mg2 +와 같은 2가 이온은, 열수 세정에 의하더라도 용해도가 낮아 제거하기 어려운 성분에 해당될 뿐만 아니라, 후술되는 바이폴라 전기투석장치에서 양이온 선택형 투석막의 표면에 석출되어 막 오염을 유발할 수 있기 때문에, 상기 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하기에 앞서 미리 제거함이 바람직하다.
Particularly, among the above impurities, divalent ions such as Ca 2+ and Mg 2 + are not only components that are difficult to remove due to their low solubility due to hot water cleaning, but also have a problem in that they are not easily removed on the surface of the cation- It is preferable that the lithium-containing solution is removed before the phosphorus-supplying substance is introduced.

상기 Ca2 + 및 상기 Mg2 +의 제거 방법은, 특별히 한정되지 않으나, 하기 반응식 1 내지 3 등을 이용하는 것일 수 있다.The method of removing Ca 2 + and Mg 2 + is not particularly limited, but may be one using the following Reaction Schemes 1 to 3.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Ca2 + + 2NaOH → 2Na+ + Ca(OH)2(↓), Mg2 + + 2NaOH → 2Na2 + + Mg(OH)2(↓) Ca 2 + + 2NaOH → 2Na + + Ca (OH) 2 (↓), Mg 2 + + 2NaOH → 2Na 2 + + Mg (OH) 2 (↓)

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Ca2 + + 2Na2CO3 → 2Na+ + CaCO3(↓), Mg2 + + 2Na2CO3 → 2Na2 + + MgCO3(↓)Ca 2 + + 2Na 2 CO 3 - > 2Na + + CaCO 3 (↓), Mg 2 + + 2Na 2 CO 3 - > 2Na 2 + + MgCO 3

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Ca2 + + 2Na2SO4 → 2Na+ + CaSO4(↓), Mg2 + + 2Na2SO4 → 2Na2 + + MgSO4(↓)
Ca 2 + + 2Na 2 SO 4 ? 2Na + + CaSO 4 (↓), Mg 2 + + 2Na 2 SO 4 ? 2Na 2 + + MgSO 4 (↓)

상기 반응식 1 내지 3을 고려하면, 상기 리튬 함유 용액에 NaOH, Na2CO3, Na2SO4 등을 적정하게 투입함으로써 상기 리튬 함유 용액에 함유된 Ca2 + 및 Mg2 +를 Ca(OH)2, Mg(OH)2, CaCO3, MgCO3, CaSO4 , MgSO4 등으로 석출시킬 수 있다.
When Ca 2 + and Mg 2 + contained in the lithium-containing solution are adjusted to Ca (OH) 2 by appropriately adding NaOH, Na 2 CO 3 , Na 2 SO 4, etc. to the lithium- 2 , Mg (OH) 2 , CaCO 3 , MgCO 3 , CaSO 4 , MgSO 4 and the like.

상기 Ca2 +, Mg2 +를 선택적으로 분리하여 제거한 리튬 함유 용액에는 Li+, Na+, K+, Cl-가 잔류하게 된다. 여기에 인 공급 물질을 투입한 다음 pH를 적절하게 조절하면, 인산리튬을 수득할 수 있다.
Li + , Na + , K + and Cl - remain in the lithium-containing solution in which Ca 2 + and Mg 2 + are selectively removed. When the phosphorus feed material is added thereto and the pH is adjusted appropriately, lithium phosphate can be obtained.

상기 인 공급 물질의 예로는, 인산(H3PO4) 등을 들 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서는, 원료 비용을 절감하면서도 환경 오염을 방지하기 위하여, 후술할 바와 같이, 인산리튬을 리튬염(LiX, X는 1가 산의 짝염기를 의미함)으로 전환하는 공정에서 부산물로 생성되는 인산 수용액을 재활용하여 상기 인 공급 물질로 사용할 수 있다.
Examples of the phosphorus-supplying material include phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and the like. In one embodiment of the present invention, in the step of converting lithium phosphate into a lithium salt (LiX, wherein X represents a conjugated base of monovalent acid) in order to reduce environmental pollution while reducing raw material costs, Can be recycled and used as the phosphorus-supplying material.

이후, 선택적으로, 상기 인산리튬을 증류수를 이용하여 세척할 수 있다. 이는 수득된 인산리튬에 잔류하는 Li+, Na+, K+, Cl- 등을 제거하여 인산리튬의 순도를 향상시키기 위함이다.
Thereafter, optionally, the lithium phosphate can be washed with distilled water. This is to improve the purity of lithium phosphate by removing Li + , Na + , K + , Cl - and the like remaining in the obtained lithium phosphate.

이후, 리튬이 고농도로 농축된 리튬염을 수득하면서도, 상기 리튬염과 별도로 인산을 회수하여 재활용하기 위하여, 상기 인산리튬을 1가 산(HX, X는 1가 산의 짝염기를 의미함)에 용해시킨 뒤, 이를 1가 이온 선택형 전기투석장치에 물과 함께 투입하여 리튬염(LiX) 수용액 및 인산 수용액으로 분리한다.
Thereafter, in order to recover the lithium salt separately from the lithium salt and to recycle the lithium salt separately, the lithium phosphate is dissolved in a monovalent acid (HX, where X represents a monovalent acid addition base) , And the resulting solution is added to a monovalent ion-selective electrodialysis apparatus together with water to separate into a lithium salt (LiX) aqueous solution and an aqueous phosphoric acid solution.

이때, 상기 1가 산에 용해된 인산리튬의 리튬 이온 농도는 1~5g/L로 제어함이 바람직하다. 이는 전기투석 시에 발생할 수 있는 스케일(Scale) 발생 및 파울링(Fouling) 발생 등을 억제하기 위함으로, 보다 구체적으로는, 상기 리튬 이온 농도가 1g/L 미만인 경우 전기투석 처리 용량이 커져 설비비가 과도하게 증가될 수 있으며, 5g/L를 초과할 경우 불순물이 함께 과량 용해되어 전기투석 공정에서 파울링이 발생할 수 있다.
At this time, the lithium ion concentration of the lithium phosphate dissolved in the monovalent acid is preferably controlled to 1 to 5 g / L. This is to suppress the occurrence of scales and fouling that may occur during electrodialysis. More specifically, when the lithium ion concentration is less than 1 g / L, the electrodialysis treatment capacity becomes large, If it exceeds 5 g / L, excessive impurities may be dissolved together and fouling may occur in the electrodialysis process.

한편, 1가 산에 용해된 인산리튬 내 Ca2 + 및 Mg2 +와 같은 2가 양이온이 다량 포함되어 있을 경우, 수산화칼슘, 수산화마그네슘과 같은 침전물이 다량 발생하여 전기투석 막오염이 발생하거나, 전기투석 효율이 저감될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 1가 산에 용해된 인산리튬 내 Ca2 + 및 Mg2 +와 같은 2가 양이온의 농도의 합은 20mg/L 이하로 제어함이 바람직하다.
On the other hand, when a large amount of divalent cations such as Ca 2 + and Mg 2 + in lithium phosphate dissolved in monovalent acid are contained, a large amount of precipitates such as calcium hydroxide and magnesium hydroxide are generated, Dialysis efficiency can be reduced. In order to prevent this, the sum of the concentration of divalent cations, such as the one that the lithium phosphate in the acid soluble Ca 2 + and Mg + 2 is preferably also controlled to less than 20mg / L.

상기 1가 산(monobasic acid)의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 염산(HCl), 질산(HNO3), 불산(HF) 및 브롬산(HBr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으나, 경제성을 고려할 때, 염산(HCl)인 것이 보다 바람직하다.
The monovalent acids of (monobasic acid) is not particularly restricted but includes, for example, hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), hydrofluoric acid one or more member selected from the group consisting of (HF) and hydrobromic acid (HBr) However, considering economy, hydrochloric acid (HCl) is more preferable.

도 5는 1가 이온 선택형 전기투석장치(200)를 개략적으로 나타낸 개략도이다. 도 4를 참조하면, 상기 1가 이온 선택형 전기투석장치(200)에는, 1가 양이온 및 1가 음이온만을 각각 선택적으로 투과시키는 1가 양이온 선택형 투석막(240) 및 1가 음이온 선택형 투석막(230)이 양극셀과 음극셀 사이에 배치되어 있을 수 있다. 여기서 양극셀은 양극(260)과 양극 분리막(250)을 포함하고, 음극 셀은 음극(210)과 음극 분리막(220)을 포함하며, 양극(260)과 양극 분리막(250) 사이 및 음극(210)과 음극 분리막(220) 사이에는 전극액이 투입될 수 있다.
5 is a schematic view schematically showing the monovalent ion-selective electrodialysis device 200. Fig. 4, the monovalent ion-selective electrodialyzer 200 includes a monovalent cation-selective membrane 240 and a monovalent anion-selective membrane 230 that selectively transmit monovalent cation and monovalent anion, respectively, And may be disposed between the anode cell and the cathode cell. The anode cell includes a cathode 260 and a cathode separator 250. The cathode cell includes a cathode 210 and a cathode separator 220. The anode 260 includes a cathode separator 250 and a cathode 210 And the negative electrode separator 220. The negative electrode separator 220 may be formed of a non-aqueous electrolyte.

상기 인산리튬을 1가 산에 용해시킨 후, 이를 상기 양극셀의 양극 분리막(250)과 상기 1가 양이온 선택형 투석막(240) 사이, 및 상기 음극셀의 음극 분리막(220)과 상기 1가 음이온 선택형 투석막(230) 사이에 각각 투입하고, 상기 1가 양이온 선택형 투석막(240) 및 상기 1가 음이온 선택형 투석막(230) 사이에 물을 투입하여 전기 투석을 준비할 수 있다.
After the lithium phosphate is dissolved in monovalent acid, the lithium phosphate is separated from the anode separator 250 of the anode cell and the monovalent cation-selective membrane 240, and the anode separator 220 of the cathode cell and the monovalent anion- And the dialysis membrane 230. Water can be injected between the monovalent cation-selective membrane 240 and the monovalent anion-selective dialysis membrane 230 to prepare electrodialysis.

상기 음극셀 및 상기 양극셀에 각각 투입되는 전극액은 황산리튬(Li2SO4), 수산화리튬(LiOH), 인산이수소리튬(LiH2PO4), 인산(H3PO4) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 전극액을 포함하는 것일 수 있다. 이러한 전극액은 순환하면서 각 셀에서 전자의 이동을 원활하게 한다.
(Li 2 SO 4 ), lithium hydroxide (LiOH), lithium dihydrogenphosphate (LiH 2 PO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), and an electrolyte solution of these And a combination of electrode solutions selected from the group consisting of combinations thereof. This electrode solution circulates and smoothes the movement of electrons in each cell.

이때, 상기 전극액의 농도는, 0.1 내지 20 중량%일 수 있다. 또한, 상기 전극액의 전기 전도도는, 10 내지 100 ㎳/㎝일 수 있다. 구체적으로, 상기 전극액의 전기 전도도는, 상기 전극액의 농도와 비례한다. 다만, 상기 "비례"의 의미는, 반드시 정비례함을 의미하는 것은 아니고, 대체로 상기 전극액의 농도가 증가할수록 전기 전도도 역시 증가하는 경향이 있음을 의미한다.
At this time, the concentration of the electrode solution may be 0.1 to 20 wt%. The electrical conductivity of the electrode solution may be 10 to 100 ms / cm. Specifically, the electrical conductivity of the electrode solution is proportional to the concentration of the electrode solution. However, the meaning of the term "proportional" does not necessarily mean that it is in direct proportion, but generally means that the electric conductivity also tends to increase as the concentration of the electrode solution increases.

이와 관련하여, 상기 1가 이온 선택형 전기투석장치(200) 내부에서 이온의 이동을 원활히 할 필요가 있으며, 이를 위해 상기 전극액의 농도 및 전기 전도도는 각각 일정한 값 이상일 필요가 있다.
In this regard, it is necessary to facilitate the movement of ions within the monovalent ion-selective electrodialyzer 200. For this purpose, the concentration and the electric conductivity of the electrode solution must be equal to or greater than a predetermined value.

그러나, 상기 전극액의 농도 및 전기 전도도가 각각 지나치게 높아질 경우, 오히려 상기 1가 이온 선택형 전기투석장치(200) 내부에서 이온이 이동하는 속도가 느려지며, 전기 저항이 발생하여 전압 상승, 전류 감소, 전류 효율 감소, 전력비 상승 등을 유발하게 된다.
However, when the concentration and the electrical conductivity of the electrode solution are excessively high, the rate at which the ions move within the monovalent ion-selective electrodialyzer 200 is lowered, and electrical resistance is generated to increase the voltage, The current efficiency is reduced, and the power ratio is increased.

보다 구체적으로, 상기 전극액의 농도 및 전기 전도도가 각각 지나치게 높아질 경우, 상기 1가 이온 선택형 전기투석장치(200)에 투입되는 각 용액(즉, 상기 산에 용해된 인산 리튬 및 상기 물)과의 농도 격차가 커질 수 있고, 이러한 농도차로 인해 확산력이 발생하며, 상기 확산력은 당초 목적하던 이온의 이동 방향과는 반대 방향으로 작용되기 때문이다.
More specifically, when the concentration and the electric conductivity of the electrode solution become excessively high, the concentration of each solution (that is, the lithium phosphate and the water dissolved in the acid) charged into the monovalent ion-selective electrodialyzer 200 The concentration difference can be increased, and the diffusion force is generated due to such a difference in concentration, and the diffusion force acts in a direction opposite to the originally intended movement direction of the ions.

이를 종합적으로 고려하여, 상기 전극액의 농도는 0.1중량% 내지 20 중량%일 필요가 있고, 전기 전도도는 10ms/cm 내지 100㎳/㎝일 필요가 있다.
Taking this into consideration, it is necessary that the concentration of the electrode solution should be 0.1 wt% to 20 wt%, and the electric conductivity should be 10 ms / cm to 100 ms / cm.

한편, 상기 1가 산에 용해된 인산리튬 및 상기 물이 투입된 1가 이온 선택형 전기투석장치(200)에 전류를 인가하면, 전기 영동 효과에 의하여 상기 양극(260) 쪽으로는 음이온이 이동하고, 상기 음극(210) 쪽으로는 양이온이 이동하게 된다.
On the other hand, when current is applied to the lithium phosphate dissolved in the monovalent acid and the monovalent ion-selective electrodialyzer 200 into which the water is introduced, the anion moves toward the anode 260 due to the electrophoresis effect, And the positive ions move toward the cathode 210.

구체적으로, 상기 산에 용해된 인산리튬 내 인산리튬 및 1가 산은 다음의 반응식 4에 나타낸 바와 같이 반응하며, 결국 상기 전기 영동 효과에 의하여 이동하는 이온들은 Li+, X-, PO4 3 -, H+ 등이다.Specifically, lithium phosphate and monovalent acid in lithium phosphate dissolved in the acid reacts as shown in the following Reaction Scheme 4. As a result, the ions migrating due to the electrophoretic effect are Li + , X - , PO 4 3 - H + .

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

Li3PO4 + 3HX → H3PO4 +3LiX
Li 3 PO 4 + 3HX -> H 3 PO 4 + 3LiX

이때, 상기 음이온들 중 1가 이온인 X- 이온만 상기 1가 음이온 선택형 투석막(230)을 투과할 수 있으며, 인산 이온은 투과하지 못한다. 또한, 1가 양이온인 리튬 이온은 상기 X- 이온과는 반대 방향으로 상기 1가 양이온 선택형 투석막(240)을 투과할 수 있다.
At this time, only the X-ion, which is a monovalent ion among the anions, can permeate the monovalent anion-selective membrane 230, and phosphate ions can not permeate. Also, the lithium ion, which is a monovalent cation, can penetrate the monovalent cation-selective membrane 240 in a direction opposite to the X-ion.

이에 따라, 상기 1가 양이온 선택형 투석막(240) 및 상기 1가 음이온 선택형 투석막(230) 사이에는, 상기 X- 이온과 함께 상기 리튬 이온이 연속적으로 농축되어 리튬염(LiX) 수용액으로 만들어질 수 있다. 한편, 상기 양극셀의 양극분리막(250)과 상기 1가 양이온 선택형 투석막(240) 사이, 및 상기 음극셀의 음극분리막(220)과 상기 1가 음이온 선택형 투석막(230) 사이에 잔류하는 상기 산에 용해된 인산리튬 내 인산 이온 및 염산 이온이 농축되어, 인산 수용액으로 만들어진다.
Accordingly, the lithium ion can be continuously concentrated together with the X-ion between the monovalent cation-selective membrane 240 and the monovalent anion-selective dialysis membrane 230 to form a lithium salt (LiX) aqueous solution . On the other hand, in the case where the anode separator 250 of the anode cell and the monovalent cation selective membrane 240 and the acid remaining between the cathode separator 220 of the cathode cell and the monovalent anion- The dissolved phosphoric acid ions and hydrochloric acid ions in lithium phosphate are concentrated and made into an aqueous solution of phosphoric acid.

이에 따라, 상기 리튬염(LiX) 수용액은 상기 1가 양이온 선택형 투석막(240) 및 상기 1가 음이온 선택형 투석막(230) 사이에서 회수하고, 상기 인산 수용액은 상기 양극셀의 양극 분리막(250)과 상기 1가 양이온 선택형 투석막(240) 사이, 및 상기 음극셀의 음극 분리막(220)과 상기 1가 음이온 선택형 투석막(230) 사이에서 회수할 수 있다.
Accordingly, the lithium salt (LiX) aqueous solution is recovered between the monovalent cation-selective membrane 240 and the monovalent anion-selective dialysis membrane 230, and the aqueous phosphoric acid solution is separated from the anode separation membrane 250 of the anode cell, 1 can be recovered between the cation-selective membrane 240 and between the cathode separator 220 of the cathode cell and the monovalent anion-selective dialysis membrane 230.

결과적으로는, 상기 인산리튬을 원료 물질로 하고, 상기 1가 이온 선택형 전기투석장치(200)를 사용하면, 리튬이 고농도로 농축된 리튬염(LiX) 수용액이 제조되며, 이와 동시에 생성되는 인산 수용액과는 효과적으로 분리될 수 있다.
As a result, when the lithium phosphate is used as a raw material and the monovalent ion-selective electrodialyzer 200 is used, an aqueous solution of lithium salt (LiX) in which lithium is concentrated at a high concentration is produced, and an aqueous solution of phosphoric acid Can be effectively separated.

이때, 상기 인산 수용액의 농도는 0.1 내지 3.0 M 일 수 있다. 구체적으로, 상기 인산 수용액을 회수하여 재사용하기 위해, 그 농도가 0.1 M 이상으로 확보될 필요가 있다. 다만, 3.0 M 을 초과하는 농도의 인산 수용액을 재사용할 경우, 농도차에 의한 확산력이 발생하여 전압 상승, 전류 감소, 전류 효율 감소, 전력비 상승을 유발하게 되므로, 상기 인산 수용액은 3.0 M 이하로 회수할 필요가 있다.
At this time, the concentration of the aqueous phosphoric acid solution may be 0.1 to 3.0 M. Specifically, in order to recover and reuse the aqueous solution of phosphoric acid, its concentration needs to be secured at 0.1 M or more. However, when the aqueous solution of phosphoric acid having a concentration exceeding 3.0 M is reused, a diffusing force due to the concentration difference is generated to cause voltage rise, current decrease, current efficiency decrease, and power ratio increase. Needs to be.

이 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 인산 수용액은 회수되어 상기 인산 리튬 제조 공정의 인 공급 물질로 재 이용될 수 있다.
In this case, as described above, the aqueous phosphoric acid solution can be recovered and reused as a phosphorus supply material in the lithium phosphate manufacturing process.

또한, 상기 인산 수용액으로부터 분리된 상기 리튬염(LiX) 수용액은, 수산화리튬 수용액으로 전환하기 위한 원료 물질로 사용할 수 있다.
The lithium salt (LiX) aqueous solution separated from the aqueous phosphoric acid solution may be used as a raw material for conversion to an aqueous solution of lithium hydroxide.

이후, 바이폴라 전기투석장치를 이용해, 상기 리튬염(LiX) 수용액으로부터 수산화리튬 수용액을 수득한다.
Thereafter, a lithium hydroxide aqueous solution is obtained from the lithium salt (LiX) aqueous solution using a bipolar electrodialysis apparatus.

도 6은 바이폴라 전기투석장치(300)를 개략적으로 나타낸 개략도이다. 도 6을 참조하면, 상기 바이폴라 전기투석장치(300)는 양극(310)이 포함된 양극셀, 제1 바이폴라막(320), 음이온 선택형 투석막(330), 양이온 선택형 투석막(340), 제2 바이폴라막(350), 음극(360)이 포함된 음극셀이 순서대로 배치된 것일 수 있다.
6 is a schematic view schematically showing a bipolar electrodialyser 300. Fig. 6, the bipolar electrodialyzer 300 includes a bipolar cell including the anode 310, a first bipolar membrane 320, an anion-selective membrane 330, a cation-selective membrane 340, The cathode 350 including the cathode 350, and the cathode cell including the cathode 360 may be arranged in order.

이러한 바이폴라 전기투석장치(300)에 대해, 상기 리튬염(LiX) 수용액을 상기 음이온 선택형 투석막(330)과 상기 양이온 선택형 투석막(340) 사이에 투입하고, 물을 상기 제1 바이폴라막(320)과 상기 음이온 선택형 투석막(330) 사이, 및 상기 제2 바이폴라막(350)과 상기 양이온 선택형 투석막(340) 사이에 각각 투입하여 바이폴라 전기 투석을 준비할 수 있다.
The lithium salt (LiX) aqueous solution is introduced into the bipolar electrodialyzer 300 between the anion selective dialysis membrane 330 and the cation-selective dialysis membrane 340, water is supplied to the first bipolar membrane 320, Bipolar electrodialysis can be prepared by charging the anion-selective-type dialysis membrane 330 and between the second bipolar membrane 350 and the cation-selective dialysis membrane 340, respectively.

이처럼 상기 리튬염(LiX) 수용액 및 상기 물이 투입되는 바이폴라 전기투석장치에 전기를 인가하면, 상기 각 바이폴라막에서 상기 농축액인 물의 가수분해가 일어나고, 상기 리튬염(LiX) 수용액 내 양이온 및 음이온은 전기 영동 효과에 의하여 각각 상기 음극(360) 및 상기 양극(310) 쪽으로 이동하게 된다.
When electricity is applied to the lithium salt (LiX) aqueous solution and the bipolar electrodialyser into which the water is introduced, hydrolysis of water as the concentrate occurs in each of the bipolar membranes, and cations and anions in the lithium salt (LiX) And are moved toward the cathode 360 and the anode 310 by the electrophoretic effect.

이때, 상기 바이폴라 전기투석장치에 투입되는 상기 물의 중량에 대한 상기 리튬염(LiX) 수용액의 중량의 비는 2 내지 20일 수 있다. 여기서, 상기 물의 투입량은, 상기 제1 바이폴라막(320)과 상기 음이온 선택형 투석막(330) 사이, 및 상기 제2 바이폴라막(350)과 상기 양이온 선택형 투석막(340) 사이에 각각 투입되는 물의 투입량을 의미한다.
At this time, the ratio of the weight of the lithium salt (LiX) aqueous solution to the weight of the water introduced into the bipolar electrodialyser may be 2 to 20. Here, the amount of the water to be supplied is set so that the amount of water charged between the first bipolar membrane 320 and the anion selective permeability membrane 330 and between the second bipolar membrane 350 and the cation selective membrane 340 is it means.

만약 상기 물의 투입량이 상기 범위 미만의 소량일 경우, 수득되는 리튬염(LiX) 수용액의 농도가 지나치게 높아지며, 농도차에 의한 확산력이 발생하여 전압 상승, 전류 감소, 전류 효율 감소, 전력비 상승 등을 유발하게 된다.
If the amount of water is smaller than the above range, the concentration of the obtained lithium salt (LiX) aqueous solution becomes excessively high, and a diffusion force due to the concentration difference is generated to cause a rise in voltage, a decrease in current, a decrease in current efficiency, .

이와 달리, 상기 물의 투입량이 상기 범위 초과의 과량일 경우, 수득되는 리튬염(LiX) 수용액의 농도가 지나치게 낮아지며, 이를 이용하여 수산화리튬 및 탄산리튬을 제조하기 위해서는 추가적인 농축 공정이 필요하며, 에너지 비용이 발생하게 된다.
Alternatively, when the amount of water is excessive, the concentration of the obtained lithium salt (LiX) aqueous solution becomes excessively low. Further, in order to prepare lithium hydroxide and lithium carbonate using this, an additional concentration step is required. .

여기서 본 발명의 실시예에서 사용한 물은 불순물을 포함하지 않는 순수가 바람직하며, 이러한 순수는 증류수를 포함하고, 이온교환수가 보다 바람직하다.
Here, the water used in the embodiment of the present invention is preferably pure water containing no impurities, and this pure water contains distilled water and is more preferable to ion exchange water.

상기 제2 바이폴라막(350)에서 발생된 수산화 이온 및 상기 이동된 리튬 이온이 상기 양이온 선택형 투석막(340)과 상기 제2 바이폴라막(350) 사이에서 농축되어, 수산화리튬 수용액으로 만들어질 수 있다. 또한, 상기 제1 바이폴라막(320)에서 발생된 수소 이온 및 상기 이동된 1가 산의 짝염기(X-)가 상기 음이온 선택형 투석막(330)과 상기 제1 바이폴라막(320) 사이에서 농축되어, 1가 산(HX) 수용액으로 만들어질 수 있다.
The hydroxide ions generated in the second bipolar membrane 350 and the transferred lithium ions may be concentrated between the cation selective membrane 340 and the second bipolar membrane 350 to form a lithium hydroxide aqueous solution. Also, the hydrogen ions generated in the first bipolar membrane 320 and the conjugated base (X - ) of the transferred monovalent acid are concentrated between the anion selective membrane 330 and the first bipolar membrane 320, Monohydric acid (HX) solution.

이에 따라, 상기 수산화리튬 수용액은 상기 제2 바이폴라막(350)과 상기 양이온 선택형 투석막(340) 사이에서 회수되고, 상기 1가 산(HX) 수용액은 상기 제1 바이폴라막(320)과 음이온 선택형 투석막(330) 사이에서 회수할 수 있다.
Accordingly, the aqueous solution of lithium hydroxide is recovered between the second bipolar membrane 350 and the cation-selective membrane 340, and the aqueous solution of monovalent acid (HX) is separated from the first bipolar membrane 320 and the anion- (Not shown).

결과적으로는, 상기 염화리튬 수용액을 원료 물질로 하고, 상기 바이폴라 전기투석장치(300)를 사용하면, 리튬이 고농도로 농축된 수산화리튬 수용액이 제조되며, 이와 동시에 생성되는 1가 산(HX) 수용액과는 효과적으로 분리될 수 있다.
As a result, when the lithium chloride aqueous solution is used as a raw material and the bipolar electrodialyzer 300 is used, a lithium hydroxide aqueous solution in which lithium is concentrated at a high concentration is produced, and a monovalent acid (HX) aqueous solution Can be effectively separated.

이때의 화학 반응을 종합하여 나타내면 하기 반응식 5와 같다.The chemical reaction at this time can be summarized as shown in the following reaction formula (5).

[반응식 5] [Reaction Scheme 5]

LiX+ H2O → LiOH + HX
LiX + H 2 O → LiOH + HX

이때, 상기 1가 산 수용액의 농도는 0.05M 내지 3.0M 일 수 있다. 구체적으로, 상기 1가 산 수용액을 회수하여 재사용하기 위해, 그 농도가 0.05M 이상으로 확보될 필요가 있다. 다만, 3.0 M 을 초과하는 농도의 1가 산 수용액을 재사용할 경우, 농도차에 의한 확산력이 발생하여 전압 상승, 전류 감소, 전류 효율 감소, 전력비 상승을 유발하게 되므로, 상기 1가 산 수용액은 3.0 M 이하로 회수할 필요가 있다.
At this time, the concentration of the monovalent acid aqueous solution may be 0.05M to 3.0M. Specifically, in order to recover and reuse the monovalent acid aqueous solution, its concentration needs to be secured to 0.05M or more. However, when the monovalent acid aqueous solution having a concentration exceeding 3.0 M is reused, a diffusing force due to the concentration difference is generated to cause a rise in voltage, a decrease in current, a decrease in current efficiency and an increase in power ratio. M or less.

상기 1가 산 수용액은 상기 인산리튬을 산에 용해시키는 단계의 1가 산의 전부 또는 일부로 이용될 수 있다.
The monovalent acid aqueous solution may be used as all or a part of the monovalent acid in the step of dissolving lithium phosphate in an acid.

아울러, 상기 수산화리튬 수용액은, 필요에 따라, 후술할 농축 공정을 거쳐 농축액으로 회수하거나, 진공 증발법으로 농축하여 결정화한 뒤 스팀 건조기로 건조하여 분말의 형태로 회수하거나, 탄산리튬을 제조하기 위한 원료 물질로 사용할 수 있다.
The lithium hydroxide aqueous solution may be recovered as a concentrated solution through a concentrating step described later or may be crystallized by concentration by a vacuum evaporation method and then dried in a steam drier to recover in the form of powder, It can be used as raw material.

(2) 수산화리튬 수용액을 농축하는 단계
(2) Concentrating the lithium hydroxide aqueous solution

이후, 상기 수산화리튬 수용액을 농축한다. 이 경우, 제한되지 않는 한가지 예를 들자면, 상기 수산화리튬 수용액의 농축은 일반 이온 선택형 전기투석장치에 의해 이뤄질 수 있다.
Thereafter, the lithium hydroxide aqueous solution is concentrated. In this case, enrichment of the lithium hydroxide aqueous solution can be achieved by a general ion-selective electrodialysis device, for example, but not limited to.

도 7은 일반 이온 선택형 전기투석장치(400)를 개략적으로 나타낸 개략도이다. 도 7을 참조하면, 상기 일반 이온 선택형 전기투석장치(400)에는, 양이온 및 음이온만을 각각 선택적으로 투과시키는 양이온 선택형 투석막(440) 및 음이온 선택형 투석막(430)이 양극셀과 음극셀 사이에 배치되어 있을 수 있다. 여기서 양극셀은 양극(460)과 양극 분리막(450)을 포함하고, 음극 셀은 음극(410)과 음극 분리막(420)을 포함하며, 양극(460)과 양극 분리막(450) 사이 및 음극(410)과 음극 분리막(420) 사이에는 전극액이 투입될 수 있다.
FIG. 7 is a schematic view schematically showing a general ion-selective electrodialysis apparatus 400. FIG. 7, in the general ion-selective electrodialyser 400, a cation-selective membrane 440 and an anion-selective membrane 430, which selectively transmit only positive ions and anions, respectively, are disposed between the anode and cathode cells Can be. The cathode cell includes a cathode 460 and a cathode separator 450. The cathode cell includes a cathode 410 and a cathode separator 420. The cathode 460 includes a cathode separator 450 and a cathode 410 And the cathode separator 420. The electrode separator 420 may be formed of the same material.

상기 수산화리튬 수용액을 상기 양극셀의 양극 분리막(450)과 상기 양이온 선택형 투석막(440) 사이, 및 상기 음극셀의 음극 분리막(420)과 상기 음이온 선택형 투석막(430) 사이에 각각 투입하고, 상기 양이온 선택형 투석막(440) 및 상기 음이온 선택형 투석막(430) 사이에 물 또는 별도 준비된 수산화리튬 수용액을 투입하여 전기 투석을 준비할 수 있다.
The lithium hydroxide aqueous solution is introduced between the cathode separator 450 of the anode cell and the cation selective membrane 440 and between the anode separator 420 of the cathode cell and the anion selective membrane 430, Electrodialysis can be prepared by injecting water or a separately prepared lithium hydroxide aqueous solution between the selective dialysis membrane 440 and the anion selective dialysis membrane 430.

이때, 상기 양이온 선택형 투석막(440) 및 상기 음이온 선택형 투석막(430) 사이에 물이 아닌 별도 준비된 수산화리튬 수용액을 투입할 경우, 농축 시간을 보다 단축시킬 수 있고, 농축도를 보다 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
At this time, when an aqueous solution of lithium hydroxide prepared separately from water is added between the cation-selective membrane 440 and the anion-selective membrane 430, the concentration time can be further shortened and the concentration can be further improved have.

한편, 상기와 같이 준비된 일반 이온 선택형 전기투석장치(400)에 전류를 인가하면, 전기 영동 효과에 의하여 상기 양극(460) 쪽으로는 음이온이 이동하고, 상기 음극(410) 쪽으로는 양이온이 이동하게 된다.
On the other hand, when the current is applied to the general ion-selective electrodialyser 400 prepared as described above, the anion moves toward the anode 460 due to the electrophoresis effect, and the cation moves toward the cathode 410 .

이에 따라, 리튬 이온과 수산화 이온은 각각 상기 양이온 선택형 투석막(440) 및음이온 선택형 투석막(430)을 투과하여, 상기 양이온 선택형 투석막(440) 및 상기 음이온 선택형 투석막(430) 사이에서 농축되게 된다.
Accordingly, the lithium ion and the hydroxide ion pass through the cation-selective membrane 440 and the anion-selective membrane 430, respectively, and are concentrated between the cation-selective membrane 440 and the anion-selective membrane 430.

이때, 상기 농축된 수산화리튬 수용액의 리튬 이온 농도는 15~35g/L일 수 있다. 상기 리튬 이온 농도가 15g/L 미만인 경우에는 탄산리튬 제조시 회수율이 떨어져 경제성이 저하될 수 있며, 반면 35g/L를 초과하는 경우에는 수산화리튬 석출이 발생하여 전기투석막의 파울링 등이 야기될 수 있다.
At this time, the lithium ion concentration of the concentrated aqueous lithium hydroxide solution may be 15 to 35 g / L. When the lithium ion concentration is less than 15 g / L, the recovery rate may be lowered in the production of lithium carbonate and the economical efficiency may be lowered. On the other hand, when the lithium ion concentration exceeds 35 g / L, lithium hydroxide precipitation may occur and fouling of the electrodialytic membrane may occur have.

(3) 수산화리튬 일수화물 결정을 얻은 후, 고액 분리하여 수산화리튬 일수봐물 습윤 케이크를 얻는 단계
(3) obtaining lithium hydroxide monohydrate crystals, followed by solid-liquid separation, to obtain a wet cake of lithium hydroxide

이후, 상기 농축된 수산화리튬 수용액을 100℃ 미만의 온도에서 결정화하여 수산화리튬 일수화물 결정을 얻은 후, 이를 고액분리하여 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 얻는다.
Thereafter, the concentrated lithium hydroxide aqueous solution is crystallized at a temperature of less than 100 캜 to obtain lithium hydroxide monohydrate crystals, which are subjected to solid-liquid separation to obtain a wet cake of lithium hydroxide monohydrate.

상기 농축된 수산화리튬 수용액의 결정화시, 결정화 온도가 100℃ 이상일 경우, 수산화리튬 일수화물 결정과 수산화리튬 무수화물 결정이 혼재되어 형성될 우려가 있다.
When the concentrated lithium hydroxide aqueous solution is crystallized at a crystallization temperature of 100 ° C or higher, lithium hydroxide monohydrate crystals and lithium hydroxide anhydride crystals may be mixed and formed.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate and specify the present invention and not to limit the scope of the present invention. And the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and the matters reasonably deduced therefrom.

(( 실시예Example ))

(1) 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 준비(1) Preparation of lithium hydroxide monohydrate wet cake

먼저, Li+ 1,000mg/L, Na+ 90,000mg/L, K+ 10,000mg/L, Ca2 + 9,000mg/L, Mg2 + 7,000mg/L를 함유하는 염수 모사 용액(리튬 함유 용액)을 준비하였다. 이후, 상기 염수 모사 용액에 Ca(OH)2 및 Na2CO3를 투입하여 Ca2 + 및 Mg2 +를 제거하였다. 이후, 인산 및 수산화나트륨을 투입하여 인산리튬을 제조한 후, 증류수를 이용하여 세척하였다.
First, the Li + 1,000mg / L, Na + 90,000mg / L, K + 10,000mg / L, Ca 2 + 9,000mg / L, simulated brine solution containing Mg 2 + 7,000mg / L (lithium-containing solution) Prepared. Then, Ca (OH) 2 and Na 2 CO 3 were added to the saline solution to remove Ca 2 + and Mg 2 + . Then, phosphoric acid and sodium hydroxide were added to prepare lithium phosphate, which was then washed with distilled water.

이후, 상기 인산리튬을 원료 물질로 사용하고, 도 4의 1가 이온 선택형 전기투석장치를 사용하여 염화리튬을 제조하였다. 구체적으로, 인산리튬 0.5mol을 염산 1.5M에 용해시켜 총 1L의 용액이 되도록 하고, 1.0L의 물을 준비하여, 도 4에 도시된 바와 같이 1가 이온 선택형 전기투석장치에 투입하면서 전류를 인가하였다.Then, using lithium phosphate as a raw material, lithium chloride was prepared using the monovalent ion-selective electrodialysis device of FIG. Specifically, 0.5 mol of lithium phosphate was dissolved in 1.5 M of hydrochloric acid to make a total of 1 L of the solution, and 1.0 L of water was prepared. As shown in FIG. 4, a current was applied Respectively.

이때, 상기 1가 이온 선택형 전기투석장치에서 전극액으로는 0.5M의 인산 수용액을 사용하였고, 120분 간 12V의 전압으로 2.2A의 전류를 인가하였다.At this time, a 0.5 M aqueous phosphoric acid solution was used as the electrode solution in the monovalent ion-selective electrodialysis device, and a current of 2.2 A was applied at a voltage of 12 V for 120 minutes.

그 결과, 상기 1가 이온 선택형 전기투석장치의 1가 양이온 선택형 투석막 및 1가 음이온 선택형 투석막 사이에서 농축된 염화 리튬 수용액을 회수하고, 이와 분리된 인산 수용액을 회수할 수 있었다.As a result, the lithium chloride aqueous solution concentrated between the monovalent cation-selective membrane and the monovalent anion-selective dialysis membrane of the monovalent ion-selective electrodialysis device was recovered, and the aqueous solution of the separated phosphoric acid was recovered.

상기 회수된 염화리튬 수용액은, 리튬 농도가 4.0g/L이고, 인 농도가 0.35g/L인 것으로 측정되었다. 또한, 상기 회수된 인산 수용액은, 인 농도가 6.6g/L이고, 리튬 농도는 0.82g/L인 것으로 측정되었다.The recovered lithium chloride aqueous solution was measured to have a lithium concentration of 4.0 g / L and a phosphorus concentration of 0.35 g / L. The recovered aqueous solution of phosphoric acid was measured to have a phosphorus concentration of 6.6 g / L and a lithium concentration of 0.82 g / L.

한편, 상기 염화리튬 수용액 중의 잔류 인산은, 수산화리튬 수용액으로의 전환 공정에서 인산리튬으로 석출될 수 있으므로, 해당 공정에서 회수할 수 있다. 또한, 상기 인산 수용액 중의 잔류 리튬이 있으므로, 상기 인산 수용액은 인산리튬을 추출하는 원료 물질로 사용될 수 있다.
On the other hand, the residual phosphoric acid in the aqueous solution of lithium chloride can be precipitated as lithium phosphate in the step of converting it into aqueous solution of lithium hydroxide, so that it can be recovered in the process. Further, since there is residual lithium in the aqueous phosphoric acid solution, the aqueous phosphoric acid solution can be used as a raw material for extracting lithium phosphate.

이후, 상기 회수된 염화리튬 수용액을 원료 물질로 사용하고, 도 5의 바이폴라 전기투석장치를 사용하여, 수산화리튬을 제조하였다.Thereafter, lithium hydroxide was prepared by using the recovered lithium chloride aqueous solution as a raw material and using the bipolar electrodialysis apparatus of FIG.

구체적으로, 상기 리튬 농도가 4.018g/L인 염화리튬 수용액 1L을 사용하고, 0.5L의 물을 사용하여 도 5에 도시된 바와 같이 바이폴라 전기투석장치에 투입하면서, 115분 동안 30V의 전압으로 4.4A의 전류를 인가하였다.Specifically, 1 L of a lithium chloride aqueous solution having a lithium concentration of 4.018 g / L was used, and 0.5 L of water was added to the bipolar electrodialyser as shown in FIG. 5, A was applied.

그 결과, 상기 바이폴라 전기투석장치의 음이온 선택형 투석막 및 제1 바이폴라막 사이에서 염산 수용액을 회수하고, 양이온 선택형 투석막 및 제2 바이폴라막 사이에서 수산화리튬 수용액을 회수할 수 있었다.As a result, the aqueous hydrochloric acid solution was recovered between the anion-selective membrane and the first bipolar membrane of the bipolar electrodialysis device, and the aqueous solution of lithium hydroxide was recovered between the cation-selective membrane and the second bipolar membrane.

이때, 상기 회수된 수산화리튬 수용액 내 리튬 농도는 7.2g/L인 것으로 측정되었다.
At this time, the lithium concentration in the recovered lithium hydroxide aqueous solution was measured to be 7.2 g / L.

이후, 상기 회수된 수산화리튬 수용액을 원료 물질로 사용하고, 도 6의 일반 이온 선택형 전기투석장치를 사용하여, 수산화리튬 수용액을 농축하였다.Thereafter, the recovered lithium hydroxide aqueous solution was used as a raw material, and the lithium hydroxide aqueous solution was concentrated using the general ion-selective electrodialysis apparatus of FIG.

구체적으로, 상기 리튬 농도가 7.2g/L인 수산화리튬 수용액 1L을 사용하고, 0.2 L의 별도 준비된 수산화리튬 수용액(리튬 농도 7.2g/L)을 사용하여 도 6에 도시된 바와 같이 일반 이온 선택형 전기투석장치에 투입하면서, 150분 동안 12V의 전압으로 2.1A의 전류를 인가하였다.Specifically, using 1 L of a lithium hydroxide aqueous solution having a lithium concentration of 7.2 g / L and using 0.2 L of a separately prepared aqueous lithium hydroxide solution (lithium concentration: 7.2 g / L), as shown in FIG. 6, A current of 2.1 A was applied to the dialyzer at a voltage of 12 V for 150 minutes.

그 결과, 상기 일반 이온 선택형 전기투석장치의 양이온 선택형 투석막 및 음이온 선택형 투석막 사이에서 농축된 수산화리튬 수용액을 회수할 수 있었다.As a result, it was possible to recover a concentrated aqueous solution of lithium hydroxide between the cation-selective membrane and the anion-selective membrane of the general ion-selective electrodialysis unit.

이때, 상기 농축된 수산화리튬 수용액 내 리튬 농도는 28.9g/L인 것으로 측정되었다.
At this time, the lithium concentration in the concentrated aqueous lithium hydroxide solution was measured to be 28.9 g / L.

이후, 상기 농축된 수산화리튬 수용액을 90℃의 온도에서 결정화하여 수산화리튬 일수화물 결정을 얻은 후, 이를 고액분리하여 48g의 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크(함수량: 25g)를 얻었다.
Thereafter, the concentrated lithium hydroxide aqueous solution was crystallized at a temperature of 90 캜 to obtain lithium hydroxide monohydrate crystals, which were then subjected to solid-liquid separation to obtain 48 g of a wet cake of lithium hydroxide monohydrate (water content: 25 g).

(2) 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 건조(2) drying lithium hydroxide monohydrate wet cake

이후, 상기 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 도 2의 건조장치에 장입하고, 3시간 동안 10~50℃의 온도 범위에서 온도 및 습도에 변화를 주면서 건조하였다. 이때, 각각의 실시예에 있어서, 건조장치 내 이산화탄소 농도는 50ppm 미만으로, 1차 건조 종료 시점은 건조 전 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 함수량 대비 함수량이 45%가 되는 시점으로 일정하게 하였으며, 건조 온도 및 상대 습도만을 달리하였다. 이를 하기 표 1에 나타내었다.
Thereafter, the wet cake of lithium hydroxide monohydrate was charged into the drying apparatus of Fig. 2 and dried for 3 hours at a temperature ranging from 10 to 50 캜 while changing the temperature and the humidity. At this time, in each example, the concentration of carbon dioxide in the drying apparatus was less than 50 ppm, and at the time of completion of the first drying, the time point at which the water content of the wet cake of lithium hydroxide monohydrate wet cake before drying was 45% And relative humidity. This is shown in Table 1 below.

이후, 건조가 완료된 백색 파우더를 회수하고, 함수율(물의 질량/파우더의 질량), 무수화물 혼합율(무수화물의 질량/(무수화물 및 일수화물 질량의 합))을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었다. 이때, 각 실시예에 있어서, 함수율 및 무수화물 혼합율은 임의의 10개의 지점에서 측정하였다.
Thereafter, the dried white powder was recovered, and water content (mass of water / mass of powder) and mixing ratio of anhydrate (mass of anhydrate / (sum of mass of anhydrate and monohydrate)) were measured. 1. At this time, in each example, the water content and the anhydride content were measured at arbitrary 10 points.

시편 번호Specimen Number 건조 조건Drying conditions 함수율(%)Moisture content (%) 무수화물 혼합율(%)Mixing ratio of anhydrous cargo (%) 비고Remarks 온도(℃)Temperature (℃) 1차 상대습도
(%)
Primary relative humidity
(%)
2차 상대 습도
(%)
Secondary relative humidity
(%)
1One 1010 2020 4040 <2<2 00 발명예1Inventory 1 33 1010 2020 5555 <5<5 00 비교예1Comparative Example 1 55 2020 2020 4040 <2<2 00 발명예2Inventory 2 77 2020 2020 5555 <5<5 00 비교예2Comparative Example 2 99 4040 2020 4040 <2<2 1~31-3 발명예3Inventory 3 1111 4040 2020 5555 <5<5 1~31-3 비교예3Comparative Example 3 1313 5050 2020 4040 <2<2 50~8050 to 80 비교예4Comparative Example 4 1515 5050 2020 5555 <2<2 50~8050 to 80 비교예5Comparative Example 5

표 1을 참조할 때, 본 발명에서 제안하는 조건을 모두 만족하는 발명예 1 내지 3은 함수율이 2% 이하이고, 무수화물 혼합율이 5% 이하로 매우 우수하게 나타났다. 더불어, 건조 중 입성장이 효과적으로 억제되어 입도가 균일하고 미세한 백색 파우더가 얻어졌다.
Referring to Table 1, Examples 1 to 3, which satisfy all of the conditions proposed in the present invention, showed a water content of 2% or less and a mixed anhydride content of 5% or less. In addition, the grain growth during drying was effectively suppressed, and fine white powder with uniform particle size was obtained.

이에 반해, 비교예 1 내지 3의 경우, 2차 상대 습도가 본 발명에서 제안하는 범위를 초과하여 건조가 불충분하게 일어났으며, 비교예 4 및 5의 경우, 건조 온도가 본 발명에서 제안하는 범위를 초과하여 수산화리튬 무수화물이 다량 생성되었다.
On the other hand, in the case of Comparative Examples 1 to 3, the drying was insufficient due to the secondary relative humidity exceeding the range proposed by the present invention, and in the case of Comparative Examples 4 and 5, By mass, and lithium hydroxide anhydride was produced in a large amount.

100: 건조장치 110: 건조부
111: 건조부 도어 112: 환기밸브
120: 거치대 130: 순환팬
131: 가스분배기 140: 제습부
141: 건조공기 142: 포화공기
143: 응축수 150: 공기주입부
151: 이산화탄소 필터 160: 습윤 케이크
200: 1가 이온 선택형 전기투석장치 210: 음극
220: 음극 분리막 230: 1가 음이온 선택형 투석막
240: 1가 양이온 선택형 투석막 250: 양극 분리막
260: 양극 300: 바이폴라 전기투석장치
310: 양극 320: 제1 바이폴라막
330: 음이온 선택형 투석막 340: 양이온 선택형 투석막
350: 제2 바이폴라막 360: 음극
400: 일반 이온 선택형 전기투석장치 410: 음극
420: 음극 분리막 430: 음이온 선택형 투석막
440: 양이온 선택형 투석막 450: 양극 분리막
460: 양극
100: dryer 110: dryer
111: Drying door 112: Ventilation valve
120: Cradle 130: Circulating fan
131: Gas distributor 140: Dehumidifier
141: Dry air 142: Saturated air
143: condensed water 150:
151: carbon dioxide filter 160: wet cake
200: 1 ion-selective electrodialysis device 210: cathode
220: cathode separator 230: monovalent anion-selective type dialysis membrane
240: 1 cation-selective membrane 250: anode separator
260: anode 300: bipolar electrodialysis device
310: anode 320: first bipolar membrane
330: Anion-selective type membrane 340: Cation-type selective type membrane
350: second bipolar membrane 360: cathode
400: general ion-selective electrodialysis device 410: negative electrode
420: Negative electrode separator 430: Negative ion selective membrane
440: cation-selective membrane 450: anode membrane
460: anode

Claims (12)

수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 준비하는 단계;
상기 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크의 함수량이 40~50중량%가 되는 시점까지 0~40℃의 온도 및 25% 이하의 상대 습도 하 1차 건조하는 단계; 및
상기 1차 건조된 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 0~40℃의 온도 및 25% 초과 50% 이하의 상대 습도 하 2차 건조하는 단계;
를 포함하고,
상기 1차 및 2차 건조시, 100ppm 이하(0ppm 포함)의 이산화탄소 조건 하 건조하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
Preparing a lithium hydroxide monohydrate wet cake;
Drying the lithium hydroxide monohydrate wet cake at a temperature of 0 to 40 캜 and a relative humidity of 25% or less until a water content of the wet cake of lithium hydroxide monohydrate becomes 40 to 50% by weight; And
Drying the primary dried lithium hydroxide monohydrate wet cake at a temperature of 0 to 40 캜 and a relative humidity of more than 25% but not more than 50%;
Lt; / RTI &gt;
The method for producing lithium hydroxide monohydrate by drying under the carbon dioxide condition of not more than 100 ppm (including 0 ppm) in the primary and secondary drying.
제1항에 있어서,
상기 1차 및 2차 건조시, 0~30℃의 온도 조건 하 건조하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of producing lithium hydroxide monohydrate by drying under the temperature condition of 0 to 30 占 폚 in the primary and secondary drying.
제1항에 있어서,
상기 1차 및 2차 건조시, 0~20℃의 온도 조건 하 건조하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method for producing lithium hydroxide monohydrate by drying under the temperature condition of 0 to 20 占 폚 in the primary and secondary drying.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 준비하는 단계는,
수산화리튬 수용액을 준비하는 단계;
상기 수산화리튬 수용액을 농축시키는 단계;
상기 농축된 수산화리튬 수용액을 100℃ 미만의 온도에서 결정화하여 수산화리튬 일수화물 결정을 얻는 단계; 및
상기 수산화리튬 일수화물 결정을 고액 분리하여 수산화리튬 일수화물 습윤 케이크를 얻는 단계;
를 포함하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein preparing the lithium hydroxide monohydrate wet cake comprises:
Preparing a lithium hydroxide aqueous solution;
Concentrating the aqueous lithium hydroxide solution;
Crystallizing the concentrated lithium hydroxide aqueous solution at a temperature lower than 100 캜 to obtain a lithium hydroxide monohydrate crystal; And
Separating the lithium hydroxide monohydrate crystals by solid-liquid separation to obtain a wet cake of lithium hydroxide monohydrate;
&Lt; / RTI &gt;
제5항에 있어서,
상기 수산화리튬 수용액을 준비하는 단계는,
인산리튬을 준비하는 단계;
상기 인산리튬을 1가 산(HX, X는 상기 1가 산의 짝염기를 의미함)에 용해시키는 단계;
1가 이온 선택형 전기투석장치를 이용하여, 상기 1가 산에 용해된 인산리튬으로부터 리튬염(LiX) 수용액을 수득하는 단계; 및
바이폴라 전기투석장치를 이용하여, 상기 리튬염(LiX) 수용액으로부터 수산화리튬 수용액을 수득하는 단계;
를 포함하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The step of preparing the lithium hydroxide aqueous solution comprises:
Preparing lithium phosphate;
Dissolving the lithium phosphate in a monovalent acid (HX, wherein X represents a conjugated base of the monovalent acid);
Obtaining a lithium salt (LiX) aqueous solution from lithium phosphate dissolved in the monovalent acid, using a monovalent ion selective electrodialysis apparatus; And
Obtaining a lithium hydroxide aqueous solution from the lithium salt (LiX) aqueous solution using a bipolar electrodialysis device;
&Lt; / RTI &gt;
제6항에 있어서,
상기 인산리튬을 준비하는 단계는,
리튬 함유 용액을 준비하는 단계; 및
상기 리튬 함유 용액에 인 공급 물질을 투입하여 용존 리튬을 인산리튬으로 석출시키는 단계;를 포함하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
The method according to claim 6,
The step of preparing the lithium phosphate comprises:
Preparing a lithium-containing solution; And
And introducing a phosphorus supplying material into the lithium-containing solution to precipitate dissolved lithium into lithium phosphate.
제7항에 있어서,
상기 리튬 함유 용액은, 해양에서 용존하는 리튬을 추출한 용액, 폐리튬전지를 재활용하는 공정에서 발생한 용액, 리튬 광석을 침출시킨 용액, 염수, 리튬 함유 온천수, 리튬 함유 지하수 및 리튬 함유 간수로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The lithium-containing solution may be a solution obtained by dissolving lithium dissolved in the ocean, a solution generated in a process of recycling a spent lithium battery, a solution obtained by leaching lithium ore, a salt, a lithium-containing hot spring water, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 1, &lt; / RTI &gt;
제6항에 있어서,
상기 1가 산은 염산(HCl), 질산(HNO3), 불산(HF) 및 브롬산(HBr)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
The method according to claim 6,
The monovalent acid is hydrochloric acid (HCl), nitric acid (HNO 3), hydrofluoric acid at least one member of the process for producing lithium hydroxide monohydrate, selected from the group consisting of a (HF) and hydrobromic acid (HBr).
제6항에 있어서,
상기 리튬염(LiX) 수용액을 수득하는 단계는,
음극 분리막이 포함된 음극셀, 1가 음이온을 선택적으로 투과시키는 1가 음이온 선택형 투석막, 1가 양이온을 선택적으로 투과시키는 1가 양이온 선택형 투석막 및 양극 분리막이 포함된 양극셀이 순차로 배치된 1가 이온 선택형 전기투석장치를 준비하는 단계;
상기 1가 산에 용해된 인산리튬을 상기 양극셀의 양극 분리막과 상기 1가 양이온 선택형 투석막 사이, 및 상기 음극셀의 음극 분리막과 상기 1가 음이온 선택형 투석막 사이에 각각 투입하고, 물을 상기 1가 양이온 선택형 투석막 및 상기 1가 양이온 선택형 투석막 사이에 투입하는 단계; 및
상기 1가 이온 선택형 전기투석장치에 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
The method according to claim 6,
The step of obtaining the aqueous lithium salt (LiX)
A cathode cell including a cathode separator, a monovalent anion selective membrane for selectively transmitting a monovalent anion, a monovalent cation selective membrane for selectively permeating a monovalent cation, and a positive electrode comprising a positive electrode separator, Preparing an ion-selective electrodialysis device;
Lithium phosphate dissolved in the monovalent acid is added between the separator membrane of the anode cell and the separator membrane of the separator and between the separator membrane of the cathode cell and the separator membrane of the separator, Introducing between the cation-selective dialysis membrane and the monovalent cation-selective dialysis membrane; And
And a step of applying a current to the monovalent ion-selective electrodialyzing device.
제6항에 있어서,
상기 수산화리튬 수용액을 수득하는 단계는,
양극이 포함된 양극셀, 제1 바이폴라막, 음이온 선택형 투석막, 양이온 선택형 투석막, 제2 바이폴라막 및 음극이 포함된 음극셀이 순차로 배치된 바이폴라 전기투석장치를 준비하는 단계;
상기 리튬염(LiX) 수용액을 상기 양이온 선택형 투석막과 상기 음이온 선택형 투석막 사이에 투입하고, 물을 상기 제1 바이폴라막과 상기 음이온 선택형 투석막 사이, 및 상기 제2 바이폴라막과 상기 양이온 선택형 투석막 사이에 각각 투입하는 단계; 및
상기 바이폴라 전기투석장치에 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
The method according to claim 6,
The step of obtaining the lithium hydroxide aqueous solution comprises:
Preparing a bipolar electrodialyser in which a cathode cell including a positive electrode, a first bipolar membrane, an anion-selective-type dialysis membrane, a cation-selective-type dialysis membrane, a second bipolar membrane and a negative electrode are sequentially arranged;
The lithium salt (LiX) aqueous solution is introduced between the cation-selective dialysis membrane and the anion-selective dialysis membrane, water is introduced between the first bipolar membrane and the anion-selective dialysis membrane, and between the second bipolar membrane and the cation- Inputting; And
And applying an electric current to the bipolar electrodialyser.
제5항에 있어서,
상기 수산화리튬 수용액을 농축하는 단계는,
음극 분리막이 포함된 음극셀, 음이온을 선택적으로 투과시키는 음이온 선택형 투석막, 양이온을 선택적으로 투과시키는 양이온 선택형 투석막 및 양극 분리막이 포함된 양극셀이 순차로 배치된 일반 이온 선택형 전기투석장치를 준비하는 단계;
상기 수산화리튬 수용액을 상기 양극셀의 양극 분리막과 상기 양이온 선택형 투석막 사이, 및 상기 음극셀의 음극 분리막과 상기 음이온 선택형 투석막 사이에 각각 투입하고, 물 또는 수산화리튬 수용액을 상기 양이온 선택형 투석막 및 상기 양이온 선택형 투석막 사이에 투입하는 단계; 및
상기 일반 이온 선택형 전기투석장치에 전류를 인가하는 단계;를 포함하는 수산화리튬 일수화물의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The step of concentrating the lithium hydroxide aqueous solution comprises:
Preparing a general ion selective electrodialysis device in which a cathode cell including a cathode separation membrane, an anion selection type dialysis membrane selectively transmitting anions, a cation selection type dialysis membrane selectively permeable to cations, and a cathode cell including a cathode separation membrane are sequentially arranged ;
The lithium hydroxide aqueous solution is injected between the cathode separation membrane of the anode cell and the cation selection type dialysis membrane and between the cathode separation membrane of the cathode cell and the anion selection type dialysis membrane respectively and a water or lithium hydroxide aqueous solution is mixed with the cation selection type dialysis membrane and the cation selection type Into a dialysis membrane; And
And applying a current to the general ion-selective electrodialyser.
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