KR102400897B1 - Method of extracting lithium from lithium-containing ore - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법은, 리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계; 및 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;를 포함한다.Lithium extraction method from lithium-containing ores according to an embodiment of the present invention, the lithium-containing ores are chlorinated to obtain a chloride; and removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility for lithium chloride in the chloride.

Description

리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법{METHOD OF EXTRACTING LITHIUM FROM LITHIUM-CONTAINING ORE}METHOD OF EXTRACTING LITHIUM FROM LITHIUM-CONTAINING ORE

본 발명은 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 리튬 함유 광석으로부터 염화 리튬을 선택적으로 추출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for extracting lithium from lithium containing ores. More specifically, it relates to a method for selectively extracting lithium chloride from lithium-containing ores.

리튬 광석은 염호 대비 자원확보가 용이하며, 기후 제약성이 없어 전세계 광산개발 및 리튬 추출 사업이 확대중임. 최근 리튬이 다양한 분야에서 사용됨에 따라 리튬 자원을 회수하는 방법 및 기술에 대한 관심이 증대되고 있으며 일례로 스포듀민(LiAlSi2O6) 광으로부터 LiCl를 추출하여 Li2CO3의 원료로 사용이 가능하다. 종래에는 스포듀민(LiAlSi2O6) 광으로부터 황산을 이용한 습식법으로 LiCO3를 제조하였다. 구체적으로는, 스포듀민을 산화 배소하여 황산법으로 침출 및 중화한 후 정제, 증발, 및 농축 공정 등을 거쳐 Li2CO3를 제조하는 공정을 사용한다. 다만, 황산을 이용한 습식법으로 리튬을 추출하는 경우 공정이 복잡하여 인건비, 관리비 등의 제반 경비가 높은 문제가 있으며 뿐만 아니라, 폐잔사로 인한 환경 문제까지 대두될 수 있으므로 이에 따라, 건식 기반의 간단한 공정 개발을 통해 친환경 리튬 추출 기술을 개발하고자 하며 건식법으로 리튬을 추출하는 기술 활용 시 공정이 단순하고, 잔사 중 불순물이 없어 수익 창출이 용이하고 환경 오염 문제를 해결할 수 있다는 이점이 있다. 본 발명에서는 염화법을 이용하여 리튬의 선택적 추출 기술을 제시하고자 하였다.Lithium ore is easier to secure than salt lakes, and there are no climate restrictions, so mine development and lithium extraction around the world are expanding. Recently, as lithium is used in various fields, interest in methods and technologies for recovering lithium resources is increasing. For example, by extracting LiCl from spodumene (LiAlSi 2 O 6 ) light, it can be used as a raw material of Li 2 CO 3 Do. Conventionally, LiCO 3 was prepared from spodumene (LiAlSi 2 O 6 ) light by a wet method using sulfuric acid. Specifically, oxidative roasting of spodumene, leaching and neutralization using a sulfuric acid method, followed by purification, evaporation, and concentration processes, and the like are used to prepare Li 2 CO 3 . However, in the case of extracting lithium by the wet method using sulfuric acid, the process is complicated and there is a problem that various expenses such as labor and management costs are high, as well as environmental problems due to waste residues. We want to develop an eco-friendly lithium extraction technology through development, and when using a technology to extract lithium by a dry method, the process is simple, and there are no impurities in the residue, so it is easy to generate profits and solves environmental pollution problems. In the present invention, it was intended to present a technique for selective extraction of lithium using a chlorination method.

본 발명은 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 리튬 함유 광석으로부터 염화 리튬을 선택적으로 추출하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for extracting lithium from lithium containing ores. More specifically, it provides a method for selectively extracting lithium chloride from lithium-containing ores.

본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법은, 리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계; 및 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;를 포함한다.A method of extracting lithium from a lithium-containing ore according to an embodiment of the present invention comprises the steps of chlorinating the lithium-containing ore to obtain a chloride; and removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a solubility selective for lithium chloride in the chloride.

염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;에서, 유기용매는 LiCl을 용해시키고, NaCl 및 KCl을 용해시키지 않는 것일 수 있다.In the step of removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility in lithium chloride in the chloride; the organic solvent may be one that dissolves LiCl and does not dissolve NaCl and KCl.

염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;에서, 유기용매는 알코올계일 수 있다. In the step of removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility in lithium chloride in the chloride; In, the organic solvent may be an alcohol-based solvent.

염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;에서, 유기용매는 아밀 알코올, 메탄올, 에틸 알코올, 아이소 프로필 알코올, 아이소 부탄올 또는 이들의 조합인 것일 수 있다.In the step of removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility in lithium chloride in the chloride; in, the organic solvent is amyl alcohol, methanol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, isobutanol, or a combination thereof can

염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;는, 염화물을 유기용매에 용해시키는 단계; 및 유기용매를 기화시키는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility for lithium chloride in the chloride; dissolving the chloride in the organic solvent; and vaporizing the organic solvent.

리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계;는, 리튬 함유 광석에 Cl2를 포함하는 가스를 주입하여 염화물을 수득하는 단계일 수 있다.Chlorizing the lithium-containing ore to obtain a chloride; is, by injecting a gas containing Cl 2 to the lithium-containing ore may be a step of obtaining a chloride.

리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계;는, 900 내지 1400 ℃에서 리튬 함유 광석을 염소화시키는 것일 수 있다.The step of chlorinating the lithium-containing ore to obtain a chloride; may be to chlorinate the lithium-containing ore at 900 to 1400 ℃.

염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계; 이전에, 염화물을 승온하여 증기압 차에 의해 리튬 염화물 내 불순물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility for lithium chloride in the chloride; Previously, the method may further include the step of removing impurities in lithium chloride by a vapor pressure difference by increasing the temperature of the chloride.

염화물을 승온하여 증기압 차에 의해 리튬 염화물 내 불순물을 제거하는 단계;는, 염화물을 400℃ 이상으로 승온하여 불순물을 제거하는 것일 수 있다.The step of removing impurities in lithium chloride by a difference in vapor pressure by increasing the temperature of the chloride; may be to remove impurities by raising the temperature of the chloride to 400 ℃ or more.

염화물을 승온하여 증기압 차에 의해 리튬 염화물 내 불순물을 제거하는 단계;는, LiCl 보다 증기압이 높은 물질을 제거하는 것일 수 있다.The step of removing impurities in lithium chloride by a difference in vapor pressure by increasing the temperature of the chloride; may be removing a material having a vapor pressure higher than that of LiCl.

본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법은, 리튬 배터리에 사용되는 리튬 추출을 위하여 스포듀민 광석을 활용할 때, 기존의 습식 공정에 의한 부산물 발생이 아닌 친환경적인 공정으로의 고순도 염화 리튬 추출이 가능하다. 따라서 공정 원가 및 폐기물 처리 비용 저감 기술 확보를 할 수 있고, 이를 통해 리튬 제련 사업 경쟁력 제고가 가능하다.Lithium extraction method from lithium-containing ore according to an embodiment of the present invention, when utilizing spodumene ore for lithium extraction used in lithium batteries, high-purity chlorination as an eco-friendly process rather than by-product generation by the conventional wet process Lithium extraction is possible. Therefore, it is possible to secure technology to reduce process cost and waste treatment cost, and through this, it is possible to enhance the competitiveness of the lithium smelting business.

본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법은, 1차적으로 포집된 염화물에서 증기압차에 의해 불순물을 제거하고, 2차적으로 잔류한 알칼리계 염화물에서 유기용매에 대한 알칼리 염화물의 용해도차에 의해 LiCl 만을 선택적으로 용해하는 방식에 의해 불순물을 제거하여, 고순도의 LiCl을 수득할 수 있다.In the lithium extraction method from lithium-containing ore according to an embodiment of the present invention, impurities are removed by vapor pressure difference from the primarily collected chloride, and the solubility of alkali chloride in the organic solvent in the secondary residual alkali chloride By removing impurities by selectively dissolving only LiCl with tea, high purity LiCl can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 함유 광석의 염화 공정의 개략도이다.
도 2는 스포듀민 염화물 성분들의 증기압 그래프이다.
도 3은 스포듀민 염화물 성분들의 온도에 따른 잔존양 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 염화물을 유기용매에 용해시켜 불순물을 제거하는 단계의 개략적인 공정도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 염화물을 유기용매에 용해시켜 불순물을 제거하는 단계의 개략적인 그림이다.
1 is a schematic diagram of the chlorination process of lithium-containing ores according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph of vapor pressure of spodumene chloride components.
3 is a graph of the residual amount according to the temperature of the spodumene chloride components.
4 is a schematic process diagram of a step of removing impurities by dissolving a chloride in an organic solvent according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram of a step of removing impurities by dissolving a chloride in an organic solvent according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서, 제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.In this specification, terms such as first, second and third are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers and/or sections. These terms are used only to distinguish one part, component, region, layer or section from another part, component, region, layer or section. Accordingly, a first part, component, region, layer or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer or section without departing from the scope of the present invention.

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서, 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.In this specification, the terminology used is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of "comprising" specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and the presence or absence of another characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component It does not exclude additions.

본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.In the present specification, the term "combination of these" included in the expression of the Markush format means one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of the components described in the expression of the Markush format, and the components It means to include one or more selected from the group consisting of.

본 명세서에서, 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.In this specification, when a part is referred to as being “on” or “on” another part, it may be directly on or on the other part, or the other part may be accompanied in between. In contrast, when a part is referred to as being "directly above" another part, the other part is not interposed therebetween.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Although not defined otherwise, all terms including technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as those commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Commonly used terms defined in the dictionary are additionally interpreted as having a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.

또한, 특별히 언급하지 않는 한 %는 중량%를 의미하며, 1ppm 은 0.0001중량%이다.In addition, unless otherwise specified, % means weight %, and 1 ppm is 0.0001 weight %.

본 발명의 일 실시예에서 추가 원소를 더 포함하는 것의 의미는 추가 원소의 추가량 만큼 잔부인 철(Fe)을 대체하여 포함하는 것을 의미한다.In an embodiment of the present invention, the meaning of further including the additional element means that the remaining iron (Fe) is included by replacing the additional amount of the additional element.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 일 실시예에 의한 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법은, 리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계; 및 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;를 포함한다.Lithium extraction method from lithium-containing ores according to an embodiment of the present invention, the lithium-containing ores are chlorinated to obtain a chloride; and removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a solubility selective for lithium chloride in the chloride.

하기에서는 각 단계별로 설명한다.Each step is described below.

먼저, 리튬 함유 광석에 리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득한다.First, the lithium-containing ore is chlorinated to obtain a chloride.

이 단계에서의 리튬 함유 광석은 스포듀민 광석일 수 있다.The lithium-containing ore at this stage may be spodumene ore.

이 단계는, 리튬 함유 광석에 Cl2를 포함하는 가스를 주입하여 염화물을 수득하는 단계일 수 있다.This step may be a step of obtaining a chloride by injecting a gas containing Cl 2 to the lithium-containing ore.

또한, Cl2를 포함하는 가스는 C(s)와 Cl2(g)를 포함할 수 있다. In addition, the gas including Cl 2 may include C(s) and Cl 2 (g).

스포듀민 광석은 LiAlSi2O6 의 화학식을 가지기 때문에, C와 Cl2와 반응하여 LiCl(g)를 도출할 수 있다. 이의 반응식은 하기 식 1과 같다.Since spodumene ore has the chemical formula of LiAlSi 2 O 6 , it can react with C and Cl 2 to derive LiCl (g). Its reaction formula is shown in Equation 1 below.

[식 1] 2LiAlSi2O6(s)+ C(s)+Cl2(g) = 2LiCl(g)+CO(g)+Al2Si4O11(s)[Formula 1] 2LiAlSi 2 O 6 (s)+ C(s)+Cl 2 (g) = 2LiCl(g) +CO(g)+Al 2 Si 4 O 11 (s)

이 단계에서는 스포듀민 등의 원료 광석으로부터 Al2O3 및 또 다른 불순물들이 함께 염화될 수 있으므로, 상기 반응식에 의한 LiCl 뿐만 아니라 AlCl3, FeCl3, NaCl, KCl 등의 다양한 불순물의 염화물이 생성될 수 있다. 본 발명에서는 고순도의 LiCl을 추출하는 것이 목적이기 때문에, 불순물 염화물 등을 포함한 염화물 내에서의 LiCl의 선택적 재추출이 필요할 수 있다. 따라서 하기에서는 상기의 불순물들을 제거할 수 있다. In this step, since Al 2 O 3 and other impurities may be chlorinated together from the raw ore such as spodumene, chlorides of various impurities such as AlCl 3 , FeCl 3 , NaCl, KCl as well as LiCl according to the above reaction formula are generated. can Since the purpose of the present invention is to extract high-purity LiCl, it may be necessary to selectively re-extract LiCl in chlorides including impurity chlorides and the like. Therefore, in the following, the above impurities may be removed.

이 단계의 염화 반응 진행은 유동공정을 이용할 수도 있고, 로터리킬른 공정을 이용할 수도 있다.The chlorination reaction in this step may be carried out using a flow process or a rotary kiln process.

이 단계에서의 염소화 반응 온도는 900 내지 1400 ℃일 수 있다. 보다 구체적으로 1000 내지 1300 ℃일 수 있다. The chlorination reaction temperature in this step may be 900 to 1400 °C. More specifically, it may be 1000 to 1300 °C.

이 단계에서의 염소화 반응 시간은 30분 내지 2시간일 수 있다.The chlorination reaction time in this step may be 30 minutes to 2 hours.

다시 언급하자면, 스포듀민 등의 원료 광석으로부터 Al2O3 및 또 다른 불순물들이 함께 염화될 수 있으므로, 상기 반응식에 의한 LiCl 뿐만 아니라 AlCl3, FeCl3, NaCl, KCl 등의 다양한 불순물의 염화물이 생성될 수 있다. 본 발명에서는 고순도의 LiCl을 추출하는 것이 목적이기 때문에, 불순물 염화물 등을 포함한 염화물 내에서의 LiCl의 선택적 재추출이 필요할 수 있다. 따라서, 하기 단계에서 증기압을 이용하여 1차 불순물을 제거할 수 있고, 유기용매를 이용하여 알칼리 염화물 내에서 선택적으로 LiCl를 추출하기 위해 2차 불순물을 제거하는 단계를 거칠 수 있다. 이 단계를 통해 고순도의 LiCl을 수득할 수 있다.In other words, since Al 2 O 3 and other impurities may be chlorinated together from raw ore such as spodumene, chlorides of various impurities such as AlCl 3 , FeCl 3 , NaCl, KCl are produced as well as LiCl according to the above reaction formula can be Since the purpose of the present invention is to extract high-purity LiCl, it may be necessary to selectively re-extract LiCl in chlorides including impurity chlorides and the like. Therefore, in the following step, the primary impurity may be removed using vapor pressure, and the secondary impurity may be removed in order to selectively extract LiCl from alkali chloride using an organic solvent. High purity LiCl can be obtained through this step.

다음으로, 염화물을 승온하여 증기압 차에 의해 리튬 염화물 내 불순물을 제거할 수 있다. Next, by increasing the temperature of the chloride, impurities in lithium chloride can be removed by the difference in vapor pressure.

보다 구체적으로, 염화물을 400℃ 이상으로 승온하여 1차로 불순물을 제거할 수 있다. 보다 구체적으로 700℃ 이상일 수 있다. 더욱 구체적으로 900℃ 이상일 수 있다.More specifically, the impurity may be primarily removed by heating the chloride to 400° C. or higher. More specifically, it may be 700° C. or higher. More specifically, it may be 900° C. or higher.

이 단계에서는 LiCl 보다 증기압이 높은 물질을 제거하는 것일 수 있다. 즉, LiCl 보다 증기압이 높은 FeCl3, AlCl3, SiCl4 등이 이 단계에서 제거될 수 있다. 이 단계는 염화물 간의 증기압차를 이용하여 1차적으로 불순물을 제거하는 단계이다.In this step, a material having a higher vapor pressure than LiCl may be removed. That is, FeCl 3 , AlCl 3 , SiCl 4 and the like having a higher vapor pressure than LiCl may be removed in this step. In this step, impurities are primarily removed by using the vapor pressure difference between the chlorides.

다음으로, 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 염화물을 용해시켜 불순물을 제거한다. Next, impurities are removed by dissolving the chloride in an organic solvent having a solubility selective for lithium chloride in the chloride.

이 단계는 먼저 염화물을 유기용매에 용해시키고, 그 후 유기용매를 기화시켜 고순도의 LiCl을 수득하는 단계일 수 있다.This step may be a step of first dissolving the chloride in an organic solvent, and then vaporizing the organic solvent to obtain high-purity LiCl.

염화물, 보다 구체적으로 잔류한 알칼리계 염화물을 유기용매에 용해시키고, 그 유기용매에 대한 LiCl의 용해도는 KCl, NaCl 등의 용해도보다 현저히 크기 때문에 KCl, NaCl 보다 훨씬 많은 양의 LiCl이 유기용매에 용해된다. Chloride, more specifically, residual alkali chloride is dissolved in an organic solvent, and since the solubility of LiCl in the organic solvent is significantly greater than the solubility of KCl and NaCl, a much larger amount of LiCl than KCl and NaCl is dissolved in the organic solvent do.

보다 구체적으로, 유기용매는 LiCl을 용해시키고, NaCl 및 KCl을 용해시키지 않는 것일 수 있다. More specifically, the organic solvent may dissolve LiCl and not dissolve NaCl and KCl.

이때의 유기용매는 알코올계일 수 있으며, 보다 구체적으로 아밀 알코올, 메탄올, 에틸 알코올, 아이소 프로필 알코올, 아이소 부탄올 또는 이들의 조합인 것일 수 있다. 더욱 구체적으로 아밀 알코올일 수 있다.In this case, the organic solvent may be an alcohol-based solvent, and more specifically, may be amyl alcohol, methanol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, isobutanol, or a combination thereof. More specifically, it may be amyl alcohol.

유기용매의 용액에서 고상으로 존재하는 KCl, NaCl을 제거하는 방법으로 2차 불순물을 제거하여, 2차 정제를 실시할 수 있다.Secondary purification can be performed by removing secondary impurities by removing KCl and NaCl present in a solid phase from a solution of an organic solvent.

유기용매를 유기용매의 끓는점 이상의 온도로 승온하여, 유기용매를 기회시키고, 고순도의 LiCl을 수득할 수 있다. 보다 구체적으로 유기용매가 아밀 알코올일 때는, 138℃ 이상으로 승온하여 아밀 알코올을 기화시킬 수 있다.By raising the temperature of the organic solvent to a temperature equal to or higher than the boiling point of the organic solvent, the organic solvent is given an opportunity to obtain high-purity LiCl. More specifically, when the organic solvent is amyl alcohol, the temperature may be raised to 138° C. or higher to vaporize the amyl alcohol.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예Example

1. 리튬 함유 광석의 준비1. Preparation of lithium-containing ores

실험을 위하여 리튬 함유 광석을 준비하였다.Lithium-containing ore was prepared for the experiment.

광석 원료의 초기 성분 조성은 표 1과 같았다. 표 1에서 각 성분의 함량 단위는 중량%이다.The initial component composition of the ore raw material was shown in Table 1. In Table 1, the content unit of each component is weight %.

광석
원료
ore
Raw material
Li2OLi 2 O Fe2O3 Fe 2 O 3 MnOMnO Al2O3 Al 2 O 3 SiO2 SiO 2 Na2ONa 2 O K2OK 2 O P2O5 P 2 O 5 CaOCaO TiO2 TiO 2
중량%weight% 7.17.1 0.170.17 0.040.04 25.725.7 65.765.7 0.280.28 0.340.34 0.160.16 0.070.07 0.010.01

2. 리튬 함유 광석의 염화 공정2. Chlorination process of lithium-containing ores

준비한 스포듀민 광석을 1200 ℃에서 C와 Cl2 가스를 주입하여 60분간 염화 반응을 진행하였다. 이 공정에서의 반응기의 개략도는 도 1과 같다. 염화 반응으로 생성된 염화물의 중앙으로부터 20cm 떨어진 부분의 시료를 시료(1), 30cm 떨어진 부분의 시료를 시료(2), 40cm 떨어진 부분의 시료를 시료(3), 50cm 떨어진 부분의 시료를 시료(4)라 할 때, 각 시료의 염화 공정 후의 생성된 염화물의 조성은 표 2와 같다. 표 2에서 각 성분의 함량 단위는 중량%이다.The prepared spodumene ore was chlorinated for 60 minutes by injecting C and Cl 2 gas at 1200 ° C. A schematic diagram of the reactor in this process is shown in FIG. 1 . The sample at a distance of 20 cm from the center of the chloride generated by the chlorination reaction is sample (1), the sample 30 cm away from the sample (2), the sample 40 cm away from the sample (3), and the sample 50 cm away from the sample ( 4), the composition of the chloride produced after the chlorination process of each sample is shown in Table 2. In Table 2, the content unit of each component is weight %.

시료sample LiClLiCl AlCl3 AlCl 3 SiCl4 SiCl 4 FeCl3 FeCl 3 CaCl2 CaCl 2 MgCl2 MgCl 2 NaClNaCl KClKCl (1)(One) 29.11129.111 37.75637.756 9.3079.307 14.63314.633 0.2410.241 0.3840.384 5.1925.192 3.3753.375 (2)(2) 31.53631.536 34.10834.108 3.4793.479 20.41420.414 0.2160.216 0.3950.395 5.7835.783 4.0694.069 (3)(3) 25.95925.959 37.33037.330 1.2271.227 24.78524.785 0.1720.172 0.2610.261 5.9895.989 4.2774.277 (4)(4) 19.86519.865 34.11434.114 34.64034.640 6.3406.340 0.1980.198 0.2980.298 2.7412.741 1.8031.803

3. 증기압차를 이용한 1차 불순물 제거3. Removal of primary impurities using vapor pressure difference

이후에는 시료(2)를 이용하여 실험하였다. 시료(1), (3), (4)에 대하여는 이후의 실험을 진행하지 않았지만 동일한 원료를 사용하였고, 동일한 메커니즘으로 실험이 진행될 것이라 예상된다.Thereafter, an experiment was performed using the sample (2). For samples (1), (3), and (4), subsequent experiments were not carried out, but the same raw material was used, and it is expected that the experiment will proceed with the same mechanism.

포집된 염화물을 900℃ 이상으로 온도를 유지하거나 별도로 생성물을 추출하여 900℃ 이상으로 승온하였다. 각 시료에 존재하는 성분의 증기압이 다르기 때문에, 상대적으로 높은 증기압을 가지는 FeCl3, AlCl3, SiCl4 등이 이 단계에서 먼저 용융 및 기화되어 제거될 수 있다.The temperature of the collected chlorides was maintained at 900°C or higher, or the product was separately extracted and heated to 900°C or higher. Since the vapor pressures of components present in each sample are different, FeCl 3 , AlCl 3 , SiCl 4 and the like having a relatively high vapor pressure may be removed by first melting and vaporizing in this step.

스포듀민 염화물의 성분들의 증기압을 도 2에 나타내었다. 또한, 각 성분의 온도에 따른 잔존 양을 도 3에 나타내었다.The vapor pressures of the components of spodumene chloride are shown in FIG. 2 . In addition, the residual amount according to the temperature of each component is shown in FIG.

증기압차를 이용하여 1차 불순물 제거의 정련 작업 시의 염화물 조성을 표 3에 나타내었다. 각 온도에 따른 염화물 용액에서의 조성을 의미한다.Table 3 shows the chloride composition during the refining operation of the primary impurity removal using the vapor pressure difference. It means the composition in the chloride solution according to each temperature.

온도(℃)Temperature (℃) NaClNaCl KClKCl LiClLiCl FeCl3 FeCl 3 AlCl3 AlCl 3 rawraw 12.9712.97 8.798.79 39.9039.90 6.696.69 31.6531.65 400400 20.5920.59 13.4713.47 62.0162.01 0.590.59 3.333.33 700700 22.1522.15 10.9610.96 66.5966.59 0.040.04 0.270.27 900900 24.5924.59 12.8512.85 62.4962.49 0.010.01 0.050.05

4. 유기용매에의 용해도차를 이용한 2차 불순물 제거4. Removal of secondary impurities using solubility difference in organic solvents

이후 잔류한 염화물에 아밀 알코올(Amly alcohol)을 이용하여 2차 불순물을 제거하였다. 아밀 알코올에 대한 LiCl, NaCl, KCl의 용해도는 표 4와 같다. 즉, 용매인 아밀 알코올에 대한 용해도는 LiCl이 9.02로 가장 높다.Thereafter, secondary impurities were removed using amyl alcohol in the remaining chloride. Table 4 shows the solubility of LiCl, NaCl, and KCl in amyl alcohol. That is, LiCl has the highest solubility in amyl alcohol as a solvent at 9.02.

용해도
(100g, 20℃ 기준)
Solubility
(100g, based on 20℃)
용매
(아밀 알코올)
menstruum
(amyl alcohol)
--
LiClLiCl 9.029.02 NaClNaCl 0.0020.002 KClKCl 0.00220.0022

먼저 잔존하는 염화물에 아밀 알코올을 첨가하여, 아밀 알코올에 염화물을 용해시켰다. 아밀 알코올에 대한 LiCl의 용해도만이 높기 때문에 LiCl이 다량으로 아밀 알코올에 용해되어 있을 것으로 생각된다. First, amyl alcohol was added to the remaining chloride, and the chloride was dissolved in the amyl alcohol. Since only the solubility of LiCl in amyl alcohol is high, it is thought that LiCl is dissolved in amyl alcohol in a large amount.

그 후, 용해되지 않은 NaCl, KCl을 분리하였고, 아밀 알코올 용액을 138℃까지 승온하였다. 138℃ 이상에서는 아밀 알코올이 기화되며, 고순도의 LiCl을 추출할 수 있었다. Thereafter, undissolved NaCl and KCl were separated, and the amyl alcohol solution was heated to 138°C. At 138° C. or higher, amyl alcohol was vaporized, and high-purity LiCl could be extracted.

도 4에는 염화물을 유기용매에 용해시켜 불순물을 제거하는 단계의 개략적인 공정도를 나타내었다. 도 5에는 염화물을 유기용매에 용해시켜 불순물을 제거하는 단계의 개략적인 그림을 나타내었다. 4 shows a schematic process diagram of a step of dissolving chloride in an organic solvent to remove impurities. 5 shows a schematic diagram of a step of removing impurities by dissolving chloride in an organic solvent.

이 단계에서, 아밀 알코올 용액을 기화시키기 전의 용액(도 5에서의 ①)과 아밀 알코올 용액을 기화시킨 후의 LiCl(도 5에서의 ②)의 ICP 분석 결과를 표 5에 타내었다.In this step, the ICP analysis results of the solution before vaporizing the amyl alcohol solution (① in FIG. 5) and LiCl (② in FIG. 5) after vaporizing the amyl alcohol solution are shown in Table 5.

중량%weight% LiLi NaNa KK 0.540.54 20.6720.67 15.1915.19 4.774.77 0.0150.015 0.0120.012

상기 분석을 통해, LiCl이 고순도임을 알 수 있었다.Through the above analysis, it was found that LiCl was of high purity.

본 발명은 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the embodiments, but can be manufactured in various different forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can use other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that this may be practiced. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (10)

리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계; 및
상기 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;
를 포함하고,
상기 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계; 이전에,
상기 염화물을 승온하여 증기압 차에 의해 리튬 염화물 내 불순물을 제거하는 단계를 더 포함하고,
상기 염화물을 승온하여 증기압 차에 의해 리튬 염화물 내 불순물을 제거하는 단계;는,
상기 염화물을 400℃ 이상으로 승온하여 불순물을 제거하는 것인,
리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
chlorinating the lithium-containing ore to obtain a chloride; and
removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a solubility selective for lithium chloride in the chloride;
including,
removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a solubility selective for lithium chloride in the chloride; Before,
Further comprising the step of removing impurities in lithium chloride by a vapor pressure difference by increasing the temperature of the chloride,
removing impurities in lithium chloride by vapor pressure difference by increasing the temperature of the chloride;
To remove impurities by raising the temperature of the chloride to 400 ℃ or higher,
A method for extracting lithium from lithium-containing ores.
제1항에 있어서,
상기 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;에서,
상기 유기용매는 LiCl을 용해시키고, NaCl 및 KCl을 용해시키지 않는 것인,
리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
According to claim 1,
removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility in lithium chloride in the chloride;
The organic solvent dissolves LiCl and does not dissolve NaCl and KCl,
A method for extracting lithium from lithium-containing ores.
제1항에 있어서,
상기 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;에서,
상기 유기용매는 알코올계인,
리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
According to claim 1,
removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility in lithium chloride in the chloride;
The organic solvent is an alcohol-based,
A method for extracting lithium from lithium-containing ores.
제3항에 있어서,
상기 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;에서,
상기 유기용매는 아밀 알코올, 메탄올, 에틸 알코올, 아이소 프로필 알코올, 아이소 부탄올, 또는 이들의 조합인 것인, 리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
4. The method of claim 3,
removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility in lithium chloride in the chloride;
The organic solvent is amyl alcohol, methanol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, isobutanol, or a combination thereof, lithium extraction method from lithium-containing ores.
제1항에 있어서,
상기 염화물 내 리튬 염화물에 선택적인 용해도를 가지는 유기용매에, 상기 염화물을 용해시켜 불순물을 제거하는 단계;는,
상기 염화물을 유기용매에 용해시키는 단계; 및
상기 유기용매를 기화시키는 단계;
를 포함하는 것인,
리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
According to claim 1,
removing impurities by dissolving the chloride in an organic solvent having a selective solubility in lithium chloride in the chloride;
dissolving the chloride in an organic solvent; and
vaporizing the organic solvent;
which includes,
A method for extracting lithium from lithium-containing ores.
제1항에 있어서,
상기 리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계;는,
상기 리튬 함유 광석에 Cl2를 포함하는 가스를 주입하여 염화물을 수득하는 단계인 것인,
리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
According to claim 1,
Chlorizing the lithium-containing ore to obtain a chloride;
By injecting a gas containing Cl 2 to the lithium-containing ore, the step of obtaining a chloride,
A method for extracting lithium from lithium-containing ores.
제1항에 있어서,
상기 리튬 함유 광석을 염화하여 염화물을 수득하는 단계;는,
900 내지 1400 ℃에서 리튬 함유 광석을 염소화시키는 것인,
리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
According to claim 1,
Chlorizing the lithium-containing ore to obtain a chloride;
To chlorinate lithium-containing ores at 900 to 1400 ° C.
A method for extracting lithium from lithium-containing ores.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 염화물을 승온하여 증기압 차에 의해 리튬 염화물 내 불순물을 제거하는 단계;는,
LiCl 보다 증기압이 높은 물질을 제거하는 것인,
리튬 함유 광석으로부터 리튬 추출 방법.
According to claim 1,
removing impurities in lithium chloride by vapor pressure difference by increasing the temperature of the chloride;
To remove substances with a vapor pressure higher than LiCl,
A method for extracting lithium from lithium-containing ores.
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