KR101780248B1 - 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법 - Google Patents

리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101780248B1
KR101780248B1 KR1020170041441A KR20170041441A KR101780248B1 KR 101780248 B1 KR101780248 B1 KR 101780248B1 KR 1020170041441 A KR1020170041441 A KR 1020170041441A KR 20170041441 A KR20170041441 A KR 20170041441A KR 101780248 B1 KR101780248 B1 KR 101780248B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
fixed block
containing water
conduits
desorption
Prior art date
Application number
KR1020170041441A
Other languages
English (en)
Inventor
정강섭
김병규
류태공
박인수
홍혜진
Original Assignee
한국지질자원연구원
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 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020170041441A priority Critical patent/KR101780248B1/ko
Priority to JP2017098219A priority patent/JP6472483B2/ja
Priority to US15/597,429 priority patent/US10478751B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101780248B1 publication Critical patent/KR101780248B1/ko
Priority to CN201810116905.3A priority patent/CN108690910B/zh
Priority to EP18157090.4A priority patent/EP3382043B1/en

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
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/02—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/20—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the conditioning of the sorbent material
    • B01D15/203—Equilibration or regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
    • B01D15/16—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the conditioning of the fluid carrier
    • B01D15/163—Pressure or speed conditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
    • B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
    • B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
    • B01D15/361—Ion-exchange
    • B01D15/362—Cation-exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28042—Shaped bodies; Monolithic structures
    • B01J20/28045—Honeycomb or cellular structures; Solid foams or sponges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/3433—Regenerating or reactivating of sorbents or filter aids other than those covered by B01J20/3408 - B01J20/3425
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/34—Regenerating or reactivating
    • B01J20/345—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
    • B01J20/3475—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the liquid phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/14—Controlling or regulating
    • B01J47/15—Controlling or regulating for obtaining a solution having a fixed pH
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/05—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds
    • B01J49/06—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds containing cationic exchangers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/60—Cleaning or rinsing ion-exchange beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/80—Automatic regeneration
    • B01J49/85—Controlling or regulating devices therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00—Lithium compounds
    • 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
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/205—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching using adducts or inclusion complexes
    • 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
    • C22B3/24—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by physical processes, e.g. by filtration, by magnetic means, or by thermal decomposition by adsorption on solid substances, e.g. by extraction with solid resins
    • 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
    • C22B3/42—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by ion-exchange extraction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/08—Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
    • B01J39/10—Oxides or hydroxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/018—Granulation; Incorporation of ion-exchangers in a matrix; Mixing with inert materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/70—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor for large scale industrial processes or applications
    • 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
    • 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
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/54—

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬이 용존된 리튬 함유수를 공급하는 공급부, 복합부, 세척부, 탈착액부, 추출액부, 압력조절부, 배출부 및 제어부를 포함하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치를 제공한다.
따라서 리륨흡착수단을 육상으로 이전하여 종래의 해양 플랜트를 운영하는 리튬 회수 공정에 비하여 플랜트 설치 비용 및 운영비용을 크게 감소시킬 수 있다.

Description

리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법{Apparatus for Lithium ions adsorption and desorption process on land and Recovery method using thereof}
본 발명은 리튬 함유수에 용존된 리튬을 흡착 및 탈착 과정을 통하여 분리하고, 이를 통하여 리튬을 대량으로 생산할 수 있는 리튬회수장치 및 회수방법에 관한 것으로서 특히 해상에 설치되는 플랜트가 아닌 육상형 플랜트를 이용하여 대량으로 리튬을 회수할 수 있는 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법에 관한 것이다.
리튬은 이차전지, 특수 유리, 산화물 단결정, 항공, 스프링재 등에 폭넓게 이용되는 희소의 비철금속이다. 특히 최근 휴대폰, 노트북 및 전기자동차 산업의 발전에 따라 다량의 2차 전지가 요구되어 리튬의 소비량은 계속 증가하고 있는 추세이다.
리튬은 자연상태에서 염형태로 존재하여 주로 소금 호수, 암염 등에 전체 매장량의 70% 이상이 분포되며, 주로 탄산리튬 형태로 회수된다. 다만 리튬 산출국이 편재되어 생산량이 일정하지 못하여 안정적인 리튬의 확보가 매우 어려우며, 안정적인 리튬의 확보는 산업발전을 위한 필수조건이 되고 있다.
한편 해수에는 약 2천 5백억톤의 리튬 이온이 용해되어 있는 것으로 추정되며, 중요한 리튬 공급원으로 인식되기 시작하였다. 그러나 농도가 해수 1리터당 0.17 mg으로 매우 낮아 대량으로 리튬을 회수하기 어려우며, 리튬 이온 회수에 대한 경제성을 고려할 때 리튬 이온을 선택적이며 저비용으로 회수하는 시스템이 필요하다.
종래에 해수에서 리튬 이온 회수를 위해서 이온교환 흡착법, 용매추출법, 공침법과 같은 방법들이 연구되었으며, 이러한 시도 중에서 매우 높은 선택도를 가진 이온교환 특성을 지닌 망간 산화물계 무기물 흡착체를 이용한 리튬 이온 회수 방법이 가장 바람직한 방법 중 하나이다. 이에 다양한 망간 산화물계 무기물 흡착제가 개발되고 있다. 망간 산화물계 무기 흡착제는 리튬 이온을 포함하는 용액에서 수소이온과 리튬 이온의 이온교환, 즉, 위상 용출(topotactic extraction)에 의해 상기 액체의 리튬 이온을 흡착하고, 이후 리튬 이온을 흡착한 무기 흡착제는 묽은 염산 수용액에서 수소이온과 리튬 이온의 이온교환을 통하여 리튬 이온의 회수를 가능케 한다. 따라서, 이와 같은 망간 산화물계 무기 흡착제는 반복하여 사용할 수 있는 장점을 지닌다.
본 발명자들은 망간 산화물계 무기 흡착제의 제조방법으로 리튬 망간 산화물 및 그의 제조방법 및 상기 산화물을 이용하는 리튬 흡착제(특허문헌1. 대한민국 등록특허 제 0939516호, 공고일 2010.02.03)를 개시하여 매우 우수한 리튬 망간 산화물을 제공하였다.
또한 근해의 리튬 흡착설비와 연안의 리튬 분리설비를 사용한 해수의 리튬 회수장치(특허문헌 2. 대한민국 등록특허 1388548호, 공고일 2014.04.23)를 개시하여 근해의 리튬 흡착설비와 연안의 리튬 분리 설비를 사용하는 리튬회수장치를 개시한 바 있다.
다만 근해의 리튬 흡착설비를 설치하고 리튬흡착수단을 해수에 담지하는 방식은 리튬흡착수단을 해수와 접촉시키는 면적을 최대로 증가시켜 리튬의 회수효율을 매우 증가시킬 수 있으나, 해상 플랜트의 경우 기상 조건에 영향을 받으며, 해상에 배치되기 때문에 육상에 배치되는 리튬흡착수단에 비하여 리튬흡착수단의 유지 보수가 어렵고 리튬의 전체 생산비용이 증가되는 문제점이 있다.
따라서 리튬흡착수단을 육상에 배치하여 리튬흡착수단의 유지 보수를 보다 용이하게 하여 리튬 생산의 효율을 증가시킬 수 있는 장치의 개발이 매우 시급한 실정이다.
1. 대한민국 등록특허 제 0939516호, 공고일 2010.02.03) 2. 대한민국 등록특허 1388548호, 공고일 2014.04.23)
따라서, 본 발명은 해상에 배치되는 리튬흡착수단에서의 리튬흡착과정 및 리튬추출수단에서 수행되는 리튬추출과정을 모두 육상에서 하나의 시스템을 통해 흡/탈착 과정이 수행되도록 하여 종래 해상형 플랜트에 비해 시스템의 운용 및 유지 보수 비용을 크게 감소시켜 리튬 회수 효율을 크게 증가시키는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 리튬이 용존된 리튬 함유수를 공급하는 공급부; 육상에 배치되고, 상기 리튬 함유수가 유입되어 리튬 함유수 중에 용존된 리튬을 흡착시키고, 다시 탈착시켜 리튬추출액을 배출하는 복합부; 상기 복합부 일측에 배치되며, 공급관이 구비되어 상기 복합부로 담수를 공급하고 상기 복합부를 세척하는 세척부; 상기 세척부 일측에 배치되며, 탈착액을 저장하거나 상기 공급관을 통하여 탈착액을 이송하여 상기 복합부에 공급하는 탈착액부;상기 복합부의 일측에 배치되며, 상기 탈착액부에서 공급된 탈착액이 복합부를 통과하여 생성되는 리튬추출액을 전달받아 저장하는 추출액부; 상기 복합부 일측에 배치되고 상기 복합부 내의 압력을 조절하여 상기 리튬 함유수의 흐름을 조절하는 압력조절부; 상기 압력조절부와 연통되어 리튬이 회수된 리튬 함유수를 배출하는 배출부; 및 상기 복합부의 리튬 함유수와, 상기 세척부의 담수와, 상기 탈착액부의 탈착액의 흐름을 제어하는 제어부;를 포함하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치를 제공한다.
또한 상기 리튬 함유수는 근해에서 취수관을 이용하여 직접 취수되는 해수이거나, 상기 공급부 주위에 배치된 원자력발전소 또는 화력발전소의 냉각용 해수인 일 수 있다.
또한 상기 리튬 함유수는 상기 공급부 주위의 염호수에서 취수관을 이용하여 취수되는 염수일 수 있다.
또한 상기 리튬 함유수는 상기 공급부 주위의 지하에서 배출되는 지열수일 수 있다.
또한 상기 복합부는 하우징; 상기 하우징 내측에 구비되고, 상기 공급부와 연통되는 복수개의 도관;상기 복수개의 도관 내부에 설치되어 상기 리튬 함유수와 직접 접촉되며, 리튬 함유수에 용존된 리튬 이온이 흡착되거나, 탈착액이 유입되는 경우에도 형태를 유지하면서 리튬 이온이 탈착되는 고정블록; 상기 복수개의 도관의 양단에 설치되며, 리튬 함유수를 조절하는 유량조절수단; 및 상기 유량조절수단의 일측에 배치되어 상기 고정블록의 오염 정도를 측정하는 감지수단;을 포함할 수 있다.
또한 상기 하우징은 일면이 개방될 수 있도록 구비되어, 상기 고정블록의 오염 상태를 확인할 수 있으며, 고정블록을 분리하여 교체 가능할 수 있다.
또한 상기 복수개의 도관은 서로 분리되어 구비되고, 도관 내에 설치되는 고정블록이 상기 리튬 함유수에 의하여 오염된 경우 교체할 수 있다.
또한 상기 유량조절수단은 리튬 함유수의 유량변동에 의한 압력차를 감지하여, 압력차를 일정 수준으로 유지하고, 미리 지정된 유량으로 조절하는 자동조절밸브일 수 있다.
또한 상기 고정블록은 리튬망간산화물을 허니컴 형상 블록 또는 다공성 물질 블록으로 성형하되, 탈착액에 의하여 리튬이 용출(extraction)된 이온체형(ion-sieve) 망간산화물 흡착제일 수 있다.
또한 상기 고정블록은 상기 복수개의 도관에 설치된 고정가이드에 삽입되어 고정될 수 있다.
또한 상기 고정블록은 상기 복수개의 도관 내에서 일정 간격을 두고 이격되어 설치될 수 있다.
또한 상기 고정블록은 고정블록 간의 이격 거리가 각 고정블록의 길이의 1/2이하일 수 있다.
또한 상기 압력조절부는 주펌프와 예비펌프로 분리되어 구비될 수 있다.
또한 상기 탈착액부는 상기 복합부에 구비된 고정블록에서 리튬 이온이 모두 용출될 때까지 탈착액을 공급하여, 상기 탈착액을 복합부에서 탈착액부로 연속적으로 순환시킬 수 있다.
또한 상기 추출액부는 상기 탈착액부에서 공급되는 탈착액을 복합부에 공급하고 리튬 이온을 탈착(desorption)시키고 리튬추출액을 형성하되, 상기 리튬추출액이 미리 선정된 기준 농도를 초과하는 경우에 상기 리튬추출액을 회수하여 저장할 수 있다.
또한 상기 배출부는 실 핏트(seal pit)로 구비되어 중력에 의한 유체흐름에 따라 리튬이 회수된 리튬 함유수를 배출할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 (a) 리튬망간산화물을 성형하여 고정블록을 제조하는 단계; (b) 상기 고정블록을 복수개의 도관 내부에 배치하는 단계; (c) 상기 복수개의 도관 내부에 탈착액을 도입하여 상기 리튬망간산화물의 리튬을 용출(extraction)시켜 배출하고, 이온체(ion-sieve)형 망간산화물 흡착제를 형성하는 단계; (d) 리튬을 함유하는 탈착액을 회수하여 상기 복수개의 도관으로 순환시키는 단계; (e) 상기 고정블록이 이온체형 망간산화물 흡착제로 변화되었는지 여부를 판단하는 단계; (f) 상기 고정블록이 망간산화물 흡착제로 변화된 경우에 리튬 함유수를 취수하여 상기 복수개의 도관 내부로 도입하여 리튬 함유수 중 용존 리튬을 고정블록에 흡착시키는 단계; (g) 상기 도관 내부로 탈착액을 도입하여 상기 고정블록에서 리튬 이온을 탈착(desorption)시켜 리튬추출액을 제조하는 단계; (h) 상기 리튬추출액 중의 리튬 이온의 함량을 확인하는 단계; (i) 미리 선정된 기준을 초과하는 경우 분리하여 추출액부에 저장하는 단계; (j) 상기 고정블록의 오염 유무를 확인하는 단계; (k) 미리 선정된 기준 이상의 오염이 확인되는 경우에 상기 리튬 함유수의 도입을 막고, 담수를 상기 복수개의 도관에 도입하여 고정블록의 오염 물질을 제거하는 단계; 및 (l) 상기 고정블록의 오염이 제거된 이후에 리튬 함유수를 취수하여 상기 복수개의 도관 내부로 도입하여 리튬 함유수 중 용존 리튬을 고정블록에 흡착시키는 단계;를 포함하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법을 제공한다.
또한 상기 (a) 단계는 리튬망간산화물을 하니컴 형상 블록 또는 다공성 물질 블록으로 성형하되, 상기 고정블록이 고정가이드를 통하여 고정될 수 있도록 제조될 수 있다.
또한 상기 (b) 단계는 상기 고정블록을 복수개의 도관 내부에 배치하되, 고정블록 간의 이격거리는 인접한 고정블록 길이의 1/2 이하가 되도록 설치될 수 있다.
또한 상기 (e) 단계에서 상기 고정블록이 이온체형 망간산화물 흡착제로 변화되지 않는 경우 상기 (c) 단계로 회귀될 수 있다.
또한 상기 (f) 단계에서 상기 복수개의 도관 양단에 유량조절수단을 설치하여 상기 제어부가 상기 자동조절밸브를 제어하여 복수개의 도관에 도입되는 리튬 함유수의 흐름을 개별적으로 제어할 수 있다.
또한 상기 (h) 단계에서 상기 리튬추출액 중의 리튬 이온 함량이 미리 선정된 기준 이하인 경우에는 상기 (g) 단계로 회귀될 수 있다.
또한 상기 (j) 단계에서 상기 복수개의 도관의 양단에 감지수단을 설치하여 상기 고정블록의 오염여부를 판단하여, 오염이 발생되면 상기 제어부가 담수를 도입하여 상기 고정블록을 세척할 수 있다.
또한 상기 (f) 단계에서 상기 고정블록에 리튬 이온이 흡착되되, 최초 흡착 효율 보다 30% 이하로 감소되는 경우에는 상기 고정블록을 교체하여 복수개의 도관 내부에 다시 배치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 리륨흡착수단을 육상으로 이전하여 종래의 해양 플랜트를 운영하는 리튬 회수 공정에 비하여 플랜트 설치 비용 및 운영비용을 크게 감소시킬 수 있다.
리튬흡착수단이 해양에 설치되는 경우 다량의 해수와 리튬흡착수단을 직접 접촉시키기 유리한 점이 있으나, 해상 플랜트는 기상에 많은 영향을 받아 작업효율이 크게 떨어지며, 해상에 플랜트를 설치하고 유지하는데 큰 어려움이 있다. 따라서 육상에서 리튬흡착수단을 배치하는 경우에는 전체 리튬회수공정의 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
또한 리튬흡착수단과 리튬탈착수단이 분리되는 경우에는 공정 전체 설치 공간이 제약 받게 되는데, 리튬흡착수단과 리튬탈착수단을 동일한 공간에 일체형으로 배치하여 전체 공정이 가지는 공간을 감소시킴으로써 공정 운영의 편의성을 크게 증가시킨다.
또한 종래의 리튬흡착제의 형태를 고정하여 유지 보수가 용이하도록 구비하고, 다량의 리튬 함유수의 도입에 의한 리튬흡착제의 오염을 제어할 수 있으므로 리튬의 회수 효율을 극적으로 증가시킬 수 있다.
또한 육상에서의 플랜트 증설이 해상에 비해 훨씬 용이하므로 복수개의 반응기 내에서 리튬 흡착모듈을 일정하게 추가하는 방식으로, 리튬 회수 공정의 용량을 쉽게 대용량화 할 수 있으므로 최적의 상업용 리튬회수장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치의 평단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서 A-A선에 의한 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 3은 도 1에 있어서 B-B선에 의한 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 4는 도 1에 따른 복합부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법의 공정 순서를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법에 있어서 탈착액부에서 도입되는 탈착액의 순환을 나타낸 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법에 있어서, 세척부의 담수가 도입되는 과정을 나타낸 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치의 평단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치는 공급부(100), 복합부(200), 세척부(300), 탈착액부(400), 추출액부(500), 압력조절부(600), 배출부(700) 및 제어부(800)를 포함한다.
상기 공급부(100)는 리튬이 용존된 리튬 함유수를 공급할 수 있다.
상기 공급부(100)는 취수관(110)을 포함할 수 있다.
상기 리튬 함유수는 근해에서 취수관(110)을 이용하여 직접 취수되는 해수이거나, 상기 공급부(100) 주위에 배치된 원자력발전소 또는 화력발전소의 냉각용 해수일 수 있다.
상기 해수가 해양에서 직접 취수되는 경우 상기 취수관(110)이 해안에서 근해까지 연장되어, 다량으로 해수를 공급할 수 있다.
특히 상기 해수가 원자력발전소의 냉각용 해수인 경우에는 다량의 해수를 상기 압력조절부(600)의 압력 조절 없이 그대로 공급할 수 있어 리튬회수장치의 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
대한민국의 2010년 발전소 온배수 배수량을 확인하면, 고리원자력 41.6 억톤/년, 영광원자력 61.6 억톤/년, 월성원자력 47.0 억톤/년, 울진원자력 50.0 억톤/년으로 다량의 해수를 배출하고 있으므로, 상기 공급부(100)를 원자력 발전소의 주위에 배치하는 경우 매우 높은 효율을 가지는 압력조절부(600)를 포함하지 않아도, 리튬회수장치를 운영할 수 있는 장점을 갖는다.
따라서 상기 공급부(100)는 발전소 주위에 배치하여 대량으로 배출되는 해수를 그대로 이용할 수 있는 것이 매우 바람직하다.
상기 리튬 함유수는 상기 공급부 주위에 배치된 염호수에서 취수관(110)을 이용하여 취수되는 염수일 수 있다.
상기 공급부(100)는 염호수 주위에 배치되는 경우 염수를 취수하여 공급할 수 있으며 이 경우 육상형 플랜트로 제조하기에 매우 유리하다.
상기 리튬 함유수는 상기 공급부 주위의 지하에서 배출되는 지열수일 수 있다.
상기 지열수를 이용하는 경우에도 상기 압력조절부(600)가 압력을 크게 조절하여야 하는 필요성이 감소될 수 있어 육상형 리튬회수장치에 공급수로 바람직하다.
상기 지열수 및 염수는 리튬의 함량이 해수보다 매우 높기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치의 리튬 회수 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 복합부(200)는 육상에 배치되고, 상기 리튬 함유수가 유입되어 리튬 함유수에 용존된 리튬을 흡착시키고, 다시 탈착시켜 리튬추출액을 배출한다.
상기 복합부(200)는 종래의 리튬흡착수단 및 리튬탈착수단을 모두 대체하며 동일한 공간에서 리튬흡착수단을 제조한 이후에 리튬 함유수를 유입시켜 리튬 함유수에 용존된 리튬을 흡착시키고, 다시 탈착시켜 리튬추출액을 연속적으로 제조할 수 있다.
상기 복합부(200)는 육상에 직접 설치가 가능하기 때문에 종래의 해상 플랜트의 공간적 제약과 운용 및 유지, 보수 비용을 모두 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다.
한편 상기 복합부(200)는 하우징(210), 복수개의 도관(220), 고정블록(230), 유량조절수단(240) 및 감지수단(241)을 포함한다.
상기 하우징(210)은 복수개의 도관(220), 고정블록(230), 유량조절수단(240) 및 감지수단(241)이 배치되는 공간을 제공하며, 형성 방법에 제한은 없으나, 지면과 면접되어 형태를 일정하게 유지해야 하고, 용량이 증가됨에 따라 외면을 연장하여 증가시킬 수 있어야 하므로 프리캐스트 콘크리트(precast concrete) 방식으로 제작되는 것이 매우 바람직하다.
따라서 상기 하우징(210)은 리튬 이온의 회수량에 따라서 크기가 변형되어 구비될 수 있다.
상기 하우징(210)은 일면이 개방될 수 있도록 구비되어, 상기 고정블록(230)의 오염 상태를 확인할 수 있으며, 고정블록(230)을 분리하여 교체가 가능하다.
종래의 리튬흡착수단은 관 내부에 고정되어 해수 또는 염수에 의한 오염 특히 생물막(biofouling)이 형성되는 경우에도 이를 세척하거나 교체할 수 없었으나, 상기 하우징(210)은 일면이 개방되어 고정블록(230)에 대한 교체 작업을 용이하게 진행할 수 있다.
상기 복수개의 도관(220)은 상기 하우징(210) 내측에 구비되고, 상기 공급부(100)와 연통된다.
도 2는 도 1에 있어서 A-A선에 의한 단면을 나타낸 측단면도이고, 도 3은 도 1에 있어서 B-B선에 의한 단면을 나타낸 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 리튬 함유수는 상기 공급부(100)의 취수관(110)에서 유입되고 연통되는 상기 복수개의 도관(220)을 따라 연속적으로 전달되어 흐른다.
도 3을 참조하면, 상기 복수개의 도관(220)은 서로 분리되어 설치되며, 내부에 고정블록(230)이 구비되어 리튬 함유수가 이를 통과한다.
상기 복수개의 도관(220)은 서로 분리되어 구비되어 있기 때문에, 도관(220) 내에 설치되는 고정블록(230)이 리튬 함유수에 의하여 오염된 경우 교체할 수 있다.
상기 복수개의 도관(220)은 리튬 함유수가 도입되어 리튬 이온과 흡착 또는 탈착 반응이 진행되는 반응기의 역할을 수행한다.
도 4는 도 1에 따른 복합부(200)의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 고정블록(230)은 상기 복수개의 도관(220) 내부에 일정한 간격을 두고 복수개로 설치되어 상기 리튬 함유수와 직접 접촉되며, 리튬 함유수에 용존된 리튬 이온이 흡착되거나, 탈착액이 유입되는 경우에도 형태를 유지하면서 리튬 이온이 탈착될 수 있다.
상기 리튬 함유수는 상기 고정블록(230)을 통과하여 리튬 함유수에 용존된 리튬 이온이 흡착될 수 있다.
상기 고정블록(230)은 리튬망간산화물을 허니컴 형상 블록 또는 다공성 물질 블록으로 성형하되, 탈착액에 의하여 리튬이 분리된 이온체형(ion-sieve) 망간산화물 흡착제일 수 있다.
상기 고정블복(230)은 리튬망간산화물을 산처리하되, 상기 탈착액부(400)에서 공급되는 산 수용액으로 구비되는 탈착액에 의하여 리튬 이온이 위상용출(topotactic extraction) 되어 이온체형 망간산화물 흡착제로 형성된 것일 수 있다.
상기 망간산화물 흡착제는 스피넬 구조의 이온체형 망간산화물, 특히 3차원(1×3) 터널 구조를 가지는 스피넬 구조의 망간산화물이 바람직하며, 화학식 HnMn2 - xO4(여기서, 1≤n≤1.33, 0≤x≤0.33, n≤1+x 임)로 나타나는 망간 산화물이 바람직하고, H1.33 Mn1 .67 O4가 가장 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
보다 성능이 향상된 H1.6 Mn1 .6 O4 및 H1.6 (Mnx-My, x+y= 1)1.6 O4(M;전이금속 혹은 망간과 치환 가능한 기타 원소)과 같은 변형된 망간산화물도 본 발명에 따른 실시예에 이용할 수 있다.
상기 고정블록(230)의 성형은 공지된 기술을 선택하여 이용할 수 있으며, 예를 들어 리튬망간산화물 분말을 열처리하여 허니컴 형태로 성형하는 방법(대한민국 등록특허 제10-0536957호), 리튬망간산화물 분말을 바인더와 혼합한 후 우레탄 발포제를 침지시켜 성형하는 방법(대한민국 등록특허 제10-0557824호)을 이용할 수 있으며, 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4의 삽도는 상기 고정블록(230)이 고정가이드의 삽입되는 것을 나타낸 것이다.
도 4의 삽도를 참조하면, 상기 고정블록(230)은 상기 복수개의 도관(220)에 설치된 고정가이드(231)에 삽입되어 고정될 수 있다.
상기 고정블록(230)은 고정 및 유지 보수의 편의를 위하여 육면체로 성형될 수 있으나 이에 제한되는 것을 아니다.
상기 고정가이드(231)는 상기 고정블록(230)을 복수개의 도관(220)에 고정시킬 수 있는 수단이며, 상기 고정블록(230)을 고정하고 이후에 다시 분리시킬 수 있는 수단이면 특별하게 제한되지는 않는다.
본 발명의 실시예에서는 상기 고정블록(230)이 육면체로 성형되어, 돌출된 고정가이드(231)에 삽입되어 고정되는 방법으로 고정된다.
상기 고정블록(230)은 상기 복수개의 도관(220) 내에서 일정 간격을 두고 서로 이격되어 설치된다.
상기 고정블록(230)은 복수개로 설치된다.
상기 고정블록(230)이 서로 이격되어 설치되면, 고정블록(230)의 설치가 용이해진다.
상기 고정블록(230)은 리튬이온의 반복적인 흡/탈착 과정에 따른 흡착제의 흡착 능력이 점차 감소되는데 본 발명의 실시예에서는 상기 고정블록(230)의 리튬 이온의 흡착 능력이 최초 리튬 흡착 효율의 30% 이하인 경우 교체가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
상기 최초 리튬 흡착 효율은 리튬망간산화물에 탈착액을 투입하여 망간산화물 흡착제로 형성한 이후에 리튬 함유수를 투입하여 최초로 흡착된 리튬 이온의 양을 기준으로 결정될 수 있다.
상기 고정블록(230)이 교체대상으로 판단되는 경우 서로 이격된 고정블록(230)을 복수개의 도관(220)에서 매우 쉽게 분리하여 교체할 수 있으며, 이 경우 전체 리튬 이온의 회수효율을 높게 유지할 수 있다.
상기 고정블록(230)은 각 고정블록(230)간의 이격 거리가 고정블록(230) 길이의 1/2 이하일 수 있다.
상기 이격 거리가 각 고정블록(230) 길이의 1/2을 초과하는 경우 도관(220)내 설치할 수 있는 총 고정블록(230)의 수가 제한되어 리튬 이온의 흡착 효율이 감소된다.
또한 상기 이격 거리가 고정블록(230) 길이의 1/2을 초과하는 경우 유체인 리튬 함유수의 흐름은 층류(laminar flow )에 가까워 리튬 이온이 흡착효율이 감소된다.
상기 이격 거리가 고정블록(230)의 길이의 1/2 이하인 경우에는 유체인 리튬 함유수의 흐름은 난류(turbulent flow)가 형성될 수 있으며, 이 경우 리튬 함유수의 불규칙한 운동에 의하여 에어레이션(aeration) 효과를 나타내고 리튬 이온의 흡착 효율이 크게 증가된다.
상기 유량조절수단(240)은 상기 복수개의 도관(220)의 양단에 설치되며, 리튬 함유수의 흐름을 조절할 수 있다.
상기 유량조절수단(240)은 리튬 함유수의 유량변동에 의한 도관(220) 양단의 압력차를 감지하여, 압력차를 일정 수준으로 유지하고, 미리 지정된 유량으로 조절하는 자동조절밸브일 수 있다.
상기 유량조절수단(240)은 상기 제어부(800)와 연동되며, 상기 제어부(800)의 선택에 따라 리튬 함유수의 도입량을 조절할 수 있다.
상기 제어부(800)는 상기 복합부(200)의 부피에 따른 리튬 함유수의 도입량과 회수되는 리튬 이온의 양을 실험적으로 확인하여 상기 유량조절수단(240)의 리튬 함유수의 흐름을 제어한다.
상기 감지수단(241)은 상기 유량조절수단(240)의 일측에 배치되어 상기 고정블록(230)의 오염 정도를 측정한다.
상기 감지수단(241)은 상기 제어부(800)와 연동되며, 상기 고정블록(230)의 오염 정도를 측정하여 오염이 있는 것으로 판단되면 제어부(800)에 오염 상태를 전달한다.
상기 제어부(800)가 상기 고정블록(230)의 오염을 확인하면, 상기 유량조절수단(240)을 조절하여 상기 오염된 고정블록(230)이 설치되어 있는 도관(220)의 리튬 함유수의 흐름을 막는다.
상기 제어부(800)는 상기 세척부(300)를 통하여 상기 오염된 고정블록(230)이 설치되어 있는 도관(220)으로 담수를 도입하며, 상기 담수에 의하여 오염된 고정블록(230)을 세척한다.
이 경우 상기 고정블록(230)은 오염이 제거되어 리튬 이온의 흡착 능력을 일정하게 유지할 수 있다.
따라서 상기 감지수단(241)은 상기 복수개의 도관(220)에 설치되 복수개의 고정블록(230) 중에서 오염된 고정블록(230)을 특정하여 한 개의 도관(220)에만 담수를 도입하여 세척이 가능하며, 전체 복수개의 도관(220)을 한 번에 세척하는 것보다 매우 높은 효율을 유지할 수 있다.
상기 세척부(300)는 상기 공급부(100) 일측에 배치되며, 공급관(310)을 구비하여 상기 복합부(200)로 담수를 공급한다.
상기 세척부(300)에서 공급되는 담수는 공급관(310)을 통하여 유입된다.
상기 탈착액부(400)는 상기 세척부(300) 일측에 배치되며, 탈착액을 저장하거나 상기 공급관(310)을 통하여 탈착액을 이송하여 상기 복합부(200)에 공급한다.
상기 세척부(300)와 상기 탈착액부(400)는 동일한 공급관(310)을 통하여 담수와 탈착액을 상기 복합부(200)로 공급하며, 담수가 도입되는 경우 탈착액은 도입되지 못하고 이와는 반대로 탈착액이 도입되는 경우 상기 담수는 도입되지 못한다.
상기 탈착액부(400)는 상기 복합부(200)에 구비된 고정블록(230)에서 리튬 이온이 모두 용출(extraction)될 때까지 탈착액을 공급하여, 상기 탈착액을 복합부(200)에서 탈착액부(400)로 연속적으로 순환시킬 수 있다.
상기 탈착액은 산 수용액으로 이루어지며, 본 발명의 실시예에서는 0.1 내지 1M의 염산 수용액을 사용할 수 있다.
상기 농도가 1 M 보다 큰 진한 산 수용액을 이용하는 경우, 리튬 망간 산화물의 망간 이온의 용출량이 늘어 이온체형 흡착제의 성능에 영향을 미칠 우려가 있으며, 농도가 0.1 M 보다 작은 너무 묽은 산 수용액을 이용하는 경우 이온체형 리튬 망간산화물 흡착제의 제조 효율이 저하될 수 있다.
상기 탈착액부(400)에서 도입되는 탈착액이 상기 복합부(200)에서 고정블록(230)을 연속적으로 순환하여 상기 고정블록(230)은 리튬 이온을 흡착할 수 있는 망간산화물 흡착제로 변화된다.
상기 탈착액부(400)에서 도입되는 탈착액은 상기 복수개의 도관(220)을 통과하고 다시 탈착액부(400)로 순환되어 상기 고정블록(230)이 모두 망간산화물 흡착제로 변화될 때까지 탈착액을 순환시킬 수 있다.
상기 탈착액은 리튬을 고정블록(230)에서 리튬을 탈착시킨 후 다시 회수되어 순환되기 때문에 탈착액의 소모를 매우 감소시킬 수 있다.
상기 추출액부(500)는 상기 복합부(200)의 일측에 구비되고 상기 탈착부가 공급하는 탈착액이 복합부(200)를 통과하여 용출된 리튬 이온이 함유된 리튬추출액을 받아서 저장할 수 있다.
상기 추출액부(500)는 상기 탈착액부(400)에서 공급되는 탈착액을 복합부(200)에 공급하고 리튬 이온을 탈착하여 리튬추출액을 형성하되, 상기 리튬추출액이 미리 선정된 기준 농도를 초과하는 경우에 상기 리튬추출액을 회수하여 저장한다.
상기 기준 농도는 탈착액부(400)의 탈착액이 순환하여 탈착액 내의 리튬 이온의 농도가 증가되고 이를 반복적으로 측정하는 실험과정을 통하여 결정될 수 있다.
따라서 상기 기준 농도는 상기 복수개의 도관(220) 내에 고정블록(230)의 개수에 따라 정해질 수 있다.
종래에는 리튬흡착제 제조반응 후 리튬 이온이 용출된 용액을 순환하는 과정을 반복하고 리튬 용출의 효율을 증가시킬 수 있으나, 리튬 이온이 충분하게 용출되어 더 이상 순환시킬 필요성이 없는 경우 리튬 이온이 충분하게 용출된 리튬추출액을 분리하여 저장할 수 있는 수단을 구비하지 않는다.
본 발명의 실시예에서 상기 고정블록(230)의 리륨망간산화물에서 리튬이 모두 분리되어 망간산화물 흡착제가 생성되며 리튬추출액의 리튬 이온의 농도가 충분히 증가된 경우에는 상기 복합부(200)에서 직접 리튬추출액을 전달받아 저장할 수 있으므로 리튬 회수 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
또한 상기 추출액부(500)는 상기 복합부(200) 내에서 상기 고정블록(230)이 망간산화물 흡착제로 형성된 후 리튬 함유수가 도입되어 리튬 함유수에 용존된 리튬 이온이 흡착되고, 상기 탈착액부(400)로부터 탈착액이 도입되어 리튬 이온을 탈착 시켜 리튬추출액을 생성하는 경우에도 리튬추출액을 저장할 수 있다.
상기 추출액부(500)는 리튬추출액의 농도를 결정하여 회수할 수 있기 때문에 리튬회수장치의 리튬 이온 흡착 탈착 공정의 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 압력조절부(600)는 주펌프(610)와 예비펌프(620)로 분리되어 구비될 수 있다.
상기 압력조절부(600)를 주펌프(610)와 예비펌프(620)로 나누어 구비하는 경우 리튬 함유수의 흐름을 중단 없이 일정하게 유지할 수 있으며, 예비펌프는 리튬 함유수에 용존되어 있는 리튬의 함량에 따라 선택적으로 동작되도록 하여 압력조절부(600)의 전체 효율을 더욱 증가시킬 수 있다.
상기 배출부(700)는 상기 압력조절부(600)와 연통되어 리튬이 회수된 리튬 함유수를 배출할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 리튬이 회수된 리튬 함유수는 용존된 리튬이 회수된 해수, 염수 또는 지열수이다.
상기 배출부(700)는 실 핏트(seal pit)로 구비되어 중력에 의한 유체흐름에 따라 리튬이 회수된 리튬 함유수를 배출할 수 있다.
상기 배출부(700)를 실 핏트로 구비하는 경우에 리튬이 회수된 리튬 함유수를 별도의 동력원 없이 포집한 이후에 배출할 수 있으므로 리튬회수장치의 효율을 증가시킬 수 있다.
한편 상기 제어부(800)는 상기 복합부(200)의 리튬 함유수와, 상기 세척부(300)의 담수와, 상기 탈착액부(400)의 탈착액의 흐름을 제어할 수 있다.
상기 제어부(800)는 상기 탈착액부(400)에서 탈착액을 도입하여 상기 고정블록(230)이 망간산화물 흡착제로 변화될 때까지 탈착액의 도입을 결정하고, 상기 고정블록(230)이 리튬 함유수에 의하여 오염되는 경우 상기 세척부(300)의 담수를 도입하여 고정블록(230)을 세척의 결정하며, 리튬 함유수를 유입시켜 리튬 이온을 흡착시키고, 상기 탈착액부(400)로부터 탈착액을 도입하여 리튬 이온을 탈착시켜 리튬추출액을 생성하면 리튬추출액의 농도에 따라 리튬추출액의 분리 저장 여부를 결정할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치는 종래의 리튬이온흡착수단과 리튬탈착수단을 육상으로 이동시켜 일체형으로 구성하여 대량의 리튬 이온을 추출할 수 있는 대용량화에 유리하며, 유지 및 보수가 매우 효율적으로 이루질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법을 제공한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법의 공정 순서를 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법은 우선 리튬망간산화물을 성형하여 고정블록(230)을 제조할 수 있다(S10).
상기 리튬망간산화물의 성형 과정에서 리튬망간산화물을 하니컴 형상 블록 또는 다공성 물질 블록으로 성형하되, 상기 고정블록(230)이 고정가이드(231)를 통하여 고정될 수 있도록 제조될 수 있다.
리륨망간산화물의 성형은 상술한 공지 기술에 의하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 고정블록(230)을 복수개의 도관(220) 내부에 배치할 수 있다(S20).
상기 고정블록(230)은 복수개의 도관(220) 내부에 배치되며, 각 고정블록(230) 간의 이격거리가 각 고정블록 길이의 1/2 이하가 되도록 배치된다.
상기 이격 거리가 각 고정블록(230)의 길이의 1/2을 초과하는 경우 도관(220)내 설치할 수 있는 총 고정블록(230)의 수가 제한되어 리튬 이온의 흡착 효율이 감소된다.
또한 상기 이격 거리가 각 고정블록(230) 길이의 1/2을 초과하는 경우 유체인 리튬 함유수는 층류(laminar flow )에 가까워 리튬 이온이 흡착효율이 감소된다.
상기 이격 거리가 각 고정블록(230) 길이의 1/2 이하인 경우에는 유체인 리튬 함유수는 난류(turbulent flow)가 형성될 수 있으며, 이 경우 리튬 함유수는 염수의 불규칙한 운동에 의하여 에어레이션(aeration) 효과를 나타내며 리튬 이온의 흡착 효율이 크게 증가된다.
상기 복수개의 도관(220) 내부에 탈착액을 도입하여 상기 리튬망간산화물의 리튬을 탈착하여 배출시키고, 이온체(ion-sieve)형 망간산화물 흡착제를 형성할 수 있다(S30).
상기 고정블록(230)은 리튬망간산화물로 형성되되, 상기 탈착액에 의하여 이온체형 망간산화물 흡착제로 변화된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법에 있어서 탈착액부(400)에서 도입되는 탈착액의 순환을 나타낸 모식도이다.
도 6을 참조하면, 상기 탈착액이 도입되어 리튬망간산화물의 리튬을 용출시키고, 리튬을 함유하는 탈착액을 회수하여 도관(220)을 따라 순환된다(S40).
이때 상기 고정블록(230)이 이온체형 망간산화물 흡착제로 변화되었는지 여부를 판단하여 망간산화물 흡착제로 변화되지 않는 경우 상기 탈착액을 연속으로 순환시키고, 망간산화물 흡착제로 변화된 경우에는 탈착액의 도입을 중지하고 상기 공급부(100)에서 리튬 함유수를 도입한다(S50).
상기 리튬 함유수가 발전소의 냉각용 해수인 경우 또는 지하에서 용출되는 지열수인 경우에 공급부의 효율을 크게 증가시킬 수 있다.
상기 고정블록(230)이 망간산화물 흡착제로 변화된 경우에 리튬 함유수를 취수하여 상기 복수개의 도관(220) 내부로 도입하여 리튬 함유수 중 용존 리튬을 고정블록(230)에 흡착시킨다(S60).
상기 복수개의 도관(220) 양단에 유량조절수단(240)을 설치하여 상기 제어부(800)가 상기 자동조절밸브를 제어하고 복수개의 도관(220)에 도입되는 리튬 함유수의 흐름 및 각각의 도관(220)에 도입되는 리튬 함유수의 흐름을 개별적으로 제어할 수 있다.
따라서 상기 복수개의 도관(220)에 도입되는 리튬 함유수의 흐름을 조절할 수 있으므로, 전체 공정의 리튬 흡착 효율을 결정할 수 있다.
상기 도관(220)으로 탈착액을 도입하여 상기 고정블록(230)에서 리튬 이온을 탈착시켜 리튬추출액을 제조할 수 있다(S70).
상기 리튬추출액의 중의 리튬 이온의 함량을 확인할 수 있다(S80).
이때 상기 리튬추출액 중의 리튬 이온 함량이 미리 선정된 기준 이하인 경우에는 상기 도관(220) 내부로 탈착액을 도입하여 상기 고정블록(230)에서 리튬 이온을 탈착시켜 리튬추출액을 제조하는 단계로 회귀될 수 있다.
상기 탈착액이 순환되면서 리튬추출액의 농도는 계속 증가하게 된다.
여기서 미리 선정된 기준을 초과하는 경우 리튬추출액을 분리하여 추출액부(500)에 저장할 수 있다.
상기 기준은 고정블록(230)의 개수에 따라 실험적으로 정해질 수 있으며, 고정블록(230)의 개수가 증가함에 따라 이온의 농도를 다시 결정할 수 있다.
상기 리튬추출액을 따로 분리하여 저장하는 경우 리튬 이온을 보다 효율적으로 회수할 수 있다.
종래에는 리튬추출액을 회수하기 위하여 전체 공정을 중단하여야 하나, 복수개의 도관(220)을 구비하여 리튬 함유수의 리튬 이온이 흡착되는 도관(220)과 리튬 이온이 탈착되는 도관(220)을 서로 분리시키고, 어느 한 도관(220)에서 리튬 이온이 탈착되고, 나머지 도관(220)에서는 리튬 이온의 흡착되는 공정이 동시에 수행되어 연속적인 리튬 이온의 흡착 및 탈착 공정이 가능하다.
한편 상기 리튬 함유수가 도입되어 리튬 흠착 단계가 반복되면, 상기 리튬함유수 중의 오염물질로 인하여 고정블록(230)에 오염이 발생된다.
따라서 상기 고정블록(230)의 오염 유무를 확인할 수 있다(S100).
이때 미리 선정된 기준 이상의 오염이 확인되는 경우에 상기 리튬 함유수의 도입을 막고, 담수를 상기 복수개의 도관(220)에 도입하여 고정블록(230)의 오염 물질의 제거할 수 있다(S110).
상기 오염이 확인되는 기준은 감지수단(241)을 광학 매체로 구비하여 고정블록 표면에 형성되는 생물막의 증가를 확인하여 실험적으로 실험적으로 결정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법에 있어서, 세척부(300)의 담수가 도입되는 과정을 나타낸 모식도이다.
도 7을 참조하면, 상기 복수개의 도관(220)의 양단에 감지수단(241)을 설치하여 상기 고정블록(230)의 오염여부를 판단하여, 상기 제어부(800)가 담수를 도입하여 상기 고정블록(230)을 세척할 수 있다.
상기 복수개의 도관(220)으로 구비하는 경우 리튬 함유수로 오염된 고정블록(230)이 있는 도관(220)으로 담수를 도입하여 세척을 진행하고 나머지 도관(220)에서는 계속 리튬 함유수를 통과시켜 리튬 이온을 흡착하게 하여 전체 공정의 중단 없이 수행할 수 있다.
상기 고정블록(230)의 오염이 제거된 이후에 리튬 함유수를 취수하여 상기 복수개의 도관(220) 내부로 도입하여 리튬 함유수 중 용존 리튬 이온을 고정블록(230)에 흡착시킬 수 있다(S120).
상기 고정블록(230)은 오염 물질이 세척되어 제거되었기 때문에 리튬 이온의 흡착성능을 유지할 수 있다.
한편 상기 고정블록(230)은 일정시간 이후에 리튬 흡착 및 탈착 효율이 감소된다.
이 경우 상기 고정블록(230)에 리튬 이온이 흡착되되, 최초 흡착 효율보다 30% 이하로 감소되는 경우에는 상기 고정블록(230)을 교체하여 복수개의 도관(220) 내부에 다시 배치할 수 있다.
상기 복수개의 도관(220)은 서로 분리되어 있으므로, 전체 도관(220)을 분리하지 않아도 되고, 상기 복수개의 도관(220)의 일면을 개방하는 경우 고정블록(230)을 쉽게 교체할 수 있는 장점을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따른 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법은 종래의 유지 및 보수에 매우 어려움이 있는 해상 플랜트가 필요하지 않으며, 리튬 함유수를 직접 취수하여 리튬을 효율적으로 추출할 수 있는 구성을 개시한다.
서로 분리되어 있는 복수개의 도관에 망간산화물 흡착제로 형성되는 고정블록을 배치하고 리튬함유수의 도입량을 결정하여 리튬 회수 효율을 결정할 수 있으며, 상기 고정블록이 장시간 사용에 의하여 리튬 함유수에 의한 오염이 발생되는 경우에 전체 공정의 중단 없이 고정블록을 세척하여 연속으로 공정을 수행할 수 있다.
고정블록이 구비되는 복합부에 복수개의 관으로 구비하여 리튬 흡착모듈로써 고정블록을 추가하여 용이하게 확장할 수 있으므로, 육상형 리튬회수장치를 대용량화 할 수 있으므로, 소규모 파일럿 스케일이 아닌 실제 상업용 양산 스케일에 적합한 장치를 구성할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 공급부 110: 취수관
200 : 복합부 210 : 하우징
220 : 도관 230 : 고정블록
231 : 고정가이드 240 : 유량조절수단
241 : 감지수단 300 : 세척부
310 : 공급관 400 : 탈착액부
500 : 추출액부 600 : 압력조절부
610: 주펌프 620 : 예비펌프
700 : 배출부 800 : 제어부

Claims (24)

  1. 리튬이 용존된 리튬 함유수를 공급하는 공급부;
    육상에 배치되고, 상기 리튬 함유수가 유입되어 리튬 함유수 중에 용존된 리튬을 흡착시키고, 다시 탈착시켜 리튬추출액을 배출하는 복합부;
    상기 복합부 일측에 배치되며, 공급관이 구비되어 상기 복합부로 담수를 공급하고 상기 복합부를 세척하는 세척부;
    상기 세척부 일측에 배치되며, 탈착액을 저장하거나 상기 공급관을 통하여 탈착액을 이송하여 상기 복합부에 공급하는 탈착액부;
    상기 복합부의 일측에 배치되며, 상기 탈착액부에서 공급된 탈착액이 복합부를 통과하여 생성되는 리튬추출액을 전달받아 저장하는 추출액부;
    상기 복합부 일측에 배치되고 상기 복합부 내의 압력을 조절하여 상기 리튬 함유수의 흐름을 조절하는 압력조절부;
    상기 압력조절부와 연통되어 리튬이 회수된 리튬 함유수를 배출하는 배출부; 및
    상기 복합부의 리튬 함유수와, 상기 세척부의 담수와, 상기 탈착액부의 탈착액의 흐름을 제어하는 제어부;를 포함하되,
    상기 복합부는 하우징; 상기 하우징 내측에 구비되고, 상기 공급부와 연통되는 복수개의 도관; 상기 복수개의 도관 내부에 설치되어 상기 리튬 함유수와 직접 접촉되며, 리튬 함유수에 용존된 리튬 이온이 흡착되거나, 탈착액이 유입되는 경우에도 형태를 유지하면서 리튬 이온이 탈착되는 고정블록; 상기 복수개의 도관의 양단에 설치되며, 리튬 함유수를 조절하는 유량조절수단; 및 상기 유량조절수단의 일측에 배치되어 상기 고정블록의 오염 정도를 측정하는 감지수단;을 포함하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 함유수는
    근해에서 취수관을 이용하여 직접 취수되는 해수이거나, 상기 공급부 주위에 배치된 원자력발전소 또는 화력발전소의 냉각용 해수인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 함유수는
    상기 공급부 주위의 염호수에서 취수관을 이용하여 취수되는 염수인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 리튬 함유수는
    상기 공급부 주위의 지하에서 배출되는 지열수인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은
    일면이 개방될 수 있도록 구비되어, 상기 고정블록의 오염 상태를 확인할 수 있으며, 상기 고정블록을 분리하여 교체 가능한 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 도관은 서로 분리되어 구비되고,
    도관 내에 설치되는 고정블록이 상기 리튬 함유수에 의하여 오염된 경우 교체 가능한 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유량조절수단은
    상기 리튬 함유수의 유량변동에 의한 압력차를 감지하여, 압력차를 일정 수준으로 유지하고, 미리 지정된 유량으로 조절하는 자동조절밸브인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고정블록은
    리튬망간산화물을 허니컴 형상 블록 또는 다공성 물질 블록으로 성형하되, 탈착액에 의하여 리튬이 용출(extraction)된 이온체형(ion-sieve) 망간산화물 흡착제인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고정블록은
    상기 복수개의 도관에 설치된 고정가이드에 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 고정블록은
    상기 복수개의 도관 내에서 일정 간격을 두고 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 고정블록은
    고정블록 간의 이격 거리가 각 고정블록 길이의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 압력조절부는
    주펌프와 예비펌프로 분리되어 구비되는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 탈착액부는
    상기 복합부에 구비된 상기 고정블록에서 리튬 이온이 모두 용출될 때까지 탈착액을 공급하여,
    상기 탈착액을 복합부에서 탈착액부로 연속적으로 순환시키는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 추출액부는
    상기 탈착액부에서 공급되는 탈착액이 복합부에 공급되어 리튬 이온을 탈착(desorption)시키고 리튬추출액을 형성하되,
    상기 리튬추출액이 미리 선정된 기준 농도를 초과하는 경우에 상기 리튬추출액을 회수하여 저장하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는
    실 핏트(seal pit)로 구비되어 중력에 의한 유체흐름에 따라 리튬이 회수된 리튬 함유수를 배출하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치.
  17. (a) 리튬망간산화물을 성형하여 고정블록을 제조하는 단계;
    (b) 상기 고정블록을 복수개의 도관 내부에 배치하는 단계;
    (c) 상기 복수개의 도관 내부에 탈착액을 도입하여 상기 리튬망간산화물의 리튬을 용출(extraction)시켜 배출하고, 이온체(ion-sieve)형 망간산화물 흡착제를 형성하는 단계;
    (d) 리튬을 함유하는 탈착액을 회수하여 상기 복수개의 도관으로 순환시키는 단계;
    (e) 상기 고정블록이 이온체형 망간산화물 흡착제로 변화되었는지 여부를 판단하는 단계;
    (f) 상기 고정블록이 망간산화물 흡착제로 변화된 경우에 리튬 함유수를 취수하여 상기 복수개의 도관 내부로 도입하여 리튬 함유수 중 용존 리튬 이온을 고정블록에 흡착시키는 단계;
    (g) 상기 도관 내부로 탈착액을 도입하여 상기 고정블록에서 리튬 이온을 탈착(desorption)시켜 리튬추출액을 제조하는 단계;
    (h) 상기 리튬추출액의 중의 리튬 이온의 함량을 확인하는 단계;
    (i) 미리 선정된 기준을 초과하는 경우 상기 리튬추출액을 분리하여 추출액부에 저장하는 단계;
    (j) 상기 고정블록의 오염 유무를 확인하는 단계;
    (k) 미리 선정된 기준 이상의 오염이 확인되는 경우에 상기 리튬 함유수의 도입을 막고, 담수를 상기 복수개의 도관에 도입하여 고정블록의 오염 물질을 제거하는 단계; 및
    (l) 상기 고정블록의 오염이 제거된 이후에 리튬 함유수를 취수하여 상기 복수개의 도관 내부로 도입하여 리튬 함유수 중 용존 리튬을 고정블록에 흡착시키는 단계;를 포함하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 (a) 단계는
    리튬망간산화물을 하니컴 형상 블록 또는 다공성 물질 블록으로 성형하되, 상기 고정블록이 고정가이드를 통하여 고정될 수 있도록 제조되는 것을 특징으로 하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 (b) 단계는
    상기 고정블록을 복수개의 도관 내부에 배치하되, 고정블록 간의 이격거리는 인접한 고정블록 길이의 1/2 이하가 되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서
    상기 고정블록이 이온체형 망간산화물 흡착제로 변화되지 않는 경우
    상기 (c) 단계로 회귀되는 것을 특징으로 하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서
    상기 복수개의 도관 양단에 유량조절수단을 설치하여 제어부가 자동조절밸브를 제어하여 복수개의 도관에 도입되는 리튬 함유수의 흐름을 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 (h) 단계에서
    상기 리튬추출액 중의 리튬 이온 함량이 미리 선정된 기준 이하인 경우에는 상기 (g) 단계로 회귀되는 것을 특징으로 하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 (j) 단계에서
    상기 복수개의 도관의 양단에 감지수단을 설치하여 상기 고정블록의 오염여부를 판단하여, 오염이 발생되면 제어부가 담수를 도입하여 상기 고정블록을 세척하는 것을 특징으로 하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
  24. 제17항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서
    상기 고정블록에 리튬 이온이 흡착되되, 최초 흡착 효율보다 30% 이하로 감소되는 경우에는 상기 고정블록을 교체하여 복수개의 도관 내부에 다시 배치하는 것을 특징으로 하는 육상형 리튬회수장치를 이용한 리튬회수방법.
KR1020170041441A 2017-03-31 2017-03-31 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법 KR101780248B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170041441A KR101780248B1 (ko) 2017-03-31 2017-03-31 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법
JP2017098219A JP6472483B2 (ja) 2017-03-31 2017-05-17 リチウムイオン吸脱着工程のための陸上型リチウム回収装置及びこれを用いたリチウム回収方法
US15/597,429 US10478751B2 (en) 2017-03-31 2017-05-17 Onshore lithium-recovering apparatus for lithium ion adsorption and desorption process and lithium-recovering method using the same
CN201810116905.3A CN108690910B (zh) 2017-03-31 2018-02-06 用于锂离子吸附和解吸工艺的陆上型锂回收装置及利用该装置的锂回收方法
EP18157090.4A EP3382043B1 (en) 2017-03-31 2018-02-16 An onshore lithium-recovering apparatus for lithium ion adsorption and desorption process and lithium-recovering method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170041441A KR101780248B1 (ko) 2017-03-31 2017-03-31 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101780248B1 true KR101780248B1 (ko) 2017-09-20

Family

ID=60034083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170041441A KR101780248B1 (ko) 2017-03-31 2017-03-31 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10478751B2 (ko)
EP (1) EP3382043B1 (ko)
JP (1) JP6472483B2 (ko)
KR (1) KR101780248B1 (ko)
CN (1) CN108690910B (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108220593A (zh) * 2018-02-01 2018-06-29 陕西省膜分离技术研究院有限公司 一种移动吸附采集锂铷设备平台
WO2019098407A1 (ko) * 2017-11-16 2019-05-23 주식회사 그린코어 이엔씨 리튬 추출장치
KR102252283B1 (ko) * 2019-11-28 2021-05-14 주식회사 셀젠 흡착수단을 이용한 리튬의 고농도화 방법
EP3814540A4 (en) * 2018-06-29 2022-03-30 Applied Materials, Inc. LIQUID LITHIUM FEED AND REGULATION

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190072667A (ko) 2016-11-14 2019-06-25 리락 솔루션즈, 인크. 코팅된 이온 교환 입자를 이용한 리튬 추출
US11365128B2 (en) 2017-06-15 2022-06-21 Energysource Minerals Llc Process for selective adsorption and recovery of lithium from natural and synthetic brines
AR112663A1 (es) 2017-08-02 2019-11-27 Lilac Solutions Inc Extracción de litio con perlas porosas de intercambio iónico
EP3759257A4 (en) 2018-02-28 2021-11-24 Lilac Solutions, Inc. ION EXCHANGE REACTOR WITH PARTICLE TRAPS FOR LITHIUM EXTRACTION
CN110643831B (zh) * 2019-09-29 2021-09-17 天津科技大学 一种无隔膜电化学提锂系统及其提锂方法
JP2023529444A (ja) 2020-06-09 2023-07-10 ライラック ソリューションズ，インク． スケール物質存在下におけるリチウム抽出
CN111825152B (zh) * 2020-07-07 2022-11-01 西宁永正锂业有限公司 带滤机及其在吸附法卤水提锂中的应用
US20220055910A1 (en) * 2020-08-21 2022-02-24 Schlumberger Technology Corporation Lithium extraction improvements
US20240001331A1 (en) * 2020-12-11 2024-01-04 E3 Lithium Ltd. Lithium manganese oxide spinel sorbent compounds and methods of synthesis
WO2022129973A1 (en) 2020-12-18 2022-06-23 Totalenergies Onetech Installation for the treatment of an aqueous stream of produced water from an oil or gas field
JP7124917B1 (ja) * 2021-03-31 2022-08-24 住友金属鉱山株式会社 リチウム含有溶液の製造方法
WO2022226219A1 (en) 2021-04-23 2022-10-27 Lilac Solutions, Inc. Ion exchange devices for lithium extraction
CN115433839B (zh) * 2022-10-12 2023-11-03 广东邦普循环科技有限公司 一种盐湖自运行的提锂装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101133669B1 (ko) * 2008-11-21 2012-04-10 한국지질자원연구원 이온체형 망간 산화물 제조 및 리튬 이온 흡착/탈착 공정을 위한 일체형 리튬 회수 장치, 이를 이용한 리튬 회수 방법 및 이를 이용한 리튬 흡탈착 시스템
KR101602459B1 (ko) * 2015-09-21 2016-03-15 한국지질자원연구원 수용액으로부터의 유용금속이온 회수 장치 및 이를 이용한 유용금속이온 회수 방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5687634A (en) 1979-12-20 1981-07-16 Asahi Chem Ind Co Ltd Controlling method for metallic element separating operation
US5246591A (en) 1990-07-13 1993-09-21 Pact, Incorporated Separation of metal ions on an anion exchange resin by chromatographic elution
US6656360B2 (en) 1994-12-23 2003-12-02 Alliedsignal Inc. Fibrous system for continuously capturing metals from an aqueous stream
JP2001089820A (ja) 1999-09-17 2001-04-03 Hideki Koyanaka リチウム含有水溶液よりリチウムを連続的に分離採取するための装置
CN1485273A (zh) * 2002-09-28 2004-03-31 财团法人工业技术研究院 从卤水或海水生产锂浓缩液的方法
KR100557824B1 (ko) 2003-11-10 2006-03-10 한국지질자원연구원 우레탄 발포제를 이용한 이온 교환형 리튬-망간산화물흡착제 및 그의 제조 방법
KR100536957B1 (ko) 2003-11-10 2005-12-14 한국지질자원연구원 허니컴 형태의 이온 교환형 리튬-망간산화물 흡착제 및그의 제조 방법
KR100939516B1 (ko) 2007-11-29 2010-02-03 한국지질자원연구원 리튬 망간 산화물 및 그의 제조방법, 및 상기 산화물을이용하는 리튬 흡착제
JP2009161794A (ja) 2007-12-28 2009-07-23 Kumamoto Technology & Industry Foundation リチウムを回収する方法、および該方法を用いたリチウム回収装置
US8741150B2 (en) 2008-09-29 2014-06-03 Korea Institute Of Geosciences And Mineral Resources Lithium recovery device using separator reservoir, lithium recovery method and lithium adsorption/desorption system using the same
KR101623437B1 (ko) * 2010-04-22 2016-05-23 하루오 우에하라 리튬 회수 장치 및 그 방법
KR101388545B1 (ko) 2012-11-07 2014-04-23 주식회사 하닉스 핀 아이디 스피치를 이용한 자동차 와이어 하네스 테스트용 회로 검사 시스템
KR101388548B1 (ko) 2013-09-12 2014-04-23 한국지질자원연구원 근해의 리튬 흡착설비와 연안의 리튬 분리설비를 사용한 해수의 리튬 회수장치
KR101544353B1 (ko) * 2015-01-28 2015-08-17 한국지질자원연구원 수중 거치식 리튬 회수 장치 및 방법
CN104925836B (zh) * 2015-05-22 2017-03-15 中国科学院青海盐湖研究所 从含锂卤水中提锂的方法
CN105251436A (zh) 2015-11-27 2016-01-20 上海空间电源研究所 提高锂离子筛吸附剂使用寿命的流水线系统及其操作方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101133669B1 (ko) * 2008-11-21 2012-04-10 한국지질자원연구원 이온체형 망간 산화물 제조 및 리튬 이온 흡착/탈착 공정을 위한 일체형 리튬 회수 장치, 이를 이용한 리튬 회수 방법 및 이를 이용한 리튬 흡탈착 시스템
KR101602459B1 (ko) * 2015-09-21 2016-03-15 한국지질자원연구원 수용액으로부터의 유용금속이온 회수 장치 및 이를 이용한 유용금속이온 회수 방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019098407A1 (ko) * 2017-11-16 2019-05-23 주식회사 그린코어 이엔씨 리튬 추출장치
CN108220593A (zh) * 2018-02-01 2018-06-29 陕西省膜分离技术研究院有限公司 一种移动吸附采集锂铷设备平台
CN108220593B (zh) * 2018-02-01 2024-01-30 陕西省膜分离技术研究院有限公司 一种移动吸附采集锂铷设备平台
EP3814540A4 (en) * 2018-06-29 2022-03-30 Applied Materials, Inc. LIQUID LITHIUM FEED AND REGULATION
US11603306B2 (en) 2018-06-29 2023-03-14 Applied Materials, Inc. Liquid lithium supply and regulation
US11987489B2 (en) 2018-06-29 2024-05-21 Applied Materials, Inc. Liquid lithium supply and regulation
KR102252283B1 (ko) * 2019-11-28 2021-05-14 주식회사 셀젠 흡착수단을 이용한 리튬의 고농도화 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP3382043A1 (en) 2018-10-03
CN108690910B (zh) 2020-07-07
US20180280831A1 (en) 2018-10-04
US10478751B2 (en) 2019-11-19
JP2018172775A (ja) 2018-11-08
CN108690910A (zh) 2018-10-23
JP6472483B2 (ja) 2019-02-20
EP3382043B1 (en) 2020-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101780248B1 (ko) 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법
US20130306565A1 (en) Electrochemical Ion Exchange Water Treatment
US7722773B2 (en) Method of treating organic compounds in wastewater
US9216376B2 (en) Systems and methods for exhaust gas cleaning and/or ballast water treatment
US20060231495A1 (en) Regeneration of adsorption media within electrical purification apparatuses
US20120217170A1 (en) Apparatus and method for removal of ions
MX2007012742A (es) Regeneracion de medio de adsorpcion dentro de un dispositivo de electrodesionizacion.
WO2010033945A1 (en) Iodine recovery systems and methods
KR20160077094A (ko) 염수 채취 방법
WO2022113741A1 (ja) 軟水化装置、軟水化装置の再生方法、及び軟水化装置の洗浄方法
CN108751325A (zh) 一种氨氮废水处理系统及氨氮废水处理方法
JP2008053209A (ja) 燃料電池装置
KR102285849B1 (ko) Cdi를 이용한 고효율 리튬 회수 시스템 및 방법
JP4662277B2 (ja) 電気脱イオン装置
CN105525306A (zh) 一种去除高浓度盐水中toc的系统及方法
KR20080047796A (ko) 와이어 컷팅기용 증류수 자동여과순환시스템
CN109824168A (zh) 含氮浓盐废水处理装置
CN205115097U (zh) 化水离子交换器
US20240051860A1 (en) Installation for the treatment of an aqueous stream of produced water from an oil or gas field
CN201778800U (zh) 采油输油设备析垢除垢过滤装置
JP5758321B2 (ja) 熱水の処理装置及び熱水の処理方法
CN116905007A (zh) 一种碱性电解水制氢系统及电解水制氢方法
JP5366253B2 (ja) 湧水処理工法
CN105502576A (zh) 化水离子交换器
OA17364A (en) Method and device for the underwater testing of a filtration system.

Legal Events

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