KR102165275B1 - 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치 - Google Patents

리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치에 관한 것으로, 리튬 화합물 회수 방법은, 수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하며, 리튬을 포함하는 폐액을 준비하는 폐액 준비 단계; 상기 폐액 내부의 고체 물질을 여과하는 제1여과 단계; 상기 폐액을 가열할 수 있는 증발 농축부를 통해 상기 폐액을 증발, 농축시키는 증발 농축 단계; 상기 증발 농축 단계를 통해 석출된 수산화 리튬을 여과하는 제2여과 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 리튬 화합물 회수 장치는, 수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는, 리튬을 포함하는 폐액을 준비하는 폐액 준비부; 상기 폐액 내부의 고체 물질을 여과할 수 있는 제1여과부; 상기 폐액을 가열하여 상기 폐액을 증발, 농축시킬 수 있는 증발 농축부; 상기 증발 농축부를 통해 상기 폐액에서 석출된 수산화 리튬을 여과할 수 있는 제2여과부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치 {Method for recovering lithium compound from waste solution of lithium secondary battery raw material manufacturing process and Apparatus for recovering lithium compound}
본 발명은 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 증발, 농축하여 리튬 화합물을 회수할 수 있는 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치에 관한 것이다.
리튬은 은백색을 띠는 가장 가벼운 알칼리 금속으로, 강한 전기 화학적 성질을 가지면서 공기와 물 접촉 시 인화성 및 폭발성을 가지고 있다. 리튬은 강한 화학적 반응으로 인해 경암, 점토, 염수 내의 광물에 리튬이 함유된 형태로 부존하나, 높은 반응력 때문에 순수한 형태로는 자연 내에서 발견하기 무척 어려운 물질이다.
지각의 리튬 함유량은 60ppm으로, 이는 아연, 구리, 텅스텐보다는 조금 적으며, 코발트, 주석, 납보다는 조금 더 많이 존재하는 희귀한 광물이다. 이와 같은 리튬은 유리 제조, 윤활유 첨가제, 에너지저장(ESS)용 2차 전지 및 1차 전지의 충방전 소재 외에 다양한 목적으로 사용되고 있다.
특히, 휴대폰, 노트북 등의 휴대용 전자기기, 각종 전동 공구, 전기 자동차 등에 주요 동력원으로 충전이 가능한 리튬이차전지가 주로 사용되고 있으며, 이에 리튬의 수요가 증가하고 있는 추세이다. 리튬 화합물은 전통적인 방법인 염호의 회수 공정과 광석에서의 회수 공정을 통해 공급되고 있는데, 리튬 생산 단가 절감을 위해 리튬 재사용에 대한 관심이 증가하고 있다.
그러나 종래에는 폐 리튬 전지에서 리튬 화합물을 확보하는 기술만 개발되고 있을 뿐, 리튬 이용공정에서 배출되는 폐액을 활용하지 못하고 있는 실정이다. 특히, 이차리튬전지의 전해질 제조 및 생산 과정에서 필연적으로 발생하는 폐액은 위탁 폐수로서 처리됨에 따라 폐액 내의 많은 리튬 화합물이 재사용 없이 폐기되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 더욱 상세하게는 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 증발, 농축하여 리튬 화합물을 회수할 수 있는 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치에 관한 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 리튬 화합물 회수 방법은, 수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하며, 리튬을 포함하는 폐액을 준비하는 폐액 준비 단계; 상기 폐액 내부의 고체 물질을 여과하는 제1여과 단계; 상기 폐액을 가열할 수 있는 증발 농축부를 통해 상기 폐액을 증발, 농축시키는 증발 농축 단계; 상기 증발 농축 단계를 통해 석출된 수산화 리튬을 여과하는 제2여과 단계;를 포함하며, 상기 증발 농축 단계 이전에, 상기 폐액을 전처리하는 전처리 단계를 더 포함하며, 상기 전처리 단계는, 상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입하며, 상기 전처리 단계에서는, 상기 폐액의 pH를 12 이상으로 형성하며, 수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 통해 상기 증발 농축 단계에서 석출된 상기 수산화 리튬을 정제시키는 정제 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 리튬 화합물 회수 방법의 상기 정제액은 이소프로필 알코올(IPA) 인 것이 바람직하다.
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상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 리튬 화합물 회수 방법은 상기 제2여과 단계에서 상기 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소를 투입하여 탄산 리튬을 회수하는 탄산 리튬 회수 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 탄산 리튬 회수 단계는 상기 이산화탄소는 25도 내지 35도에서 투입할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 리튬 화합물 회수 장치는 수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는, 리튬을 포함하는 폐액을 준비하는 폐액 준비부; 상기 폐액 내부의 고체 물질을 여과할 수 있는 제1여과부; 상기 폐액을 가열하여 상기 폐액을 증발, 농축시킬 수 있는 증발 농축부; 상기 증발 농축부를 통해 상기 폐액에서 석출된 수산화 리튬을 여과할 수 있는 제2여과부; 상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입할 수 있는 전처리부; 수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 통해 석출된 상기 수산화 리튬을 정제시킬 수 있는 정제부;를 포함하며, 상기 전처리부에서 상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입할 때, 상기 폐액의 pH를 12 이상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.
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상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 리튬 화합물 회수 장치는 상기 제2여과부를 통해 상기 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소를 투입하여 탄산 리튬을 회수할 수 있는 탄산 리튬 회수부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 증발, 농축하여 리튬 화합물을 회수함에 따라 폐수처리 비용을 절감하는 동시에 폐액을 활용하여 리튬을 재사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 증발, 농축하여 사용가치가 높은 수산화 리튬을 회수하는 동시에, 탄산 리튬 회수 단계를 통해 탄산 리튬을 회수할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 수산화 리튬을 통해 리튬이차전지를 제조하는 공정을 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 방법을 나타내는 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 리튬 화합물 회수 장치를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치에 관한 것으로, 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 증발, 농축하여 리튬 화합물을 회수할 수 있는 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법은 전해질 첨가제, 양극 활물질과 같은 리튬이차전지 원료 제조 공정에서 발생하는 폐액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 수산화 리튬(LiOH)을 통해 리튬이차전지를 제조하는 공정을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 수산화 리튬(S10)을 통해 전해질 첨가제를 합성(S20)하고, 전해질 첨가제를 통해 전해질 액을 제조(S30)한 이후에, 이를 이용하여 리튬이차전지를 제조(S40)한다. 이와 같이 제조된 리륨이차전지는 휴대폰, 노트북 등의 휴대용 전자기기, 각종 전동 공구, 전기 자동차의 배터리에 장착되면서 리튬이차전지 제품이 제조(S50) 된다.
수산화 리튬(S10)을 합성되는 전해질 첨가제는 LiFSI일 수 있으며, 이와 같은 전해질 첨가제 합성 과정에서 리튬을 포함하는 폐액이 발생하게 된다. 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법은 이와 같은 폐액에 포함되어 있는 리튬 화합물을 회수하는 방법에 관한 것이다.
다만, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법에서 사용되는 폐액은 LiFSI 전해질 첨가제 합성 과정에서 발생하는 폐액으로 한정되는 것은 아니며, 수산화 리튬을 이용하여 전해질 첨가제, 양극 활물질 등과 같은 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 리튬을 포함한 폐액일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법은 폐액 준비 단계(S110), 제1여과 단계(S130), 증발 농축 단계(S140), 제2여과 단계(S150)를 포함한다.
상기 폐액 준비 단계(S110)는 수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 준비하는 단계로, 상기 폐액은 리튬을 포함하는 것이다. 도 1을 참조하면, 수산화 리튬을 통해 제조되는 리튬이차전지 원료는 LiFSI 전해질 첨가제 일수 있다. 이하에서는 수산화 리튬을 통해 LiFSI 전해질 첨가제를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 중심으로 설명하나, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법은 이에 한정되지는 아니며, 다른 종류의 리튬이차전지 원료 제조 공정에서 발생하는 리튬을 포함한 폐액을 사용할 수도 있다.
상기 제1여과 단계(S130)는 폐액 내부의 고체 물질을 여과하는 단계로, 고액 분리기를 통해 폐액 내부에 존재하는 LiFSI, LiCl, Li2SO4 등의 고체 물질을 제거할 수 있다. 상기 제1여과 단계(S130)를 통해 고체 물질이 여과된 폐액은 후술할 상기 증발 농축 단계(S140)에서 증발, 농축될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법은 상기 증발 농축 단계(S140) 이전에, 상기 폐액을 전처리하는 전처리 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. 상기 전처리 단계(S120)는 상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입하는 단계로, 상기 증발 농축 단계(S140) 이전 또는 상기 제1여과 단계(S130) 이전에 이루어질 수 있다.
수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액의 리튬은 대부분 수산화 리튬(LiOH) 형태로 존재하며, 후술할 상기 증발 농축 단계(S140)에서는 폐액을 증발, 농축시켜 수산화 리튬을 석출하게 된다. 여기서, 상기 증발 농축 단계(S140)를 거치기 이전의 폐액에는 수산화 리튬 외에 미세하게 잔류하는 리튬 화합물이 있을 수 있으며, 이를 수산화 리튬으로 변환하기 위해 상기 전처리 단계(S120)에서 상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입한다.
상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입함에 따라 폐액에 미세하게 잔류하는 리튬 화합물을 수산화 리튬으로 변경할 수 있게 되고, 이를 통해 상기 증발 농축 단계(S140)에서 석출되는 수산화 리튬의 농도를 상승시킬 수 있게 된다.
상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입시키는 상기 전처리 단계(S120)에서 상기 폐액의 pH는 12 이상으로 형성하는 것이 바람직하다. 수산화 나트륨은 염기성 물질이기 때문에 수산화 나트륨을 상기 폐액에 투입하면, 상기 폐액의 pH를 조절할 수 있게 된다.
후술할 상기 증발 농축 단계(S140)에서 폐액을 증발, 농축시키면, 폐액이 증발, 농축됨에 따라 폐액의 pH가 감소하게 된다. 수산화 리튬을 석출하기 위해서는 폐액의 pH가 10 이상으로 이루어지는 것이 바람직하기 때문에, 상기 전처리 단계(S120)에서는 수산화 나트륨을 통해 폐액의 pH를 미리 높여 놓는 것이 좋으며, 폐액의 pH를 12 이상으로 하는 것이 바람직하다.
상기 증발 농축 단계(S140)는 상기 폐액을 가열할 수 있는 증발 농축부를 통해 상기 폐액을 증발, 농축시키는 단계이다. 상기 증발 농축부는 상기 폐액을 가열할 수 있다면 다양한 장치가 사용될 수 있으나, 에너지(스팀) 소모량을 최소화하기 위하여 히트 펌프 증발방식(MVR)을 이용하는 장치인 것이 바람직하다.
상기 증발 농축부를 통해 상기 폐액을 증발, 농축시키면, 상기 폐액에서 수산화 리튬이 석출된다. 구체적으로, 수산화 리튬의 용해도는 20%이며, 약 1%의 리튬 함유 폐액을 4배이상 농축하게 되면, 수산화 리튬의 석출이 시작될 수 있다.
상기 제2여과 단계(S150)는 상기 증발 농축 단계(S140)를 통해 석출된 수산화 리튬을 여과하는 단계이다. 상기 제2여과 단계(S150)는 고액 분리기 등을 통해 석출된 수산화 리튬을 여과할 수 있게 된다. 상기 제2여과 단계(S150)를 통해 여과된 수산화 리튬은 DI water(초순수물)을 통해 세척되면서 불순물이 제거될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법은 수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 통해 상기 증발 농축 단계(S140)에서 석출된 수산화 리튬을 정제시키는 정제 단계(S160)를 더 포함할 수 있다.
상기 정제 단계(S160)는 불순물을 제거하여 수산화 리튬의 순도를 높이기 위한 것으로, 수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액이 이용될 수 있다. 상기 정제액은 수산화 리튬이 용해되지 않는 이소프로필 알코올(IPA)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 수산화 리튬이 용해되지 않는 물질이라면 다양한 물질이 사용될 수 있다.
수산화 리튬이 용해되지 않은 상기 정제액을 통해 상기 증발 농축 단계(S140)에서 석출된 수산화 리튬을 정제시키면, 99.5%의 고순도 수산화 리튬을 회수할 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법은 탄산 리튬 회수 단계(S170)를 더 포함할 수 있다. 상기 탄산 리튬 회수 단계(S170)는 탄산 리튬을 회수하기 위한 단계로, 상기 제2여과 단계(S150)에서 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액을 이용한다.
상기 증발 농축 단계(S140)를 통해 수산화 리튬을 석출하더라도 폐액 내의 모든 수산화 리튬이 다 석출되는 것은 아니기 때문에, 상기 제2여과 단계(S150)에서 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에는 약 12%의 수산화 리튬이 존재하게 된다.
상기 탄산 리튬 회수 단계(S170)는 이와 같이 잔류하는 수산화 리튬을 탄산 리튬 형태로 석출하기 위한 단계로, 상기 제2여과 단계(S150)에서 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소(CO2)를 투입한다. 상기 제2여과 단계(S150)에서 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소(CO2)를 투입하면, 2LiOH + CO2 → Li2CO3 + H2O의 반응이 일어나면서 고순도(99.5%)의 탄산 리튬(Li2CO3)이 석출된다.
상기 탄산 리튬 회수 단계(S170)에서 상기 이산화탄소(CO2)가 투입되는 온도는 25도 내지 35도 투입되는 것이 바람직하다. 2LiOH + CO2 → Li2CO3 + H2O의 반응은 일정 온도 이상에서 원활하게 이루어지며, 이를 위해서 상온보다 높은 온도인 25도 내지 35도에서 상기 이산화탄소(CO2)를 투입하는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 장치는 리튬 화합물 회수 방법에 사용될 수 있는 장치로, 폐액 준비부(110), 제1여과부(130), 증발 농축부(140), 제2여과부(150)를 포함할 수 있다.
상기 폐액 준비부(110)는 수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는, 리튬을 포함하는 폐액을 준비할 수 있는 장치이다. 상기 폐액 준비부(110)는 폐액을 이동시킬 수 있는 펌프나 폐액을 반응시킬 수 있는 트레이일 수 있다.
상기 제1여과부(130)는 폐액 내부의 고체 물질을 여과할 수 있는 장치로 고액 분리기일 수 있다. 다만, 상기 제1여과부(130)는 고액 분리기로 한정되는 것은 아니며, 폐액 내부의 고체 물질을 여과할 수 있다면 다양한 장치가 사용될 수 있다.
상기 증발 농축부(140)는 폐액을 가열하여 폐액을 증발, 농축시킬 수 있는 장치이다. 상기 증발 농축부(140)는 에너지 소모량을 최소화하기 위해 히트 펌프 증발방식(MVR)을 사용하는 장치인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 폐액을 증발, 농축시킬 수 있다면 다양한 장치가 사용될 수 있다.
상기 제2여과부(150)는 상기 증발 농축부(140)를 통해 페액에서 석출된 수산화 리튬을 여과할 수 있는 장치로, 석출된 수산화 리튬을 여과할 수 있는 장치로 고액 분리기일 수 있다. 다만, 상기 제2여과부(150)는 고액 분리기로 한정되는 것은 아니며, 석출된 수산화 리튬을 여과할 수 있다면 다양한 장치가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 장치는 전처리부(120), 정제부(160), 탄산 리튬 회수부(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 전처리부(120)는 폐액에 수산화 나트륨을 투입할 수 있는 장치로, 폐액에 수산화 나트륨을 투입할 수 있다면 다양한 장치가 사용될 수 있다.
상기 정제부(160)는 수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 통해 석출된 상기 수산화 리튬을 정제시킬 수 있는 장치로, 수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 포함하는 트레이일 수 있다. 상기 정제부(160)에서 사용되는 정제액은 수산화 리튬이 용해되지 않는 이소프로필 알코올(IPA)인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 수산화 리튬이 용해되지 않는 물질이라면 다양한 물질이 사용될 수 있다.
상기 탄산 리튬 회수부(170)는 상기 제2여과부(150)를 통해 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소를 투입할 수 있는 장치로, 상기 제2여과부(150)를 통해 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소를 투입할 수 있다면 다양한 장치가 사용될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예에 따른 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치는 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 증발, 농축하여 리튬 화합물을 회수함에 따라 폐수처리 비용을 절감하는 동시에 폐액을 활용하여 리튬을 재사용할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치는, 폐액을 증발, 농축하여 수산화 리튬을 석출하고, 수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 이용하여 수산화 리튬을 정제함에 따라 고순도의 수산화 리튬을 회수할 수 있는 장점이 있다.
이와 함께, 본 발명의 실시 예에 따른 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법 및 리튬 화합물 회수 장치는 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는 폐액을 증발, 농축하여 사용가치가 높은 수산화 리튬을 회수하는 동시에, 탄산 리튬 회수 단계를 통해 탄산 리튬을 회수할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
S110...폐액 준비 단계 S120...전처리 단계
S130...제1여과 단계 S140...증발 농축 단계
S150...제2여과 단계 S160...정제 단계
S170...탄산 리튬 회수 단계
110...폐액 준비부 120...전처리부
130...제1여과부 140...증발 농축부
150...제2여과부 160...정제부
170...탄산 리튬 회수부

Claims (11)

  1. 리튬이차전지 원료 제조 공정에서 발생하는 폐액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 방법에 있어서,
    수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하며, 리튬을 포함하는 폐액을 준비하는 폐액 준비 단계;
    상기 폐액 내부의 고체 물질을 여과하는 제1여과 단계;
    상기 폐액을 가열할 수 있는 증발 농축부를 통해 상기 폐액을 증발, 농축시키는 증발 농축 단계;
    상기 증발 농축 단계를 통해 석출된 수산화 리튬을 여과하는 제2여과 단계;를 포함하며,
    상기 증발 농축 단계 이전에, 상기 폐액을 전처리하는 전처리 단계를 더 포함하며,
    상기 전처리 단계는, 상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입하며,
    상기 전처리 단계에서는, 상기 폐액의 pH를 12 이상으로 형성하며,
    수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 통해 상기 증발 농축 단계에서 석출된 상기 수산화 리튬을 정제시키는 정제 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정제액은 이소프로필 알코올(IPA) 인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2여과 단계에서 상기 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소를 투입하여 탄산 리튬을 회수하는 탄산 리튬 회수 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탄산 리튬 회수 단계는 상기 이산화탄소는 25도 내지 35도에서 투입되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지 원료 제조 공정의 폐액으로부터 리튬 화합물 회수 방법.
  8. 리튬이차전지 원료 제조 공정에서 발생하는 폐액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 리튬 화합물 회수 장치에 있어서,
    수산화 리튬을 통해 리튬이차전지 원료를 제조하는 공정에서 발생하는, 리튬을 포함하는 폐액을 준비하는 폐액 준비부;
    상기 폐액 내부의 고체 물질을 여과할 수 있는 제1여과부;
    상기 폐액을 가열하여 상기 폐액을 증발, 농축시킬 수 있는 증발 농축부;
    상기 증발 농축부를 통해 상기 폐액에서 석출된 수산화 리튬을 여과할 수 있는 제2여과부;
    상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입할 수 있는 전처리부;
    수산화 리튬이 용해되지 않는 정제액을 통해 석출된 상기 수산화 리튬을 정제시킬 수 있는 정제부;를 포함하며,
    상기 전처리부에서 상기 폐액에 수산화 나트륨을 투입할 때, 상기 폐액의 pH를 12 이상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 리튬 화합물 회수 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2여과부를 통해 상기 수산화 리튬을 여과하고 남은 농축액에 이산화탄소를 투입하여 탄산 리튬을 회수할 수 있는 탄산 리튬 회수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 화합물 회수 장치.

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