KR102242686B1 - Method for manufacturing lithium concentrate and method for manufacturing lithium compound using lithium concentrate manufactured therefrom - Google Patents

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류태공
김병수
류정호
방준환
서주범
신준호
홍혜진
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한국지질자원연구원
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Abstract

The present invention a method for manufacturing a lithium concentrate and a method for manufacturing a lithium compound using the lithium concentrate manufactured therefrom. After preparing a lithium fluoride by reacting a low-concentration lithium solution with a fluorine compound, the lithium fluoride is sulphated with an aqueous sulfuric acid compound, and lithium is acid leached to prepare a high-concentration lithium concentrate, and then each lithium in the lithium concentrate is subjected to a hydroxylation or carbonation reaction to prepare the lithium compound of lithium hydroxide or lithium carbonate.

Description

리튬농축액 제조방법 및 이로부터 제조된 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM CONCENTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM COMPOUND USING LITHIUM CONCENTRATE MANUFACTURED THEREFROM}Lithium concentrate manufacturing method and lithium compound manufacturing method using lithium concentrate prepared therefrom {METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM CONCENTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM COMPOUND USING LITHIUM CONCENTRATE MANUFACTURED THEREFROM}

본 발명은 리튬농축액 제조방법 및 이로부터 제조된 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저농도 리튬용액을 불소화합물과 반응시켜 불화리튬을 제조한 후, 상기 불화리튬을 황산화합물 수용액과 황산화반응시키고 리튬을 산침출하여 고농도의 리튬농축액을 제조한 다음, 상기 리튬농축액의 리튬을 각각 수산화반응 또는 탄산반응시켜 수산화리튬 또는 탄산리튬의 리튬화합물을 제조하는 리튬농축액 제조방법 및 이로부터 제조된 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for preparing a lithium concentrate and a method for preparing a lithium compound using the lithium concentrate prepared therefrom, and more particularly, to prepare lithium fluoride by reacting a low-concentration lithium solution with a fluorine compound, and then converting the lithium fluoride to a sulfate compound. A lithium concentrate manufacturing method and method for preparing a lithium compound of lithium hydroxide or lithium carbonate by reacting with an aqueous solution by sulfation reaction and acid-leaching lithium to prepare a high-concentration lithium concentrate, and then reacting lithium in the lithium concentrate to a hydroxyl reaction or carbonic acid reaction, respectively. It relates to a method for producing a lithium compound using the lithium concentrate prepared from.

일반적으로, 리튬용액에서 수산화리튬 또는 탄산리튬의 리튬화합물을 제조하는 방법은 고농도의 리튬용액의 수산화반응 또는 탄산반응을 통해 제조하는 것이다.In general, a method of preparing a lithium compound of lithium hydroxide or lithium carbonate from a lithium solution is to prepare a lithium solution through a hydroxylation reaction or a carbonic acid reaction of a high concentration lithium solution.

이러한, 고농도의 리튬용액은 남미에 위치한 염호에서 자연 증발과정으로 농축하는 방법이 상용 방법이고, 그 외 가열농축, 전기투석, 화학적 처리(불용성 리튬화합물 침전/분리/산침출 또는 황산화반응/수침출) 등이 있다. Such high-concentration lithium solutions are concentrated by natural evaporation in a salt lake located in South America, and other methods include heat concentration, electrodialysis, and chemical treatment (precipitation/separation/acid leaching or sulfation reaction/water treatment of insoluble lithium compounds). Leaching).

화학적 처리방법인 리튬용액으로부터 침전법을 적용해 불용성 리튬화합물로 제조하는 방법은 인산을 사용해 용해도가 낮은 인산리튬 화합물(Li3PO4)로 전환하여 침전 및 분리한다.The method of preparing an insoluble lithium compound by applying a precipitation method from a lithium solution, which is a chemical treatment method, uses phosphoric acid to convert to a lithium phosphate compound (Li 3 PO 4 ) with low solubility to precipitate and separate.

그 외 알루미늄 화합물을 사용해 불용성 리튬-알루미늄 화물인 Li-Al LDH (layered double hydroxide, LiAl2(OH)2H2O) 형태로 침전 및 분리하는 방법들이 제시되고 있다.In addition, methods of separating and separating in the form of Li-Al LDH (layered double hydroxide, LiAl 2 (OH) 2H 2 O), an insoluble lithium-aluminum cargo using aluminum compounds, have been proposed.

불용성 리튬화합물의 제조 및 산침출 또는 황산화반응/수침출을 통해 리튬용액을 농축하는 과정에서 고상/액상 비율 또는 반응 비율에 따른 리튬용액의 농축률이 상이하고, 리튬화합물 단위무게당 높은 리튬 함량을 지닐수록 농축에 유리하다.In the process of preparing an insoluble lithium compound and concentrating a lithium solution through acid leaching or sulfation reaction/water leaching, the concentration rate of the lithium solution is different according to the solid/liquid ratio or reaction ratio, and the lithium content per unit weight of the lithium compound is high. The more it has, the more advantageous it is to concentrate.

불용성 리튬화합물 중 인산리튬의 경우 이론적인 단위무게당 리튬 함량이 약 17.9 %, 리튬-알루미늄 화합물의 경우 2.8~3.2 %, 불화리튬의 경우 약 26.7 %의 값을 나타내므로 불용성 리튬화합물 중에는 불화리튬이 단위무게당 리튬 함량이 가장 크다.Among the insoluble lithium compounds, lithium phosphate per theoretical unit weight is about 17.9%, lithium-aluminum compounds are 2.8~3.2%, and lithium fluoride is about 26.7%. The lithium content per unit weight is the largest.

따라서, 불화리튬을 사용하여 리튬용액을 농축하는 것이 매우 유리하다.Therefore, it is very advantageous to use lithium fluoride to concentrate the lithium solution.

본 출원인은 여러 연구를 통하여 리튬용액 농축에 매우 유리한 불화리튬을 사용한 리튬농축액 제조방법을 획득하였고, 이러한 불화리튬으로부터 탄산리튬 또는 수산화리튬의 리튬화합물을 제조하는 방법을 획득하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.The present applicant obtained a method for preparing a lithium concentrate using lithium fluoride, which is very advantageous for concentrating a lithium solution, through several studies, and obtained a method for preparing a lithium compound of lithium carbonate or lithium hydroxide from such lithium fluoride, thereby completing the present invention. Became.

대한민국 공개특허 제10-2016-0075679 호(특허공개일: 2016년06월29일)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0075679 (Patent publication date: June 29, 2016)

따라서, 본 발명은 단위무게당 리튬함량이 높은 불용성 리튬화합물인 불화리튬을 제조하고, 상기 불화리튬을 황산화합물 수용액과 황산화반응 및 산침출하여 고농도의 리튬농축액을 제조하는 리튬농축액 제조방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention provides a lithium concentrate manufacturing method for preparing lithium fluoride, which is an insoluble lithium compound having a high lithium content per unit weight, and sulfation reaction and acid leaching of the lithium fluoride with an aqueous solution of a sulfuric acid compound to prepare a high concentration lithium concentrate. I have to.

또한, 본 발명은 리튬농축액의 리튬을 수산화 반응시켜 수산화리튬의 리튬화합물을 제조하는 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법을 제공하는 데 있다.In addition, the present invention is to provide a method for producing a lithium compound using a lithium concentrate in which lithium in a lithium concentrate is subjected to a hydroxyl reaction to prepare a lithium compound of lithium hydroxide.

또한, 본 발명은 리튬농축액의 리튬을 탄산화 반응시켜 탄산리튬의 리튬화합물을 제조하는 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법을 제공하는 데 있다.In addition, the present invention is to provide a method for producing a lithium compound using a lithium concentrate in which lithium in a lithium concentrate is carbonated to produce a lithium compound of lithium carbonate.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, In order to solve the above problem, according to an aspect of the present invention,

저농도 리튬용액에 침전제로 불소화합물을 투입하고, 침전 및 분리하여 고농도의 불화리튬(LiF)을 제조하는 단계; 및Adding a fluorine compound as a precipitating agent to a low-concentration lithium solution, sedimenting and separating, to prepare a high-concentration lithium fluoride (LiF); And

상기 고농도의 불화리튬을 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출하여 리튬을 고농도로 침출하여 고농도 리튬농축액을 제조하는 단계;를 포함하는Comprising: Sulfation reaction and acid leaching of the lithium fluoride with a high concentration of lithium fluoride with an aqueous solution of a sulfuric acid compound to leach lithium at a high concentration to prepare a high concentration lithium concentrate;

리튬농축액 제조방법을 제공한다.It provides a method for preparing a lithium concentrate.

또한, 상기 리튬농축액 제조방법은 상기 불화리튬을 제조하는 단계에서 여액을 농축하고 재순환하여 불화리튬 제조 수율을 향상시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method for preparing the lithium concentrate may further include concentrating and recycling the filtrate in the step of preparing the lithium fluoride to improve a lithium fluoride production yield.

그리고, 상기 저농도 리튬용액은 리튬 이온 농도가 1500 ppm 이하이고, 상기 고농도 리튬농축액은 리튬 이온 농도가 1500 ppm 이상일 수 있다.In addition, the low-concentration lithium solution may have a lithium ion concentration of 1500 ppm or less, and the high-concentration lithium concentrate may have a lithium ion concentration of 1500 ppm or more.

여기서, 상기 고농도 리튬농축액은 이온 성분으로 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온을 포함할 수 있다.Here, the high-concentration lithium concentrate may include lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metal ions as ionic components.

또한, 상기 리튬농축액 제조방법의 상기 불소화합물은 불화나트륨(NaF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화제일철(FeF2), 불화제이철(FeF3), 불화알루미늄(AlF3) 및 불화수소(HF)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 불소화합물의 형상은 분말, 용액 또는 슬러리를 포함할 수 있다.In addition, the fluorine compound of the lithium concentrate preparation method is sodium fluoride (NaF), ammonium fluoride (NH 4 F), potassium fluoride (KF), ferrous fluoride (FeF 2 ), ferric fluoride (FeF 3 ), aluminum fluoride (AlF 3 ) and hydrogen fluoride (HF) may include at least one selected from the group consisting of, and the shape of the fluorine compound may include a powder, a solution, or a slurry.

그리고, 상기 저농도 리튬용액의 리튬(Li)과 상기 불소화합물의 불소(F)의 함량 비율은 몰비로 Li:F = 1: 0.1 ~ 10 일 수 있다.In addition, the ratio of the content of lithium (Li) in the low-concentration lithium solution to fluorine (F) in the fluorine compound may be Li:F = 1: 0.1 to 10 in a molar ratio.

여기서, 상기 황산화합물 수용액은Here, the sulfuric acid compound aqueous solution is

황산(H2SO4) 수용액, 아황산(H2SO3) 수용액, 황산마그네슘(MgSO4) 수용액, 황산칼슘(CaSO4) 수용액, 황산칼륨(K2SO4) 수용액 및 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 수용액으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) aqueous solution, sulfurous acid (H 2 SO 3 ) aqueous solution, magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution, calcium sulfate (CaSO 4 ) aqueous solution, potassium sulfate (K 2 SO 4 ) aqueous solution and aluminum sulfate (Al 2 (Al 2 ( SO 4 ) 3 ) may be one or more selected from the group consisting of aqueous solutions.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, Further, according to another aspect of the present invention,

황산화반응/산침출의 리튬농축액 제조방법에 의해 제조된 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계;Precipitating a lithium concentrate prepared by a method for preparing a lithium concentrate of sulfation/acid leaching with a hydroxide compound to prepare an impurity precipitate excluding lithium;

상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하는 단계; 및Separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium; And

상기 리튬이 포함된 여액을 농축시키고 결정화하여 리튬화합물인 수산화리튬을 제조하는 단계;를 포함하는Containing the step of concentrating and crystallizing the filtrate containing lithium to prepare lithium hydroxide, which is a lithium compound.

리튬화합물 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a lithium compound.

여기서, 상기 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계의 상기 수산화화합물은 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 일 수 있다.Here, the hydroxide compound in the step of preparing an impurity precipitate excluding lithium by precipitating the lithium concentrated solution with a hydroxide compound is calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ). It may be one or more selected from the group consisting of.

이때, 상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr 이 1:0.5 내지 1:5 일 수 있다.At this time, the lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Sr may be 1:0.5 to 1:5.

그리고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.And, the lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Na may be 1:0.5 to 1:2.

또한, 상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비로 F·SO4: Ca이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.In addition, the lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Ca may be 1:0.5 to 1:2.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, Further, according to another aspect of the present invention,

황산화반응/산침출의 리튬농축액 제조방법에 의해 제조된 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계;Precipitating a lithium concentrate prepared by a method for preparing a lithium concentrate of sulfation/acid leaching with a hydroxide compound to prepare an impurity precipitate excluding lithium;

상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하는 단계; 및Separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium; And

상기 리튬이 포함된 여액을 탄산화합물과 탄산반응시켜 리튬화합물인 탄산리튬을 제조하는 단계;를 포함하는Comprising: the filtrate containing lithium is reacted with carbonic acid to produce lithium carbonate, which is a lithium compound.

리튬화합물 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a lithium compound.

여기서, 상기 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계의 상기 수산화화합물은 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 일 수 있다.Here, the hydroxide compound in the step of preparing an impurity precipitate excluding lithium by precipitating the lithium concentrated solution with a hydroxide compound is calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ). It may be one or more selected from the group consisting of.

이때, 상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr 이 1:0.5 내지 1:5 일 수 있다.At this time, the lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Sr may be 1:0.5 to 1:5.

그리고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na 이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.And, the lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Na may be 1:0.5 to 1:2.

또한, 상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비로 F·SO4: Ca 이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.In addition, the lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Ca may be 1:0.5 to 1:2.

그리고, 상기 리튬이 포함된 여액을 탄산화합물과 탄산반응시켜 리튬화합물인 탄산리튬을 제조하는 단계의 상기 탄산화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 이산화탄소(CO2) 일 수 있다.In addition, the carbonate compound in the step of producing lithium carbonate, which is a lithium compound, by carbonicating the filtrate containing lithium with a carbonate compound may be sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or carbon dioxide (CO 2 ).

이때, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 몰비로 Li: Na2CO3 이 1:0.2 내지 1:5 일 수 있다.At this time, the filtrate containing lithium and the sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) are Li in a molar ratio: Na 2 CO 3 may be 1:0.2 to 1:5.

또한, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 이산화탄소(CO2)은 몰비로 Li: CO2 가 1:0.2 내지 1:5 일 수 있다.In addition, the filtrate containing lithium and the carbon dioxide (CO 2 ) are Li: CO 2 may be 1:0.2 to 1:5.

본 발명에 따르면, 단위무게당 리튬함량이 높은 불용성 리튬화합물인 고농도의 불화리튬을 제조하고, 상기 고농도의 불화리튬을 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출하여 고농도의 리튬농축액을 제조하는 리튬농축액 제조방법을 제공하므로 비용이 절감되고, 리튬농축액의 농도가 고농도이므로 추가 공정에 유리하다.According to the present invention, lithium to prepare a high concentration lithium fluoride, which is an insoluble lithium compound having a high lithium content per unit weight, and to prepare a high concentration lithium concentrate by sulfation reaction and acid leaching of the high concentration lithium fluoride with an aqueous solution of a sulfuric acid compound. Cost is reduced by providing a method for preparing a concentrate, and since the concentration of the lithium concentrate is high, it is advantageous for an additional process.

또한, 본 발명은 리튬농축액의 리튬을 수산화반응시켜 수산화리튬의 리튬화합물을 제조하는 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법을 제공하므로 제조된 수산화리튬은 경제성 있는 이차전지 원료로서 사용될 수 있다.In addition, since the present invention provides a method for producing a lithium compound using a lithium concentrate to prepare a lithium compound of lithium hydroxide by hydration reaction of lithium in a lithium concentrate, the prepared lithium hydroxide can be used as an economical raw material for a secondary battery.

또한, 본 발명은 리튬농축액의 리튬을 탄산반응시켜 탄산리튬의 리튬화합물을 제조하는 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법을 제공하므로 제조된 탄산리튬은 경제성 있는 이차전지 원료로서 사용될 수 있다.In addition, since the present invention provides a method for producing a lithium compound using a lithium concentrated solution for producing a lithium compound of lithium carbonate by carbonicating lithium in a lithium concentrated solution, the prepared lithium carbonate can be used as an economical raw material for a secondary battery.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 리튬농축액 제조방법의 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 황산화반응 및 산침출의 리튬농축액에서 리튬화합물을 제조하는 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 불화암모늄으로 침전/분리되어 제조된 불화리튬의 XRD 결정구조분석 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 불화나트륨으로 침전/분리되어 제조된 불화리튬의 XRD 결정구조분석 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 수산화반응으로 제조된 전환 불순물 침전물의 XRD 결정구조분석 그래프이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수산화반응으로 제조된 리튬이 포함된 전환 여액을 농축/결정화한 후 제조된 수산화리튬의 XRD 결정구조분석 그래프이고, 도 6b는 황산리튬과 수산화리튬의 참조용 XRD 데이터이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수산화반응으로 제조된 리튬이 포함된 전환 여액을 탄산반응하여 제조된 탄산리튬의 XRD 결정구조분석 그래프이다.
1 is a process flow diagram of a method for producing a high-concentration lithium concentrate according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a process for preparing a lithium compound from a lithium concentrated solution of sulfation reaction and acid leaching according to an embodiment of the present invention.
3 is an XRD crystal structure analysis graph of lithium fluoride prepared by precipitation/separation with ammonium fluoride according to an embodiment of the present invention.
4 is an XRD crystal structure analysis graph of lithium fluoride prepared by precipitation/separation with sodium fluoride according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are graphs of XRD crystal structure analysis of precipitates of converted impurities prepared by a hydroxylation reaction according to an embodiment of the present invention.
6A is an XRD crystal structure analysis graph of lithium hydroxide prepared after concentration/crystallization of a conversion filtrate containing lithium prepared by a hydroxide reaction according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a reference to lithium sulfate and lithium hydroxide. For XRD data.
7 is an XRD crystal structure analysis graph of lithium carbonate prepared by carbonicating a conversion filtrate containing lithium prepared by a hydroxide reaction according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.

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.However, the present invention is not limited by the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, in describing the present invention, when it is determined that related known technologies or the like may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

황산화반응/산침출을 이용한 리튬농축액 제조방법Method for preparing lithium concentrate using sulfation reaction/acid leaching

본 발명은 침전제로 불소화합물을 사용하고, 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출을 이용한 고농도의 리튬농축액 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for preparing a high-concentration lithium concentrate using a fluorine compound as a precipitating agent and using a sulfuric acid reaction with an aqueous solution of a sulfuric acid compound and acid leaching.

본 발명의 침전제로 불소화합물을 사용하고, 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출을 이용한 고농도의 리튬농축액 제조방법은 A method for preparing a high-concentration lithium concentrate using a fluorine compound as a precipitating agent of the present invention and using a sulfuric acid reaction with an aqueous solution of a sulfuric acid compound and acid leaching

저농도 리튬용액에 침전제로 불소화합물을 투입하고, 침전 및 분리하여 고농도의 불화리튬(LiF)을 제조하는 단계; 및Adding a fluorine compound as a precipitating agent to a low-concentration lithium solution, sedimenting and separating, to prepare a high-concentration lithium fluoride (LiF); And

상기 고농도의 불화리튬을 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출하여 리튬을 고농도로 침출하여 고농도 리튬농축액을 제조하는 단계;를 포함한다.And preparing a high-concentration lithium concentrate by leaching lithium at a high concentration by sulfation reaction and acid leaching of the high concentration lithium fluoride with an aqueous solution of a sulfuric acid compound.

그리고, 상기 저농도 리튬용액은 LiOH, LiCl, LiBr, Li2CO3, Li2SO4, Li3PO4, 및 LiAl(Si2O5)2 로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 리튬화합물의 용액을 말할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.And, the low-concentration lithium solution refers to a solution of at least one lithium compound selected from the group consisting of LiOH, LiCl, LiBr, Li 2 CO 3 , Li 2 SO 4 , Li 3 PO 4 , and LiAl(Si 2 O 5 ) 2 However, it is not limited thereto.

또한, 상기 리튬농축액 제조방법은 상기 불화리튬을 제조하는 단계에서 여액을 농축하고 재순환하여 불화리튬 제조 수율을 향상시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method for preparing the lithium concentrate may further include concentrating and recycling the filtrate in the step of preparing the lithium fluoride to improve a lithium fluoride production yield.

그리고, 상기 저농도 리튬용액은 리튬 이온 농도가 1500 ppm 이하이고, 상기 고농도 리튬농축액은 리튬 이온 농도가 1500 ppm 이상일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.In addition, the low-concentration lithium solution may have a lithium ion concentration of 1500 ppm or less, and the high-concentration lithium concentrate may have a lithium ion concentration of 1500 ppm or more, but is not limited thereto.

여기서, 상기 고농도 리튬농축액은 이온 성분으로 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온을 포함할 수 있다.Here, the high-concentration lithium concentrate may include lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metal ions as ionic components.

또한, 상기 불소화합물은 불화나트륨(NaF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화제일철(FeF2), 불화제이철(FeF3), 불화알루미늄(AlF3) 및 불화수소(HF)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 불소화합물의 형상은 분말, 용액 또는 슬러리를 포함할 수 있다.In addition, the fluorine compound is sodium fluoride (NaF), ammonium fluoride (NH 4 F), potassium fluoride (KF), ferrous fluoride (FeF 2 ), ferric fluoride (FeF 3 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), and hydrogen fluoride ( HF) may include one or more selected from the group consisting of, and the shape of the fluorine compound may include a powder, a solution, or a slurry.

그리고, 저농도 리튬용액과 상기 불소화합물 침전제를 사용하여 고농도의 불화리튬을 제조하여 침전시킨 후 분리하여 고농도의 불화리튬을 제조할 수 있다.In addition, a high concentration lithium fluoride can be prepared and precipitated using a low concentration lithium solution and the fluorine compound precipitating agent, and then separated to prepare a high concentration lithium fluoride.

여기서, 상기 저농도 리튬용액의 리튬(Li)과 상기 불소화합물의 불소(F)의 함량 비율은 몰비로 Li:F = 1: 0.1 ~ 10 일 수 있다.Here, the ratio of the content of lithium (Li) in the low-concentration lithium solution to fluorine (F) in the fluorine compound may be Li:F = 1: 0.1 to 10 in a molar ratio.

이때, 상기 저농도 리튬용액의 리튬(Li)과 상기 불소화합물의 불소(F)의 함량 비율이 몰비로 Li:F = 1: 0.1 미만인 경우 제조된 불화리튬의 함량이 미비하고, 상기 저농도 리튬용액의 리튬(Li)과 상기 불소화합물의 불소(F)의 함량 비율이 몰비로 Li:F = 1: 10 을 초과하는 경우 경제성이 떨어질 수 있다.In this case, when the ratio of the content of lithium (Li) in the low-concentration lithium solution to fluorine (F) in the fluorine compound is less than Li:F = 1: 0.1 in a molar ratio, the prepared lithium fluoride content is insufficient, and the low-concentration lithium solution When the ratio of the content of lithium (Li) and fluorine (F) in the fluorine compound exceeds Li:F = 1: 10 in a molar ratio, economical efficiency may be deteriorated.

또한, 상기 고농도의 불화리튬을 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출하여 리튬을 고농도로 침출하여 고농도 리튬농축액을 제조하는 단계에서,In addition, in the step of preparing a high-concentration lithium concentrate by leaching lithium at a high concentration by sulfation reaction and acid leaching of the lithium fluoride with a high concentration of lithium fluoride with an aqueous solution of a sulfuric acid compound,

상기 황산화합물 수용액으로 상기 고농도의 불화리튬을 황산화반응 및 산침출하여 고농도의 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온이 용해된 고농도 리튬농축액을 제조할 수 있다.The high concentration lithium fluoride may be subjected to sulfation reaction and acid leaching with the sulfuric acid compound aqueous solution to prepare a high concentration lithium concentrate in which a high concentration of lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metal ions are dissolved.

그런 다음, 상기 고농도의 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온이 용해된 고농도 리튬농축액을 회수할 수 있다.Then, a high-concentration lithium concentrate in which the high-concentration lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metal ions are dissolved may be recovered.

또한, 상기 황산화합물 수용액은In addition, the sulfuric acid compound aqueous solution is

황산(H2SO4) 수용액, 아황산(H2SO3) 수용액, 황산마그네슘(MgSO4) 수용액, 황산칼슘(CaSO4) 수용액, 황산칼륨(K2SO4) 수용액 및 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 수용액으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) aqueous solution, sulfurous acid (H 2 SO 3 ) aqueous solution, magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution, calcium sulfate (CaSO 4 ) aqueous solution, potassium sulfate (K 2 SO 4 ) aqueous solution and aluminum sulfate (Al 2 (Al 2 ( SO 4 ) 3 ) may be one or more selected from the group consisting of aqueous solutions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 리튬농축액 제조방법의 공정흐름도이다.1 is a process flow diagram of a method for producing a high-concentration lithium concentrate according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 저농도 리튬용액을 준비하는 단계(S110)에서, LiOH, LiCl, LiBr, Li2CO3, Li2SO4, Li3PO4, 및 LiAl(Si2O5)2 로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 저농도 리튬화합물의 용액을 준비할 수 있다.Referring to FIG. 1, in the step of preparing a low-concentration lithium solution (S110), LiOH, LiCl, LiBr, Li 2 CO 3 , Li 2 SO 4 , Li 3 PO 4 , and LiAl (Si 2 O 5 ) 2 A solution of one or more low-concentration lithium compounds selected from the group may be prepared.

그리고, 저농도 리튬용액을 불소화합물과 반응시키고 침전/분리하여 고농도의 불화리튬 형성하는 단계(S120)에서, 상기 불소화합물로 불화나트륨(NaF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화제일철(FeF2), 불화제이철(FeF3), 불화알루미늄(AlF3) 및 불화수소(HF)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 불소화합물의 형상은 분말, 용액 또는 슬러리를 포함할 수 있으며, 상기 저농도 리튬용액과 상기 불소화합물을 반응시켜 불화리튬 침전물을 제조하고, 제조된 상기 불화리튬 침전물을 분리하여 고농도의 불화리튬을 생산할 수 있다.And, in the step of reacting a low-concentration lithium solution with a fluorine compound, precipitation/separation to form a high-concentration lithium fluoride (S120), sodium fluoride (NaF), ammonium fluoride (NH 4 F), and potassium fluoride (KF) as the fluorine compound. , Ferrous fluoride (FeF 2 ), ferric fluoride (FeF 3 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), and hydrogen fluoride (HF), and the shape of the fluorine compound is powder, solution or A slurry may be included, and a lithium fluoride precipitate may be prepared by reacting the low-concentration lithium solution and the fluorine compound, and the prepared lithium fluoride precipitate may be separated to produce a high-concentration lithium fluoride.

여기서, 상기 불화리튬 형성 단계에서 여액을 농축하고 재순환(S130)하여 불화리튬 제조 수율을 향상시킬 수 있다.Here, in the lithium fluoride forming step, the filtrate is concentrated and recycled (S130) to improve a lithium fluoride production yield.

그런 다음, 상기 고농도의 불화리튬은 황산(H2SO4) 수용액, 아황산(H2SO3) 수용액, 황산마그네슘(MgSO4) 수용액, 황산칼슘(CaSO4) 수용액, 황산칼륨(K2SO4) 수용액 및 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 수용액으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출 단계(S140)을 거쳐 고농도의 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온이 용해된 고농도 리튬농축액을 제조할 수 있다(S160).Then, the high concentration of lithium fluoride is sulfuric acid (H 2 SO 4 ) aqueous solution, sulfurous acid (H 2 SO 3 ) aqueous solution, magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution, calcium sulfate (CaSO 4 ) aqueous solution, potassium sulfate (K 2 SO 4 ). ) Aqueous solution and aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ) A high concentration of lithium ions, fluorine ions, and sulfate ions through a sulfation reaction and an acid leaching step (S140) with an aqueous solution of at least one sulfuric acid compound selected from the group consisting of an aqueous solution. Alternatively, a high-concentration lithium concentrate in which metal ions are dissolved may be prepared (S160).

황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액의 리튬을 수산화반응시킨 수산화리튬 제조방법A method for producing lithium hydroxide in which lithium in a lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching is subjected to a hydroxylation reaction

본 발명은 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액의 리튬을 수산화반응시킨 수산화리튬 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing lithium hydroxide in which lithium in a lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching is subjected to a hydroxylation reaction.

본 발명의 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액의 리튬을 수산화반응시킨 수산화리튬 제조방법은The lithium hydroxide production method in which lithium in the lithium concentrate prepared by sulfation reaction/acid leaching of the present invention is subjected to a hydroxylation reaction is

황산화반응/산침출의 리튬농축액 제조방법에 의해 제조된 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계;Precipitating a lithium concentrate prepared by a method for preparing a lithium concentrate of sulfation/acid leaching with a hydroxide compound to prepare an impurity precipitate excluding lithium;

상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하는 단계; 및Separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium; And

상기 리튬이 포함된 여액을 농축시키고 결정화하여 리튬화합물인 수산화리튬을 제조하는 단계;를 포함한다.And concentrating and crystallizing the filtrate containing lithium to prepare lithium hydroxide, which is a lithium compound.

여기서, 상기 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계의 상기 수산화화합물은 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 일 수 있다.Here, the hydroxide compound in the step of preparing an impurity precipitate excluding lithium by precipitating the lithium concentrated solution with a hydroxide compound is calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ). It may be one or more selected from the group consisting of.

이때, 상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr 이 1:0.5 내지 1:5 일 수 있다.At this time, the lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Sr may be 1:0.5 to 1:5.

상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr이 1:0.5 미만인 경우, 최종적으로 제조된 수산화리튬에 미반응물인 황산리튬이 첨가되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)이 당량비로 F·SO4: Sr이 1:5 초과인 경우, 최종적으로 제조된 수산화리튬에 수산화스트론튬이 남아있는 문제점이 발생할 수 있다.The lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: When Sr is less than 1:0.5, there may be a problem that lithium sulfate, which is an unreacted product, is added to the finally prepared lithium hydroxide, and the lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio. : When Sr is greater than 1:5, there may be a problem in that strontium hydroxide remains in the finally prepared lithium hydroxide.

그리고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.And, the lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Na may be 1:0.5 to 1:2.

상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na이 1:0.5 미만인 경우, 최종적으로 제조된 수산화리튬에 미반응물인 황산리튬이 첨가되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)이 당량비로 F·SO4: Na이 1:2 초과인 경우, 최종적으로 제조된 수산화리튬에 수산화나트륨이 남아있는 문제점이 발생할 수 있다.The lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: When Na is less than 1:0.5, there may be a problem in that lithium sulfate, which is an unreacted product, is added to the finally prepared lithium hydroxide, and the lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are in an equivalent ratio of F·SO 4 : When Na is greater than 1:2, there may be a problem that sodium hydroxide remains in the finally prepared lithium hydroxide.

또한, 상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비로 F·SO4: Ca이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.In addition, the lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Ca may be 1:0.5 to 1:2.

상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비로 F·SO4: Ca이 1:0.5 미만인 경우, 최종적으로 제조된 수산화리튬에 미반응물인 황산리튬이 첨가되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)가 당량비로 F·SO4: Ca이 1:2 초과인 경우, 최종적으로 제조된 수산화리튬에 산화칼슘이 남아있는 문제점이 발생할 수 있다.The lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are F·SO 4 in an equivalent ratio: When Ca is less than 1:0.5, there may be a problem that lithium sulfate, which is an unreacted product, is added to the finally prepared lithium hydroxide, and the lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are in an equivalent ratio of F·SO 4 : Ca of 1 If it exceeds :2, there may be a problem that calcium oxide remains in the finally prepared lithium hydroxide.

이때, 상기 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 상기 수산화화합물로 침전 반응시키면, 리튬이 제외된 불순물 침전물이 생성될 수 있다. 그런 다음, 상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리할 수 있다. 이후, 상기 리튬이 포함된 여액을 농축시키고 결정화하여 리튬화합물인 수산화리튬을 제조할 수 있다. At this time, when the lithium concentrate prepared by the sulfation reaction/acid leaching is subjected to a precipitation reaction with the hydroxide compound, impurity precipitates excluding lithium may be generated. Then, the impurity precipitate excluding lithium may be separated from the filtrate containing lithium. Thereafter, the filtrate containing lithium may be concentrated and crystallized to prepare lithium hydroxide, which is a lithium compound.

그리고, 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)을 상기 산화칼슘(CaO)와 혼합 사용하는 경우 수산화리튬의 품질은 저하되지 않고 고가의 수산화스트론튬(Sr(OH)2)을 적게 사용할 수 있으므로 경제적이다.In addition, when the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) is mixed with the calcium oxide (CaO), the quality of lithium hydroxide is not degraded and the expensive strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) can be used less, so it is economical. .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 황산화반응 및 산침출의 리튬농축액에서 수산화리튬의 리튬화합물을 제조하는 공정흐름도이다. FIG. 2 is a flow chart of a process for preparing a lithium compound of lithium hydroxide from a lithium concentrate of sulfation reaction and acid leaching according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 황산화반응/산침출하여 제조한 리튬농축액을 준비하는 단계(S200)에서 이온 성분으로 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온을 포함하는 리튬농축액을 준비할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the step of preparing a lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching (S200), a lithium concentrate containing lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metal ions as ionic components may be prepared. .

그런 다음, 리튬농축액과 수산화화합물을 수산화반응한 후 불순물 침전물과 리튬여액을 분리하는 단계(S210)에서 상기 리튬농축액을 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 수산화화합물과 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조한 후, 상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리한 다음, 상기 리튬이 포함된 여액을 농축/결정화(S220)하여 수산화리튬을 제조(S240)할 수 있다. Then, in the step (S210) of separating the impurity precipitate and the lithium filtrate after a hydroxide reaction between the lithium concentrate and the hydroxide compound, the lithium concentrate is used as calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH)). 2 ) Precipitating reaction with at least one hydroxide compound selected from the group consisting of to prepare an impurity precipitate excluding lithium, and then separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium, and then the filtrate containing lithium. Is concentrated/crystallized (S220) to prepare lithium hydroxide (S240).

황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액의 리튬을 탄산반응시킨 탄산리튬 제조방법Method for producing lithium carbonate by carbonicating lithium in lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching

본 발명은 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액의 리튬을 탄산반응시킨 탄산리튬 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing lithium carbonate in which lithium in a lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching is reacted with carbonic acid.

본 발명의 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액의 리튬을 탄산반응시킨 탄산리튬 제조방법은The lithium carbonate production method of carbonicating lithium in the lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching of the present invention

황산화반응/산침출의 리튬농축액 제조방법에 의해 제조된 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계;Precipitating a lithium concentrate prepared by a method for preparing a lithium concentrate of sulfation/acid leaching with a hydroxide compound to prepare an impurity precipitate excluding lithium;

상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하는 단계; 및Separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium; And

상기 리튬이 포함된 여액을 탄산화합물과 탄산반응시켜 리튬화합물인 탄산리튬을 제조하는 단계;를 포함한다.And a step of carbonicating the filtrate containing lithium with a carbonate compound to produce lithium carbonate, which is a lithium compound.

이때, 상기 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 상기 수산화화합물로 침전 반응시키면, 리튬이 제외된 불순물 침전물이 생성될 수 있다. 그런 다음, 상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리할 수 있다. 이후, 상기 리튬이 포함된 여액을 상기 탄산화합물과 탄산반응시켜 탄산리튬을 제조할 수 있다. At this time, when the lithium concentrate prepared by the sulfation reaction/acid leaching is subjected to a precipitation reaction with the hydroxide compound, impurity precipitates excluding lithium may be generated. Then, the impurity precipitate excluding lithium may be separated from the filtrate containing lithium. Thereafter, the filtrate containing lithium may be carbonicated with the carbonate compound to prepare lithium carbonate.

여기서, 상기 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계의 상기 수산화화합물은 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상 일 수 있다.Here, the hydroxide compound in the step of preparing an impurity precipitate excluding lithium by precipitating the lithium concentrated solution with a hydroxide compound is calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ). It may be one or more selected from the group consisting of.

이때, 상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr 이 1:0.5 내지 1:5 일 수 있다.At this time, the lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Sr may be 1:0.5 to 1:5.

상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr이 1:0.5 미만인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬에 미반응물인 황산리튬이 첨가되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)이 당량비로 F·SO4: Sr이 1:5 초과인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬에 수산화스트론튬이 남아있는 문제점이 발생할 수 있다.The lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: If Sr is less than 1:0.5, there may be a problem that lithium sulfate, which is an unreacted product, is added to the finally prepared lithium carbonate, and the lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio. : When Sr is greater than 1:5, there may be a problem that strontium hydroxide remains in the finally prepared lithium carbonate.

그리고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na 이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.And, the lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Na may be 1:0.5 to 1:2.

상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na이 1:0.5 미만인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬에 미반응물인 황산리튬이 첨가되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)이 당량비로 F·SO4: Na이 1:2 초과인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬에 수산화나트륨이 남아있는 문제점이 발생할 수 있다.The lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: When Na is less than 1:0.5, there may be a problem in that lithium sulfate, which is an unreacted product, is added to the finally prepared lithium carbonate, and the lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are in an equivalent ratio of F·SO 4 : When Na is greater than 1:2, there may be a problem that sodium hydroxide remains in the finally prepared lithium carbonate.

또한, 상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비로 F·SO4: Ca 이 1:0.5 내지 1:2 일 수 있다.In addition, the lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Ca may be 1:0.5 to 1:2.

상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비로 F·SO4: Ca이 1:0.5 미만인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬에 미반응물인 황산리튬이 첨가되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)이 당량비로 F·SO4: Ca이 1:2 초과인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬에 산화칼슘이 남아있는 문제점이 발생할 수 있다.The lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are F·SO 4 in an equivalent ratio: When Ca is less than 1:0.5, there may be a problem in that lithium sulfate, which is an unreacted product, is added to the finally prepared lithium carbonate, and the lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are in an equivalent ratio of F·SO 4 : When Ca is greater than 1:2, there may be a problem that calcium oxide remains in the finally prepared lithium carbonate.

그리고, 상기 리튬이 포함된 여액을 탄산화합물과 탄산반응시켜 리튬화합물인 탄산리튬을 제조하는 단계의 상기 탄산화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 이산화탄소(CO2) 일 수 있다.In addition, the carbonate compound in the step of producing lithium carbonate, which is a lithium compound, by carbonicating the filtrate containing lithium with a carbonate compound may be sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or carbon dioxide (CO 2 ).

이때, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 몰비로 Li: Na2CO3 이 1:0.2 내지 1:5 일 수 있다.At this time, the filtrate containing lithium and the sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) are Li in a molar ratio: Na 2 CO 3 may be 1:0.2 to 1:5.

여기서, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 몰비로 Li: Na2CO3이 1:0.2 미만인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬의 수율이 감소되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 탄산나트륨(Na2CO3)의 몰비로 Li: Na2CO3이 1:5 초과인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬에 탄산나트륨이 남아있는 문제점이 발생할 수 있다.Here, the filtrate containing lithium and the sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) are Li in a molar ratio: When Na 2 CO 3 is less than 1:0.2, there may be a problem in that the yield of the finally prepared lithium carbonate decreases, and the molar ratio of the filtrate containing lithium and the sodium carbonate (Na 2 CO 3 ): When Na 2 CO 3 exceeds 1:5, there may be a problem that sodium carbonate remains in the finally prepared lithium carbonate.

또한, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 이산화탄소(CO2)는 몰비로 Li: CO2 가 1:0.2 내지 1:5 일 수 있다.In addition, the filtrate containing lithium and the carbon dioxide (CO 2 ) are Li: CO 2 may be 1:0.2 to 1:5.

여기서, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 이산화탄소(CO2)는 몰비로 Li: CO2가 1:0.2 미만인 경우, 최종적으로 제조된 탄산리튬의 수율이 감소되는 문제점이 발생할 수 있고, 상기 리튬이 포함된 여액과 상기 이산화탄소(CO2)는 몰비로 Li: CO2 1:5 초과인 경우, 과량의 이산화탄소 사용으로 인한 경제성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.Here, the filtrate containing lithium and the carbon dioxide (CO 2 ) are Li in a molar ratio: When CO 2 is less than 1:0.2, there may be a problem in that the yield of the finally prepared lithium carbonate decreases, and the filtrate containing lithium and the carbon dioxide (CO 2 ) are in a molar ratio of Li: CO 2 is If it exceeds 1:5, there may be a problem that economic efficiency is deteriorated due to the use of excessive carbon dioxide.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 황산화반응 및 산침출의 리튬농축액에서 탄산리튬의 리튬화합물을 제조하는 공정흐름도이다. FIG. 2 is a flow chart of a process for preparing a lithium compound of lithium carbonate from a lithium concentrated solution of sulfation reaction and acid leaching according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 황산화반응/산침출하여 제조한 리튬농축액을 준비하는 단계(S200)에서 이온 성분으로 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온을 포함하는 리튬농축액을 준비할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the step of preparing a lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching (S200), a lithium concentrate containing lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metal ions as ionic components may be prepared. .

그런 다음, 리튬농축액과 수산화화합물을 수산화반응한 후 불순물 침전물과 리튬여액을 분리하는 단계(S210)에서 상기 리튬농축액을 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 수산화화합물과 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조한 후, 상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리한 다음, 상기 리튬이 포함된 여액을 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 이산화탄소(CO2)의 탄산화합물로 탄산반응 후 침전/분리하는 단계(S230)을 거쳐 탄산리튬을 제조(S250)할 수 있다.Then, in the step (S210) of separating the impurity precipitate and the lithium filtrate after a hydroxide reaction between the lithium concentrate and the hydroxide compound, the lithium concentrate is used as calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH)). 2 ) Precipitating reaction with at least one hydroxide compound selected from the group consisting of to prepare an impurity precipitate excluding lithium, and then separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium, and then the filtrate containing lithium. Lithium carbonate may be produced (S250) through a step (S230) of precipitation/separation after a carbonation reaction with a carbonated compound of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or carbon dioxide (CO 2 ).

이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are for explaining the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.

<분석방법><Analysis method>

원소분석은 유도결합플라즈마 원자방출분광기 분석법(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy, ICP-AES(Optima 7300D, Perkinelmer)를 사용하여 분석하였다.Elemental analysis was performed using Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) (Optima 7300D, Perkinelmer).

또한, 결정구조분석은 X-선 회절분석법(X-ray Diffraction, XRD; D/MAX 2200, Rigaku)을 사용하여 분석하였다.In addition, the crystal structure analysis was analyzed using X-ray Diffraction (XRD; D/MAX 2200, Rigaku).

<준비예><Preparation example>

저농도의 리튬용액으로 리튬 이온 농도 1000 ppm의 수산화리튬(LiOH) 용액을 준비하였다.A lithium hydroxide (LiOH) solution having a lithium ion concentration of 1000 ppm was prepared as a low concentration lithium solution.

<실시예><Example>

<실시예 1> 저농도의 리튬용액과 불화암모늄 침전제로 불화리튬 제조(A-1, A-2, A-3)<Example 1> Preparation of lithium fluoride as a low-concentration lithium solution and ammonium fluoride precipitating agent (A-1, A-2, A-3)

리튬 이온 농도 1000 ppm정도의 수산화리튬 용액을 침전제인 불화암모늄(NH4F) 용액과 하기 표 1에 기재된 몰비로 반응시켜 리튬이 고농도로 집적된 불화리튬(A-1, A-2, A-3)을 제조하였다.Lithium hydroxide solution having a lithium ion concentration of about 1000 ppm was reacted with a solution of ammonium fluoride (NH 4 F) as a precipitating agent in the molar ratio shown in Table 1 below, and lithium fluoride (A-1, A-2, A-) in which lithium was concentrated at a high concentration. 3) was prepared.

그런 다음, 상기 고농도의 불화리튬을 제조한 후 남은 시료의 리튬 이온 농도 및 리튬 회수율을 유도결합플라즈마 원자방출분광기 분석법(ICP-AES; Optima 7300D, Perkinelmer)으로 분석하여 하기 표 1에 기재하였다.Then, the lithium ion concentration and the lithium recovery rate of the sample remaining after preparing the high concentration lithium fluoride were analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES; Optima 7300D, Perkinelmer), and are shown in Table 1 below.

LiOH 용액/NH4FLiOH solution/NH 4 F 시료번호Sample number 몰비(molar ratio)Molar ratio 반응조건Reaction conditions 반응시간(day)Reaction time(day) Li 이온 농도(ppm)Li ion concentration (ppm) Li회수율(%)Li recovery rate (%) A-0A-0 Li: F = 1: 0 Li: F = 1: 0 LiOH 용액: 300 mL
(Li 농도: 1000 ppm)
NH4F 용액: 50 mL
교반 속도: 300 rpm
LiOH solution: 300 mL
(Li concentration: 1000 ppm)
NH 4 F solution: 50 mL
Agitation speed: 300 rpm
1One 1161.8501161.850
A-1A-1 Li: F = 1: 1 Li: F = 1: 1 1One 492.290492.290 50.56750.567 A-2A-2 Li: F = 1: 1.5 Li: F = 1: 1.5 1One 277.250277.250 72.16072.160 A-3A-3 Li: F = 1: 2 Li: F = 1: 2 1One 205.060205.060 79.40979.409

불화암모늄 침전제를 사용하지 않은 원 시료의 리튬 이온 농도는 1161.850 ppm이였지만, 불화암모늄 침전제를 몰비로 F: Li = 1: 1가 되도록 사용한 경우, 잔존 시료의 리튬 이온 농도는 492.290 ppm으로 리튬 회수율이 50 %를 넘었고, 불화리튬(A-1)이 제조되었다.The lithium ion concentration of the original sample without using the ammonium fluoride precipitant was 1161.850 ppm, but when the ammonium fluoride precipitant was used in a molar ratio of F: Li = 1: 1, the lithium ion concentration of the remaining sample was 492.290 ppm, and the lithium recovery rate was 492.290 ppm. It exceeded 50%, and lithium fluoride (A-1) was produced.

불화암모늄 침전제를 몰비로 F: Li = 1: 1.5가 되도록 사용한 경우, 잔존 시료의 리튬 이온 농도는 277.250 ppm으로 리튬 회수율이 72 %를 넘었고, 불화리튬(A-2)이 제조되었다.When the ammonium fluoride precipitant was used in a molar ratio of F: Li = 1: 1.5, the lithium ion concentration of the remaining sample was 277.250 ppm, and the lithium recovery rate exceeded 72%, and lithium fluoride (A-2) was prepared.

불화암모늄 침전제를 몰비로 F: Li = 1: 2가 되도록 사용한 경우, 잔존 시료의 리튬 이온 농도는 205.060 ppm으로 리튬 회수율이 79 %를 넘었고, 불화리튬(A-3)이 제조되었다.When the ammonium fluoride precipitant was used in a molar ratio of F: Li = 1: 2, the lithium ion concentration of the remaining sample was 205.060 ppm, and the lithium recovery rate exceeded 79%, and lithium fluoride (A-3) was prepared.

또한, 제조된 불화리튬(A-1, A-2, A-3)의 결정구조는 X-선 회절분석법(XRD; D/MAX 2200, Rigaku)을 사용하여 도 3과 같이 분석하였다.In addition, the crystal structure of the prepared lithium fluoride (A-1, A-2, A-3) was analyzed as shown in FIG. 3 using X-ray diffraction analysis (XRD; D/MAX 2200, Rigaku).

도 3은 저농도 리튬용액을 침전제인 불화암모늄으로 침전/분리하여 제조된 불화리튬(A-1, A-2, A-3)의 XRD 결정구조분석 그래프이다.3 is an XRD crystal structure analysis graph of lithium fluoride (A-1, A-2, A-3) prepared by precipitating/separating a low-concentration lithium solution with ammonium fluoride as a precipitant.

도 3을 참조하면, 참고자료인 불화리튬 시약(LiF Reagent)과 동일한 회절각 위치에 A-1, A-2, 및 A-3의 불화리튬의 회절각이 측정되었다. Referring to FIG. 3, the diffraction angles of lithium fluoride of A-1, A-2, and A-3 were measured at the same diffraction angle position as that of the reference lithium fluoride reagent (LiF Reagent).

이로써, 저농도 리튬용액을 침전제인 불화암모늄으로 침전/분리하여 제조된 실시예 1의 불화리튬(A-1, A-2, A-3)은 참고자료인 불화리튬 시약(LiF Reagent)과 동일한 화합물임을 확인하였다.Thus, the lithium fluoride (A-1, A-2, A-3) of Example 1 prepared by precipitating/separating a low-concentration lithium solution with ammonium fluoride as a precipitant is the same compound as the lithium fluoride reagent (LiF Reagent), which is a reference material. Was confirmed.

<실시예 2> 저농도의 리튬용액과 불화나트륨 침전제로 불화리튬 제조(B-1, B-2, B-3)<Example 2> Preparation of lithium fluoride as a low-concentration lithium solution and sodium fluoride precipitating agent (B-1, B-2, B-3)

리튬 이온 농도 1000 ppm정도의 수산화리튬 용액을 침전제인 불화나트륨(NaF) 슬러리와 하기 표 2에 기재된 몰비로 반응시켜 리튬이 고농도로 집적된 불화리튬(B-1, B-2, B-3)을 제조하였다.Lithium fluoride (B-1, B-2, B-3) in which lithium is concentrated in a high concentration by reacting a lithium hydroxide solution having a lithium ion concentration of about 1000 ppm with a slurry of sodium fluoride (NaF) as a precipitating agent in the molar ratio shown in Table 2 below. Was prepared.

그런 다음, 상기 고농도의 불화리튬을 제조한 후 남은 시료의 리튬 이온 농도 및 리튬 회수율을 유도결합플라즈마 원자방출분광기 분석법(ICP-AES; Optima 7300D, Perkinelmer)으로 분석하여 하기 표 2에 기재하였다.Then, the lithium ion concentration and the lithium recovery rate of the sample remaining after the preparation of the high concentration lithium fluoride were analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES; Optima 7300D, Perkinelmer), and are shown in Table 2 below.

LiOH 용액/NH4FLiOH solution/NH 4 F 시료번호Sample number 몰비(molar ratio)Molar ratio 반응조건Reaction conditions 반응시간(day)Reaction time(day) Li 이온 농도(ppm)Li ion concentration (ppm) Li회수율(%)Li recovery rate (%) B-0B-0 Li: F = 1: 0 Li: F = 1: 0 LiOH 용액: 300 mL
(Li 농도: 1000 ppm)
NaF 슬러리: 50 mL
교반 속도: 300 rpm
LiOH solution: 300 mL
(Li concentration: 1000 ppm)
NaF slurry: 50 mL
Agitation speed: 300 rpm
1One 1177.600 1177.600  
B-1B-1 Li: F = 1: 1 Li: F = 1: 1 1One 618.600 618.600 38.714 38.714 B-2B-2 Li: F = 1: 1.5 Li: F = 1: 1.5 1One 277.250 277.250 72.532 72.532 B-3B-3 Li: F = 1: 2 Li: F = 1: 2 1One 184.800 184.800 81.692 81.692

불화나트륨 침전제를 사용하지 않은 원 시료의 리튬 이온 농도는 1177.600 ppm이였지만, 불화암모늄 침전제를 몰비로 F: Li = 1: 1가 되도록 사용한 경우, 잔존 시료의 리튬 이온 농도는 618.600 ppm으로 리튬 회수율이 38 %를 넘었고, 불화리튬(B-1)이 제조되었다.The lithium ion concentration of the original sample without sodium fluoride precipitant was 1177.600 ppm, but when the ammonium fluoride precipitant was used in a molar ratio of F: Li = 1: 1, the lithium ion concentration of the remaining sample was 618.600 ppm, and the lithium recovery rate was 618.600 ppm. It exceeded 38%, and lithium fluoride (B-1) was produced.

불화나트륨 침전제를 몰비로 F: Li = 1: 1.5가 되도록 사용한 경우, 잔존 시료의 리튬 이온 농도는 277.250 ppm으로 리튬 회수율이 72 %를 넘었고, 불화리튬(B-2)이 제조되었다.When the sodium fluoride precipitant was used in a molar ratio of F: Li = 1: 1.5, the lithium ion concentration of the remaining sample was 277.250 ppm, and the lithium recovery rate exceeded 72%, and lithium fluoride (B-2) was prepared.

불화나트륨 침전제를 몰비로 F: Li = 1: 2가 되도록 사용한 경우, 잔존 시료의 리튬 이온 농도는 184.800 ppm으로 리튬 회수율이 81 %를 넘었고, 불화리튬(B-3)이 제조되었다.When the sodium fluoride precipitant was used in a molar ratio of F: Li = 1: 2, the lithium ion concentration of the remaining sample was 184.800 ppm, and the lithium recovery rate exceeded 81%, and lithium fluoride (B-3) was prepared.

또한, 제조된 불화리튬(B-1, B-2, B-3)의 결정구조는 X-선 회절분석법(XRD; D/MAX 2200, Rigaku)을 사용하여 도 4와 같이 분석하였다.In addition, the crystal structure of the prepared lithium fluoride (B-1, B-2, B-3) was analyzed as shown in FIG. 4 using X-ray diffraction analysis (XRD; D/MAX 2200, Rigaku).

도 4는 저농도 리튬용액을 침전제인 불화나트륨으로 침전/분리하여 제조된 불화리튬(B-1, B-2, B-3)의 XRD 결정구조분석 그래프이다.4 is an XRD crystal structure analysis graph of lithium fluoride (B-1, B-2, B-3) prepared by precipitating/separating a low-concentration lithium solution with sodium fluoride as a precipitant.

도 4를 참조하면, 참고자료인 불화리튬 시약(LiF Reagent)과 동일한 회절각 위치에 B-1, B-2, 및 B-3의 불화리튬의 회절각이 측정되었다. Referring to FIG. 4, the diffraction angles of lithium fluoride of B-1, B-2, and B-3 were measured at the same diffraction angle position as that of the reference lithium fluoride reagent (LiF Reagent).

이로써, 저농도 리튬용액을 침전제인 불화나트륨으로 침전/분리하여 제조된 실시예 2의 불화리튬(B-1, B-2, B-3)은 참고자료인 불화리튬 시약(LiF Reagent)과 동일한 화합물임을 확인하였다.Thus, the lithium fluoride (B-1, B-2, B-3) of Example 2 prepared by precipitating/separating a low-concentration lithium solution with sodium fluoride as a precipitant is the same compound as the lithium fluoride reagent (LiF Reagent), which is a reference material. Was confirmed.

<실시예 3> 황산화반응/산침출을 이용한 리튬농축액 제조<Example 3> Preparation of lithium concentrate using sulfation reaction/acid leaching

상기 실시예 1에서 제조한 고농도의 불화리튬(A-3) 50 g과 2M황산 1 L를 사용하여 황산화반응 및 산침출하여 이온 성분으로 이온 성분으로 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온이 포함된 리튬농축액을 제조하였다.Using 50 g of lithium fluoride (A-3) of high concentration prepared in Example 1 and 1 L of 2M sulfuric acid, sulfuration reaction and acid leaching were performed, and lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metals were used as ionic components. A lithium concentrate containing ions was prepared.

이때, 고농도의 불화리튬(A-3)과 황산과의 황산화반응에 따른 리튬농축액의 리튬 이온 농도는 유도결합플라즈마 원자방출분광기 분석법(ICP-AES; Optima 7300D, Perkinelmer)으로 분석하였다.At this time, the lithium ion concentration of the lithium concentrate according to the sulfation reaction between the high concentration of lithium fluoride (A-3) and sulfuric acid was analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES; Optima 7300D, Perkinelmer).

그 결과 상기 황산화반응 및 산침출로 제조된 리튬농축액의 리튬 이온 농도는 13,836 ppm 임을 확인하였다.As a result, it was confirmed that the lithium ion concentration of the lithium concentrate prepared by the sulfation reaction and acid leaching was 13,836 ppm.

<실시예 4> 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 수산화반응시킨 수산화리튬 제조<Example 4> Preparation of lithium hydroxide by hydration reaction of lithium concentrate prepared by sulfation reaction/acid leaching

상기 실시예 3에서 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 수산화반응시켜 수산화리튬을 제조하였다.The lithium concentrate prepared by the sulfation reaction/acid leaching in Example 3 was subjected to a hydroxylation reaction with strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) to prepare lithium hydroxide.

먼저, 상기 실시예 3에서 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 당량비로 F·SO4: Sr이 1:0.8, 1:1.0, 1:1.1, 1:1.2가 되도록 반응시켜 리튬이 제외된 전환 침전물을 형성한 다음, 상기 리튬이 제외된 전환 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하였다. First, the lithium concentrate prepared by the sulfation reaction/acid leaching in Example 3 was F·SO 4 in an equivalent ratio with strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ): Sr was reacted to be 1:0.8, 1:1.0, 1:1.1, 1:1.2 to form a converted precipitate excluding lithium, and then the converted precipitate excluding lithium was separated from the filtrate containing lithium.

그리고, 상기 리튬이 포함된 여액을 농축시키고 결정화하여 리튬화합물인 수산화리튬을 제조하였다.Then, the filtrate containing lithium was concentrated and crystallized to prepare lithium hydroxide, which is a lithium compound.

이때, 상기 리튬이 제외된 전환 불순물 침전물의 결정구조는 X-선 회절분석법(XRD; D/MAX 2200, Rigaku)을 사용하여 도 5a 및 도 5b와 같이 분석하였다.At this time, the crystal structure of the converted impurity precipitate excluding lithium was analyzed as shown in FIGS. 5A and 5B using X-ray diffraction analysis (XRD; D/MAX 2200, Rigaku).

도 5a 및 도 5b는 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 반응할 때 형성되는 리튬이 제외된 전환 불순물 침전물의 XRD 결정구조분석 그래프이다.5A and 5B are XRD crystal structure analysis graphs of converted impurity precipitates excluding lithium formed when a lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching is reacted with strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ).

도 5a를 참조하면, 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 수산화화합물인 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 당량비로 F·SO4: Sr이 1:0.8, 1:1.0, 1:1.1, 1:1.2가 되도록 반응시켜 형성된 리튬이 제외된 전환 불순물 침전물의 결정구조는 모두 동일한 결정구조를 가짐을 확인하였다.5A, the lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching is F·SO 4 in an equivalent ratio with strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ), which is a hydroxide compound: It was confirmed that the crystal structure of the precipitate of the converted impurity excluding lithium formed by reacting so that Sr became 1:0.8, 1:1.0, 1:1.1, and 1:1.2 had the same crystal structure.

또한, 도 5b를 참조하면, 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 불화암모늄을 당량비로 Sr:F가 1:2.2가 되도록 반응시켜 형성된 침전물의 결정구조는 불화스트론튬의 결정구조와 유사함을 확인하였다.In addition, referring to FIG. 5B, it was confirmed that the crystal structure of the precipitate formed by reacting strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) and ammonium fluoride in an equivalent ratio of Sr:F to 1:2.2 is similar to that of strontium fluoride. I did.

그리고, 도 5b를 다시 참조하면, 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 황산을 당량비로 Sr: SO4이 1:1.1이 되도록 반응시켜 형성된 침전물의 결정구조는 황산스트론튬의 결정구조와 유사함을 확인하였다. 이로써, 리튬농축액을 수산화스트론튬과 반응시켜 형성된 불순물의 경우 황산스트론튬 및 불화스트론튬의 혼합물인 것으로 확인되었다.And, referring again to FIG. 5B, the crystal structure of the precipitate formed by reacting strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) and sulfuric acid in an equivalent ratio of Sr: SO 4 to 1:1.1 is similar to that of strontium sulfate. Confirmed. Accordingly, it was confirmed that the impurities formed by reacting the lithium concentrate with strontium hydroxide were a mixture of strontium sulfate and strontium fluoride.

그리고, 상기 리튬이 포함된 여액을 70 ℃에서 농축한 후, 결정화하여 수산화리튬을 제조하였다.Then, the filtrate containing lithium was concentrated at 70° C. and crystallized to prepare lithium hydroxide.

그리고, 상기 리튬이 포함된 전환 여액을 농축/결정화한 후 제조된 분말의 결정구조는 X-선 회절분석법(XRD; D/MAX 2200, Rigaku)을 사용하여 도 6a 와 같이 분석하였다.In addition, the crystal structure of the powder prepared after concentration/crystallization of the lithium-containing conversion filtrate was analyzed as shown in FIG. 6A using X-ray diffraction analysis (XRD; D/MAX 2200, Rigaku).

도 6a는 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 반응할 때 형성되는 리튬이 포함된 전환 여액을 농축/결정화한 후 제조된 분말의 XRD 결정구조분석 그래프이고, 도 6b는 황산리튬과 수산화리튬의 참조용 XRD 데이터이다.6A is an XRD crystal structure analysis of a powder prepared after concentration/crystallization of a conversion filtrate containing lithium formed when a lithium concentrate prepared by sulfation reaction/acid leaching is reacted with strontium hydroxide (Sr(OH) 2) It is a graph, and FIG. 6B is XRD data for reference of lithium sulfate and lithium hydroxide.

도 6a를 참조하면, 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 수산화화합물인 수산화스트론튬(Sr(OH)2)과 당량비로 F·SO4: Sr이 1:0.8, 1:1.0, 1:1.1, 1:1.2가 되도록 반응시켜 형성된 리튬이 포함된 전환 여액을 농축/결정화한 후 제조된 분말의 결정구조는 모두 수산화리튬을 포함한 결정구조임을 확인하였다.6A, the lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching is F·SO 4 in an equivalent ratio with strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ), which is a hydroxide compound: After concentration/crystallization of the conversion filtrate containing lithium by reacting so that Sr becomes 1:0.8, 1:1.0, 1:1.1, 1:1.2, the crystal structure of the powder prepared is all crystal structures containing lithium hydroxide. I did.

도 6b는 참조용으로 사용되는 황산리튬과 수산화리튬의 XRD 데이터이다.6B is XRD data of lithium sulfate and lithium hydroxide used for reference.

<실시예 5> 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 탄산반응시킨 탄산리튬 제조<Example 5> Preparation of lithium carbonate by carbonic acid reaction of lithium concentrate prepared by sulfate reaction/acid leaching

상기 실시예 3에서 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 산화칼슘(CaO)과 당량비로 F·SO4: Ca이 1:1이 되도록 반응시켜 리튬이 제외된 전환 불순물 침전물을 형성한 다음, 상기 리튬이 제외된 전환 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하였다. The lithium concentrate prepared by the sulfation reaction/acid leaching in Example 3 was F·SO 4 in an equivalent ratio with calcium oxide (CaO): Ca was reacted to be 1:1 to form a precipitate of converted impurities excluding lithium, and then the precipitate of converted impurities excluding lithium was separated from the filtrate containing lithium.

그리고, 상기 리튬이 포함된 여액을 탄산나트륨(Na2CO3)과 몰비 Li: Na2CO3 = 1: 2.22로 탄산반응시켜 탄산리튬을 제조하였다.Then, the filtrate containing lithium was carbonated with sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) in a molar ratio of Li: Na 2 CO 3 = 1: 2.22 to prepare lithium carbonate.

이때, 상기 탄산리튬의 결정구조는 X-선 회절분석법(XRD; D/MAX 2200, Rigaku)을 사용하여 도 7과 같이 분석하였다.At this time, the crystal structure of the lithium carbonate was analyzed as shown in FIG. 7 using X-ray diffraction analysis (XRD; D/MAX 2200, Rigaku).

도 7은 황산화반응/산침출로 제조한 리튬농축액을 산화칼슘(CaO)과 반응시켜 불순물을 분리한 후 리튬이 포함된 전환 여액을 탄산나트륨(Na2CO3)과 탄산반응하여 제조된 탄산리튬의 XRD 결정구조분석 그래프이다.7 is a lithium carbonate prepared by reacting a lithium concentrate prepared by sulfation/acid leaching with calcium oxide (CaO) to separate impurities, and then carbonating a conversion filtrate containing lithium with sodium carbonate (Na 2 CO 3 ). It is a graph of XRD crystal structure analysis.

도 7을 참조하면, 상기 리튬이 포함된 전환 여액을 탄산나트륨(Na2CO3)과 탄산반응하여 제조된 탄산리튬의 결정구조는 참고자료인 탄산리튬 시약(Li2CO3 Reagent)의 결정구조와 동일하여, 상기 리튬이 포함된 전환 여액을 탄산나트륨(Na2CO3)과 탄산반응하여 제조된 화합물은 탄산리튬임을 확인하였다.Referring to FIG. 7, the crystal structure of lithium carbonate prepared by carbonicating the conversion filtrate containing lithium with sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is a crystal structure of a lithium carbonate reagent (Li 2 CO 3 Reagent), which is a reference material. In the same way, it was confirmed that the compound prepared by carbonicating the conversion filtrate containing lithium with sodium carbonate (Na 2 CO 3) was lithium carbonate.

지금까지 본 발명에 따른 리튬농축액 제조방법 및 이로부터 제조된 리튬농축액을 이용한 리튬화합물 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.So far, specific examples of the method for preparing a lithium concentrate according to the present invention and a method for preparing a lithium compound using the lithium concentrate prepared therefrom have been described, but various implementation modifications are possible within the limit not departing from the scope of the present invention. It's self-evident.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be defined by being limited to the described embodiments, and should be defined by the claims and equivalents as well as the claims to be described later.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지고, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.That is, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not limiting, and the scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (20)

저농도의 리튬용액에 침전제로 불소화합물을 투입하고, 침전 및 분리하여 불용성 리튬화합물인 불화리튬(LiF)을 고농도로 제조하는 단계; 및
상기 고농도의 불용성 리튬화합물인 불화리튬(LiF)을 황산화합물 수용액과의 황산화반응 및 산침출하여 리튬을 고농도로 침출하여 고농도의 리튬농축액을 제조하는 단계;를 포함하는
리튬농축액 제조방법.
Adding a fluorine compound as a precipitating agent to a low-concentration lithium solution, separating and precipitating, to prepare lithium fluoride (LiF), an insoluble lithium compound, at a high concentration; And
Comprising: preparing a high-concentration lithium concentrate by leaching lithium at a high concentration by sulfation reaction and acid leaching of lithium fluoride (LiF), which is an insoluble lithium compound at a high concentration, with an aqueous solution of a sulfuric acid compound.
Lithium concentrate manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬농축액 제조방법은 상기 불화리튬을 제조하는 단계에서 여액을 농축하고 재순환하여 불화리튬 제조 수율을 향상시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
리튬농축액 제조방법.
The method of claim 1,
The lithium concentrate manufacturing method further comprises the step of concentrating and recycling the filtrate in the step of preparing the lithium fluoride to improve a lithium fluoride production yield.
Lithium concentrate manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 저농도 리튬용액은 리튬 이온 농도가 1500 ppm 이하이고, 상기 고농도 리튬농축액은 리튬 이온 농도가 1500 ppm 이상인 것을 특징으로 하는
리튬농축액 제조방법.
The method of claim 1,
The low-concentration lithium solution has a lithium ion concentration of 1500 ppm or less, and the high-concentration lithium concentrate has a lithium ion concentration of 1500 ppm or more.
Lithium concentrate manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 고농도 리튬농축액은 이온 성분으로 리튬 이온, 불소 이온, 황산 이온, 또는 금속 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는
리튬농축액 제조방법.
The method of claim 1,
The high-concentration lithium concentrate contains lithium ions, fluorine ions, sulfate ions, or metal ions as ionic components.
Lithium concentrate manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 불소화합물은 불화나트륨(NaF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화제일철(FeF2), 불화제이철(FeF3), 불화알루미늄(AlF3) 및 불화수소(HF)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
상기 불소화합물의 형상은 분말, 용액 또는 슬러리를 포함하는 것을 특징으로 하는
리튬농축액 제조방법.
The method of claim 1,
The fluorine compounds are sodium fluoride (NaF), ammonium fluoride (NH 4 F), potassium fluoride (KF), ferrous fluoride (FeF 2 ), ferric fluoride (FeF 3 ), aluminum fluoride (AlF 3 ), and hydrogen fluoride (HF). Including one or more selected from the group consisting of,
The shape of the fluorine compound is characterized in that it includes a powder, a solution, or a slurry.
Lithium concentrate manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 저농도 리튬용액의 리튬(Li)과 상기 불소화합물의 불소(F)의 함량 비율은 몰비로 Li:F = 1: 0.1 ~ 10 인 것을 특징으로 하는
리튬농축액 제조방법.
The method of claim 1,
The ratio of the content of lithium (Li) in the low-concentration lithium solution to fluorine (F) in the fluorine compound is Li:F = 1: 0.1 to 10 in a molar ratio.
Lithium concentrate manufacturing method.
제 1 항에 있어서,
상기 황산화합물 수용액은
황산(H2SO4) 수용액, 아황산(H2SO3) 수용액, 황산마그네슘(MgSO4) 수용액, 황산칼슘(CaSO4) 수용액, 황산칼륨(K2SO4) 수용액 및 황산알루미늄(Al2(SO4)3) 수용액으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는
리튬농축액 제조방법.
The method of claim 1,
The sulfuric acid compound aqueous solution is
Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) aqueous solution, sulfurous acid (H 2 SO 3 ) aqueous solution, magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution, calcium sulfate (CaSO 4 ) aqueous solution, potassium sulfate (K 2 SO 4 ) aqueous solution and aluminum sulfate (Al 2 (Al 2 ( SO 4 ) 3 ) characterized in that at least one selected from the group consisting of aqueous solutions
Lithium concentrate manufacturing method.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 리튬농축액 제조방법으로 제조된
리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계;
상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하는 단계; 및
상기 리튬이 포함된 여액을 농축시키고 결정화하여 리튬화합물인 수산화리튬을 제조하는 단계;를 포함하는
리튬화합물 제조방법.
Prepared by the lithium concentrate manufacturing method according to any one of claims 1 to 7
Precipitating the lithium concentrate with a hydroxide compound to prepare an impurity precipitate excluding lithium;
Separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium; And
Containing the step of concentrating and crystallizing the filtrate containing lithium to prepare lithium hydroxide, which is a lithium compound.
Lithium compound manufacturing method.
제 8 항에 있어서,
상기 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계의 상기 수산화화합물은 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 8,
The hydroxide compound in the step of preparing an impurity precipitate excluding lithium by precipitating the lithium concentrated solution with a hydroxide compound is a group consisting of calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) Characterized in that at least one selected from
Lithium compound manufacturing method.
제 9 항에 있어서,
상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr 이 1:0.5 내지 1:5 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 9,
The lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Sr is 1:0.5 to 1:5, characterized in that
Lithium compound manufacturing method.
제 9 항에 있어서,
상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na이 1:0.5 내지 1:2 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 9,
The lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Na is 1:0.5 to 1:2, characterized in that
Lithium compound manufacturing method.
제 9 항에 있어서,
상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비로 F·SO4: Ca이 1:0.5 내지 1:2 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 9,
The lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Characterized in that Ca is 1:0.5 to 1:2
Lithium compound manufacturing method.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 리튬농축액 제조방법으로 제조된
리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계;
상기 리튬이 제외된 불순물 침전물을 리튬이 포함된 여액과 분리하는 단계; 및
상기 리튬이 포함된 여액을 탄산화합물과 탄산반응시켜 리튬화합물인 탄산리튬을 제조하는 단계;를 포함하는
리튬화합물 제조방법.
Prepared by the lithium concentrate manufacturing method according to any one of claims 1 to 7
Precipitating the lithium concentrate with a hydroxide compound to prepare an impurity precipitate excluding lithium;
Separating the impurity precipitate excluding lithium from the filtrate containing lithium; And
Comprising: the filtrate containing lithium is reacted with carbonic acid to produce lithium carbonate, which is a lithium compound.
Lithium compound manufacturing method.
제 13 항에 있어서,
상기 리튬농축액을 수산화화합물로 침전 반응시켜 리튬이 제외된 불순물 침전물을 제조하는 단계의 상기 수산화화합물은 산화칼슘(CaO), 수산화나트륨(NaOH), 및 수산화스트론튬(Sr(OH)2)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 13,
The hydroxide compound in the step of preparing an impurity precipitate excluding lithium by precipitating the lithium concentrated solution with a hydroxide compound is a group consisting of calcium oxide (CaO), sodium hydroxide (NaOH), and strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) Characterized in that at least one selected from
Lithium compound manufacturing method.
제 14 항에 있어서,
상기 리튬농축액과 상기 수산화스트론튬(Sr(OH)2)은 당량비로 F·SO4: Sr 이 1:0.5 내지 1:5 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 14,
The lithium concentrate and the strontium hydroxide (Sr(OH) 2 ) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Sr is 1:0.5 to 1:5, characterized in that
Lithium compound manufacturing method.
제 14 항에 있어서,
상기 리튬농축액과 상기 수산화나트륨(NaOH)은 당량비로 F·SO4: Na이 1:0.5 내지 1:2 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 14,
The lithium concentrate and the sodium hydroxide (NaOH) are F·SO 4 in an equivalent ratio: Na is 1:0.5 to 1:2, characterized in that
Lithium compound manufacturing method.
제 14 항에 있어서,
상기 리튬농축액과 상기 산화칼슘(CaO)은 당량비는 F·SO4: Ca이 1:0.5 내지 1:2 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 14,
The lithium concentrate and the calcium oxide (CaO) have an equivalent ratio of F·SO 4 : Characterized in that Ca is 1:0.5 to 1:2
Lithium compound manufacturing method.
제 13 항에 있어서,
상기 리튬이 포함된 여액을 탄산화합물과 탄산반응시켜 리튬화합물인 탄산리튬을 제조하는 단계의 상기 탄산화합물은 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 이산화탄소(CO2)인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 13,
The carbonate compound in the step of carbonicating the lithium-containing filtrate with a carbonate compound to produce lithium carbonate, which is a lithium compound, is sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) or carbon dioxide (CO 2 ).
Lithium compound manufacturing method.
제 18 항에 있어서,
상기 리튬이 포함된 여액과 상기 탄산나트륨(Na2CO3)은 몰비로 Li: Na2CO3 이 1:0.2 내지 1:5 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.
The method of claim 18,
The filtrate containing lithium and the sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) are Li in a molar ratio: Na 2 CO 3 characterized in that 1:0.2 to 1:5
Lithium compound manufacturing method.
제 18 항에 있어서,
상기 리튬이 포함된 여액과 상기 이산화탄소(CO2)은 몰비로 Li: CO2 가 1:0.2 내지 1:5 인 것을 특징으로 하는
리튬화합물 제조방법.

The method of claim 18,
The filtrate containing lithium and the carbon dioxide (CO 2 ) are Li in a molar ratio: CO 2 is characterized in that 1:0.2 to 1:5
Lithium compound manufacturing method.

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