KR102488009B1 - Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material - Google Patents

Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material Download PDF

Info

Publication number
KR102488009B1
KR102488009B1 KR1020210062832A KR20210062832A KR102488009B1 KR 102488009 B1 KR102488009 B1 KR 102488009B1 KR 1020210062832 A KR1020210062832 A KR 1020210062832A KR 20210062832 A KR20210062832 A KR 20210062832A KR 102488009 B1 KR102488009 B1 KR 102488009B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
leaching
aluminum
extraction
silicon compounds
Prior art date
Application number
KR1020210062832A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20220155061A (en
Inventor
신선명
신동주
주성호
이동석
Original Assignee
한국지질자원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020210062832A priority Critical patent/KR102488009B1/en
Publication of KR20220155061A publication Critical patent/KR20220155061A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102488009B1 publication Critical patent/KR102488009B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10Obtaining alkali metals
    • C22B26/12Obtaining lithium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/005Preliminary treatment of scrap
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/22Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by physical processes, e.g. by filtration, by magnetic means, or by thermal decomposition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/005Separation by a physical processing technique only, e.g. by mechanical breaking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Abstract

본 발명은 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료를 파·분쇄하여 분말을 획득하는 원료 획득 단계; 상기 분말의 부피가 증가하도록 상변화시키는 열처리 단계; 상기 열처리된 원료에 제1침출액을 가하여 제1침출용액을 마련하는 제1침출 단계; 상기 제1침출용액을 고액 분리하여 잔사 및 제2침출용액을 마련하는 고액 분리 단계; 상기 제2침출용액의 pH를 조절하여 아연(Zn) 및 알루미늄(Al)의 적어도 일부가 제거된 제3침출용액을 마련하는 pH 조절 단계; 및 상기 제3침출용액 내의 리튬을 용매 추출하는 용매 추출 단계;를 포함하는 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법에 관한 것이다.The present invention includes a raw material acquisition step of obtaining powder by crushing and pulverizing a raw material containing LAS (Li-Al-Si); Heat treatment step of phase change to increase the volume of the powder; A first leach step of preparing a first leach solution by adding a first leach solution to the heat-treated raw material; a solid-liquid separation step of preparing a residue and a second leaching solution by solid-liquid separation of the first leaching solution; adjusting the pH of the second leaching solution to prepare a third leaching solution from which at least a portion of zinc (Zn) and aluminum (Al) is removed; And a solvent extraction step of solvent-extracting lithium in the third leaching solution; it relates to a method for selectively recovering lithium from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) by a dry-wet fusion smelting process.

Description

LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법{Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material}Method for selective recovery of lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material}

본 발명은 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for selectively recovering lithium from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) by a dry-wet fusion smelting process.

리튬은 향후 첨단 IT 기술의 발전에 힘입어 관심이 모아지는 희유금속이다. 리튬의 약 65%가 리튬이온 전지에 사용되며 Li-Al-Si(LAS) glass & ceramic에 18%가 사용되고, 윤활유 및 그리스에 5%, air treatment에 1%, 폴리머에 3% 및 알루미늄 주조분말로 3%가 소비되고 있다. Lithium is a rare metal that is attracting attention thanks to the development of advanced IT technology in the future. About 65% of lithium is used in lithium ion batteries, 18% in Li-Al-Si(LAS) glass & ceramic, 5% in lubricants and grease, 1% in air treatment, 3% in polymers and aluminum casting powder 3% is consumed.

정제된 리튬 화합물중 Li2CO3와 LiOH는 대부분 리튬이온전지의 양극활 물질 제조에 사용된다. 특히 리튬이온전지를 에너지원으로 하는 전기자동차의 수요증가로 인해 30%에 불과하던 전지용 리튬의 수요가 2025년에는 83%에 달할 것으로 예상된다.Among the refined lithium compounds, Li 2 CO 3 and LiOH are mostly used for manufacturing cathode active materials for lithium ion batteries. In particular, demand for lithium for batteries, which was only 30% due to the increase in demand for electric vehicles that use lithium-ion batteries as an energy source, is expected to reach 83% by 2025.

리튬이온전지 내 양극재의 7% 이상 함유되는 주요 원재료인 리튬은 전기 자동차용 전지 수요 증가에 따라 꾸준히 수요 증가가 이루어 질 것으로 예상된다. Demand for lithium, which is a major raw material that contains more than 7% of the cathode material in lithium-ion batteries, is expected to increase steadily as demand for electric vehicle batteries increases.

하지만 세계에서 리튬은 남미 3국인 칠레, 아르헨티나, 볼리비아에 염호로 약 50% 이상, 호주에 원광으로 33% 이상, 그리고 중국에 염호와 원광으로 약 10% 이상이 매장되어 있어 지역 편재성에 관한 문제점이 발생한다.However, in the world, more than 50% of lithium is deposited in salt lakes in three South American countries, Chile, Argentina and Bolivia, more than 33% in Australia as ore, and more than 10% in salt lake and ore in China, so there is a problem with regional ubiquity. Occurs.

이러한 매장 편재성 해결을 위해 리튬이온전지로부터 리튬을 회수하는 재활용 공정이 개발되었지만 세계 리튬의 재활용율은 1%에 불과하다.To solve this ubiquity of stores, a recycling process for recovering lithium from lithium ion batteries has been developed, but the recycling rate of lithium in the world is only 1%.

따라서 리튬의 자원 편재성, 전기자동차의 수요 증가로 인한 리튬의 공급부족 등을 해결하기 위해 새로운 리튬 원료를 확보하고, 이를 위한 선택적 회수 방법이 필수적이다.Therefore, in order to solve the ubiquity of lithium resources and the lack of supply of lithium due to the increase in demand for electric vehicles, it is essential to secure a new lithium raw material and a selective recovery method for this.

한국 등록특허 제10-1011260호 (2011년 01월 20일 등록)Korean Registered Patent No. 10-1011260 (registered on January 20, 2011) 한국 등록특허 제10-1623930호 (2016년 05월 18일 등록)Korean Patent Registration No. 10-1623930 (registered on May 18, 2016)

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for selectively recovering lithium from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) by a dry-wet fusion smelting process.

본 발명은 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료를 파·분쇄하여 분말을 획득하는 원료 획득 단계; 상기 분말의 부피가 증가하도록 상변화시키는 열처리 단계;The present invention includes a raw material acquisition step of obtaining powder by crushing and pulverizing a raw material containing LAS (Li-Al-Si); Heat treatment step of phase change to increase the volume of the powder;

상기 열처리된 원료에 제1침출액을 가하여 제1침출용액을 마련하는 제1침출 단계; 상기 제1침출용액을 고액 분리하여 잔사 및 제2침출용액을 마련하는 고액 분리 단계; 상기 제2침출용액의 pH를 조절하여 아연(Zn) 및 알루미늄(Al)의 적어도 일부가 제거된 제3침출용액을 마련하는 pH 조절 단계; 및 상기 제3침출용액 내의 리튬을 용매 추출하는 용매 추출 단계;를 포함하는 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법에 관한 것이다.A first leach step of preparing a first leach solution by adding a first leach solution to the heat-treated raw material; a solid-liquid separation step of preparing a residue and a second leaching solution by solid-liquid separation of the first leaching solution; adjusting the pH of the second leaching solution to prepare a third leaching solution from which at least a portion of zinc (Zn) and aluminum (Al) is removed; And a solvent extraction step of solvent-extracting lithium in the third leaching solution; it relates to a method for selectively recovering lithium from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) by a dry-wet fusion smelting process.

상기 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료는, 인덕션, 방화유리, 비전냄비 및 핫플레이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The LAS (Li-Al-Si)-containing raw material may include at least one of induction, fireproof glass, a vision pot, and a hot plate.

상기 분말은 리튬(Li) 1.2 내지 1.7중량%, 마그네슘(Mg) 0.2 내지 0.5중량%, 아연(Zn) 1 내지 1.5중량%, 철(Fe) 0.1 내지 0.5중량%, 알루미늄(Al) 8 내지 15중량%, 티타늄(Ti) 1 내지 1.5중량%, 지르코늄(Zr) 1 내지 1.5중량% 및 규소(Si) 25 내지 35중량%를 포함할 수 있다.The powder contains 1.2 to 1.7 wt% of lithium (Li), 0.2 to 0.5 wt% of magnesium (Mg), 1 to 1.5 wt% of zinc (Zn), 0.1 to 0.5 wt% of iron (Fe), and 8 to 15 wt% of aluminum (Al). It may include 1 to 1.5 wt% of titanium (Ti), 1 to 1.5 wt% of zirconium (Zr), and 25 to 35 wt% of silicon (Si).

상기 열처리 단계에서의 열처리에 의해 분말의 부피가 2배 내지 6배 증가할 수 있다.The heat treatment in the heat treatment step may increase the volume of the powder by 2 to 6 times.

상기 열처리 단계는, 950℃ 내지 1050℃의 온도에서, 2h 내지 5h 동안 수행될 수 있다.The heat treatment step may be performed at a temperature of 950 °C to 1050 °C for 2 h to 5 h.

상기 열처리는, 상기 분말의 결정구조를 hexagonal구조에서 tetragonal구조로 변경시킬 수 있다.The heat treatment may change the crystal structure of the powder from a hexagonal structure to a tetragonal structure.

상기 제1침출액은 수산화나트륨(NaOH)을 포함할 수 있다.The first leachate may include sodium hydroxide (NaOH).

상기 제1침출 단계에는 50mesh 내지 350mesh의 크기의 상기 분말이 공급되며, 상기 제1침출 단계는, 20℃ 내지 110℃의 온도에서, 150rpm 내지 300rpm으로 수행할 수 있다.The powder having a size of 50 mesh to 350 mesh is supplied to the first leaching step, and the first leaching step may be performed at a temperature of 20 ° C to 110 ° C and at 150 rpm to 300 rpm.

상기 고액 분리 단계는, 필터를 이용하여 수행되며, 상기 제2침출용액은 리튬(Li), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 나트륨(Na) 및 규소(Si)를 포함할 수 있다.The solid-liquid separation step is performed using a filter, and the second leaching solution may include lithium (Li), zinc (Zn), aluminum (Al), sodium (Na), and silicon (Si).

상기 잔사는, 제올라이트(zeolite) P1, 제올라이트 LTA 및 소달라이트(sodalite) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The residue may include at least one of zeolite P1, zeolite LTA, and sodalite.

상기 pH 조절 단계는, 상기 제2침출용액의 pH를 3 내지 9로 조절할 수 있다.In the pH adjusting step, the pH of the second leaching solution may be adjusted to 3 to 9.

상기 용매 추출 단계에서는, 상기 제3침출용액에 추출용매를 가하여 나트륨(Na) 및 규소(Si)의 적어도 일부가 제거된 리튬(Li) 추출용액을 획득할 수 있다.In the solvent extraction step, an extraction solvent may be added to the third leaching solution to obtain a lithium (Li) extraction solution from which at least a portion of sodium (Na) and silicon (Si) is removed.

상기 추출용매는, (2-ethylhexyl)phosphonic acid Mono-2-ethylhexyl Ester (PC88A), di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid(D2EHPA), bis-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid(Cyanex 272), Neodecanoic acid(Versatic 10 acid), tributyl phosphate(TBP) 및 trialkylphosphine oxide(Cyanex923)으로 구성된 군에서 선택될 수 있다.The extraction solvent is (2-ethylhexyl)phosphonic acid Mono-2-ethylhexyl Ester (PC88A), di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA), bis-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid (Cyanex 272), neodecanoic acid (Versatic 10 acid), tributyl phosphate (TBP), and trialkylphosphine oxide (Cyanex923).

상기 용매 추출 단계 이후, 상기 리튬(Li) 추출용액을 탈거하여 리튬을 리튬용액으로 회수하는 탈거 단계를 더 포함할 수 있다.After the solvent extraction step, a stripping step of recovering lithium as a lithium solution by stripping the lithium (Li) extraction solution may be further included.

상기 탈거에는, 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3), 탄산(H2CO3) 및 질산(HNO3) 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.In the stripping, at least one of hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), boric acid (H 3 BO 3 ), carbonic acid (H 2 CO 3 ) and nitric acid (HNO 3 ) can be used.

본 발명에 따르면 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법이 제공된다. According to the present invention, there is provided a method for selectively recovering lithium from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) by a dry/wet fusion smelting process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법에 대한 공정도이며,
도 2는 실험예에 의한 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료의 XRD 분석 결과 및 SEM를 나타낸 것이고,
도 3은 실험예에 의한 온도에 따른 열처리 후의 XRD peak 결과를 나타낸 것이고,
도 4는 실험예에 의한 1000℃ 조건에서 시간에 따른 열처리 후의 XRD peak 결과를 나타낸 것이고,
도 5는 실험예에 의한 온도별 침출 후 획득한 잔사의 XRD 분석 결과를 나타낸 것이고,
도 6은 실험예에 의한 온도별 침출 후 획득한 잔사의 SEM 결과를 나타낸 것이고,
도 7은 실험예에 의한 제1침출액 처리 농도에 따른 침출 후 획득한 XRD 분석 결과를 나타낸 것이고,
도 8은 실험예에 의한 제1침출액 처리 농도에 따른 침출 후 획득한 잔사의 SEM 결과를 나타낸 것이고,
도 9는 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험 1에 따른 리튬의 추출거동을 나타낸 것이고,
도 10은 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험 2에 따른 리튬의 추출거동을 나타낸 것이고,
도 11은 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험 3에 따른 리튬의 추출거동을 나타낸 것이고,
도 12는 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험 4에 따른 리튬의 추출거동을 나타낸 것이고,
도 13은 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험 5에 따른 리튬의 추출거동을 나타낸 것이고,
도 14는 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험 6에 따른 리튬의 추출거동을 나타낸 것이고,
도 15는 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험 7에 따른 리튬의 추출거동을 나타낸 것이다.
1 is a process chart for a method for selectively recovering lithium by a dry/wet fusion smelting process from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 shows the XRD analysis results and SEM of the LAS (Li-Al-Si) containing raw material according to the experimental example,
Figure 3 shows the XRD peak results after heat treatment according to the temperature according to the experimental example,
Figure 4 shows the XRD peak results after heat treatment over time at 1000 ° C conditions according to the experimental example,
Figure 5 shows the XRD analysis results of the residue obtained after leaching by temperature according to the experimental example,
Figure 6 shows the SEM results of the residue obtained after leaching by temperature according to the experimental example,
Figure 7 shows the XRD analysis results obtained after leaching according to the concentration of the first leachate treatment according to Experimental Example,
Figure 8 shows the SEM results of the residue obtained after leaching according to the concentration of the first leachate treatment according to Experimental Example,
9 shows the extraction behavior of lithium according to countercurrent multi-stage extraction experiment 1 according to the degree of saponification and the number of extraction stages;
10 shows the extraction behavior of lithium according to countercurrent multi-stage extraction experiment 2 according to the degree of saponification and the number of extraction stages;
11 shows the extraction behavior of lithium according to countercurrent multi-stage extraction experiment 3 according to the degree of saponification and the number of extraction stages;
12 shows the extraction behavior of lithium according to countercurrent multi-stage extraction experiment 4 according to the degree of saponification and the number of extraction stages;
13 shows the extraction behavior of lithium according to countercurrent multi-stage extraction experiment 5 according to the degree of saponification and the number of extraction stages;
14 shows the extraction behavior of lithium according to countercurrent multi-stage extraction experiment 6 according to the degree of saponification and the number of extraction stages;
15 shows the extraction behavior of lithium according to the countercurrent multi-stage extraction experiment 7 according to the degree of saponification and the number of extraction stages.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.The present invention will be described in more detail with reference to the following drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 또한 첨부된 도면은 각 구성요소 간의 관계를 설명하기 위해 크기와 간격 등이 실제와 달리 과장되어 있을 수 있다.Since the accompanying drawings are only examples shown to explain the technical spirit of the present invention in more detail, the spirit of the present invention is not limited to the accompanying drawings. In addition, in the accompanying drawings, sizes and intervals may be exaggerated unlike actual ones in order to explain the relationship between each component.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법에 대하여 설명한다. Referring to FIG. 1, a method for selectively recovering lithium from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) by a dry/wet fusion smelting process according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법에 대한 공정도이다. 1 is a process chart for a method for selectively recovering lithium from a raw material containing LAS (Li-Al-Si) by a dry/wet fusion smelting process according to an embodiment of the present invention.

먼저 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료를 파·분쇄하여 분말을 획득 한다. (원료 획득 단계) (S1)First, LAS (Li-Al-Si)-containing raw materials are crushed and pulverized to obtain powder. (Raw material acquisition step) (S1)

여기서 LAS(Li-Al-Si) 함유 원료는, 인덕션, 방화유리, 비전냄비 및 핫플레이트 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 혼합되어 사용될 수 있다.Here, the LAS (Li-Al-Si)-containing raw material may include at least one of induction, fireproof glass, vision pot, and hot plate, and may be mixed and used.

분말은, 이에 한정되지 않으나, LAS(Li-Al-Si) 함유 원료를 볼밀 또는 유성밀을 통한 파·분쇄를 통해 6mesh size 내지 325mesh size 분말형태로 획득할 수 있다.The powder, but is not limited thereto, may be obtained in the form of 6mesh size to 325mesh size powder through crushing and grinding of LAS (Li-Al-Si)-containing raw materials through a ball mill or planetary mill.

본 발명에서의 %는 다른 명시가 없으면 중량%를 나타낸다.% in the present invention represents weight % unless otherwise specified.

LAS(Li-Al-Si) 중 리튬(Li)은 0.5-5%, 0.7-2.5% 또는 1.1-1.9%를 포함할 수 있다. Lithium (Li) in LAS (Li-Al-Si) may include 0.5-5%, 0.7-2.5%, or 1.1-1.9%.

마그네슘(Mg)은 0.05-2.5%, 0.1-2.1% 또는 0.15-0.9%를 포함할 수 있다.Magnesium (Mg) may include 0.05-2.5%, 0.1-2.1%, or 0.15-0.9%.

아연(Zn)은 0.5-5%, 0.7-2.5% 또는 1.1-1.8%를 포함할 수 있다.Zinc (Zn) may include 0.5-5%, 0.7-2.5% or 1.1-1.8%.

철(Fe)은 0.05-3.5%, 0.1-2.5% 또는 0.15-1.5%를 포함할 수 있다.Iron (Fe) may include 0.05-3.5%, 0.1-2.5% or 0.15-1.5%.

알루미늄(Al)은 3-25%, 5-20% 또는 7-18%를 포함할 수 있다.Aluminum (Al) may include 3-25%, 5-20% or 7-18%.

티타늄(Ti)은 0.3-5%, 0.5-3% 또는 0.7-2.5%를 포함할 수 있다.Titanium (Ti) may include 0.3-5%, 0.5-3% or 0.7-2.5%.

지르코늄(Zr)은 0.5-5%, 0.7-2.5% 또는 0.8-2%를 포함할 수 있다.Zirconium (Zr) may include 0.5-5%, 0.7-2.5% or 0.8-2%.

규소(Si)sms 10-40%, 15-35% 또는 20-30%를 포함할 수 있다.Silicon (Si) sms may include 10-40%, 15-35% or 20-30%.

구체적으로 LAS(Li-Al-Si) 유가금속 조성은 리튬(Li) 1.2-1.7% , 마그네슘(Mg) 0.2-0.5% , 아연(Zn) 1-1.5%, 철(Fe) 0.1-0.5%, 알루미늄(Al) 8-15%, 티타늄(Ti) 1-1.5%, 지르코늄(Zr) 1-1.5%, 규소(Si) 25-35%로 구성될 수 있다. Specifically, LAS (Li-Al-Si) valuable metal composition is lithium (Li) 1.2-1.7%, magnesium (Mg) 0.2-0.5%, zinc (Zn) 1-1.5%, iron (Fe) 0.1-0.5%, It may be composed of 8-15% aluminum (Al), 1-1.5% titanium (Ti), 1-1.5% zirconium (Zr), and 25-35% silicon (Si).

다음으로 획득한 분말을 열처리하여 분말의 부피가 증가하도록 상변화 시킨다. (열처리 단계) (S2)Next, the obtained powder is subjected to heat treatment to undergo phase change to increase the volume of the powder. (Heat treatment step) (S2)

열처리에 의해 분말의 부피가 2배 내지 6배 증가할 수 있다. Heat treatment can increase the volume of the powder by a factor of 2 to 6.

열처리 단계는, 950℃ 내지 1050℃의 온도에서, 2h 내지 5h 조건하에서 수행될 수 있다.The heat treatment step may be performed at a temperature of 950 °C to 1050 °C for 2 h to 5 h.

열처리는 분말의 결정구조를 hexagonal구조에서 tetragonal구조로 변경시키게 된다. Heat treatment changes the crystal structure of the powder from hexagonal to tetragonal.

다음으로 열처리된 원료에 제1침출액을 가하여 제1침출용액을 마련하게 된다. (제1침출 단계) (S3)Next, a first leaching solution is prepared by adding a first leaching solution to the heat-treated raw material. (First leaching step) (S3)

이 단계에서 제1침출액은 수산화나트륨(NaOH)을 포함하며, 수산화나트륨(NaOH)은 알칼리침출을 통해 열처리된 원료로부터 리튬을 침출시킨다.In this step, the first leaching solution contains sodium hydroxide (NaOH), and sodium hydroxide (NaOH) leaches lithium from the heat-treated raw material through alkali leaching.

제1침출 단계에는 50mesh 내지 350mesh의 크기의 분말이 공급될 수 있으며, 이 단계는 20℃ 내지 110℃의 온도에서, 150rpm 내지 300rpm 조건하에서 수행된다. In the first leaching step, powder having a size of 50 mesh to 350 mesh may be supplied, and this step is performed at a temperature of 20° C. to 110° C. and at 150 rpm to 300 rpm.

다음으로 제1침출용액을 고액 분리하여 잔사 및 제2침출용액을 마련하게 된다. (고액 분리 단계) (S4)Next, the first leaching solution is separated into solid and liquid to prepare a residue and a second leaching solution. (solid-liquid separation step) (S4)

고액 분리 단계는, 필터를 이용하여 수행되며, 제2침출용액은 리튬(Li), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 나트륨(Na) 및 규소(Si)를 포함할 수 있다.The solid-liquid separation step is performed using a filter, and the second leaching solution may include lithium (Li), zinc (Zn), aluminum (Al), sodium (Na), and silicon (Si).

잔사는 제올라이트(zeolite) P1, 제올라이트 LTA 및 소달라이트(sodalite) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 이에 한정되지는 않지만, 소달라이트(sodalite)는 개질을 통해 중금속 또는 유가금속 흡착제로 사용될 수 있다. The residue may include at least one of zeolite P1, zeolite LTA, and sodalite, but is not limited thereto, and sodalite may be used as a heavy metal or valuable metal adsorbent through modification. .

다음으로 제2침출용액의 pH를 조절하여 아연(Zn) 및 알루미늄(Al)의 적어도 일부가 제거된 제3침출용액을 마련한다. (pH 조절 단계) (S5)Next, a third leaching solution in which at least a portion of zinc (Zn) and aluminum (Al) is removed is prepared by adjusting the pH of the second leaching solution. (pH adjustment step) (S5)

이 단계는 제2침출용액의 pH를 1 내지 10, 2 내지 9, 3 내지 8 또는 4 내지 7로 조절할 수 있으며, 이에 한정되지 않지만, pH 조절은 황산(H2SO4)을 이용하여 수행하였다.In this step, the pH of the second leaching solution may be adjusted to 1 to 10, 2 to 9, 3 to 8, or 4 to 7, but is not limited thereto, and the pH adjustment was performed using sulfuric acid (H 2 SO 4 ) .

다음으로 제3침출용액 내 리튬을 용매 추출하게 된다. (용매 추출 단계) (S6)Next, lithium in the third leaching solution is subjected to solvent extraction. (Solvent extraction step) (S6)

용매 추출 단계에서는 제3침출용액에 추출용매를 가하여 나트륨(Na) 및 규소(Si)의 적어도 일부가 제거된 리튬(Li) 추출용액을 획득하게 된다. In the solvent extraction step, an extraction solvent is added to the third leaching solution to obtain a lithium (Li) extraction solution from which at least some of sodium (Na) and silicon (Si) are removed.

추출용매는, (2-ethylhexyl)phosphonic acid Mono-2-ethylhexyl Ester (PC88A), di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid(D2EHPA), bis-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid(Cyanex 272), Neodecanoic acid(Versatic 10 acid), tributyl phosphate(TBP) 및 trialkylphosphine oxide(Cyanex923)으로 구성된 군에서 선택될 수 있다. The extraction solvent is (2-ethylhexyl)phosphonic acid Mono-2-ethylhexyl Ester (PC88A), di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA), bis-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid (Cyanex 272 ), Neodecanoic acid (Versatic 10 acid), tributyl phosphate (TBP), and trialkylphosphine oxide (Cyanex923).

이 단계에서, 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출을 위해 O/A 비율을 3 및 4로 조절하고, 비누화도가 최대 15%가 넘지 않도록 조절하며, 향류 다단 추출은 3단 및 4단 조건하에서 수행하였다. In this step, the O/A ratio is adjusted to 3 and 4 for countercurrent multistage extraction according to the degree of saponification and the number of extraction stages, and the degree of saponification is adjusted not to exceed a maximum of 15%. performed.

다음으로 용매 추출 단계 이후 용매 추출을 통해 획득한 리튬 수용액을 탈거하여 리튬을 리튬용액으로 회수하게 된다. (탈거 단계) (S7)Next, after the solvent extraction step, the lithium aqueous solution obtained through solvent extraction is removed to recover lithium as a lithium solution. (Removal step) (S7)

리튬 수용액을 탈거하기 위한 탈거 용액은 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3), 탄산(H2CO3) 및 질산(HNO3) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The stripping solution for stripping the lithium aqueous solution is hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), boric acid (H 3 BO 3 ), carbonic acid (H 2 CO 3 ) and nitric acid (HNO 3 ) may include at least one of them.

이 단계에서 O/A 비율에 따른 리튬의 탈거율을 나타내기 위해 O/A 비율을 1 내지 20, 2 내지 15 또는 4 내지 8의 조건하에서 탈거를 수행하셨다. In this step, stripping was performed under conditions of O/A ratio of 1 to 20, 2 to 15, or 4 to 8 to show the removal rate of lithium according to the O/A ratio.

이하에서는 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 아래 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실험예에 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through experimental examples. However, the following experimental examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to these experimental examples.

[실험 1 : LAS([Experiment 1: LAS( LiLi -Al--Al- SiSi ) 함유 원료 준비]) preparation of containing raw materials]

(LAS)(Li-Al-Si)가 함유된 2차 자원인 인덕션, 방화유리, 비전냄비, 핫플레이트 등의 원료로부터 파·분쇄 후 획득한 분말을 대상으로 연구를 수행하였다. LAS 시료의 파·분쇄는 볼밀 또는 유성밀을 통해 이뤄졌으며 입자크기는 6mesh에서 325mesh까지 다양한 크기로 파·분쇄 하였다. A study was conducted on powder obtained after crushing and grinding from raw materials such as induction, fireproof glass, vision pot, and hot plate, which are secondary resources containing (LAS) (Li-Al-Si). The LAS samples were crushed and pulverized through a ball mill or planetary mill, and the particle size was crushed and pulverized in various sizes ranging from 6 mesh to 325 mesh.

[표 1]. LAS 유가금속 조성, wt.%[Table 1]. LAS Valuable Metal Composition, wt.% LiLi MgMg ZnZn FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi LASLAS 1.561.56 0.260.26 1.21.2 0.240.24 9.379.37 1.361.36 1.331.33 28.928.9

상기 [표 1]에 나타내었듯이, LAS는 1.56% Li, 0.26% Mg, 1.2% Zn, 0.24% Fe, 9.37% Al, 1.36% Ti, 1.33% Zr, 28.9% Si로 구성되어있다. 이 LAS의 XRD 분석결과를 도 2에 나타내었다. As shown in [Table 1], LAS is composed of 1.56% Li, 0.26% Mg, 1.2% Zn, 0.24% Fe, 9.37% Al, 1.36% Ti, 1.33% Zr, and 28.9% Si. The results of XRD analysis of this LAS are shown in FIG. 2 .

도 2를 살펴보면, 실험에 사용한 LAS는 Lithium Magnesium Zinc Aluminum Silicate 및 Zirconium Titanate의 peak와 일치하는 것을 알 수 있다.Looking at Figure 2, it can be seen that the LAS used in the experiment coincides with the peaks of Lithium Magnesium Zinc Aluminum Silicate and Zirconium Titanate.

볼밀 및 유성밀을 이용하여 분쇄한 후 분급기를 이용하여 mesh별로 입도분리를 실시하였다. After pulverization using a ball mill and planetary mill, particle size separation was performed for each mesh using a classifier.

입도 분리는 6, 12, 18, 40, 60, 100, 270, 325mesh를 기준으로 수행하였으며, 각 입도별로 유가금속의 분포를 알아보기 위해 성분 분석을 실시 하였고, 각 입도별 유가금속원소의 조성을 표 2에 나타내었다. Particle size separation was performed based on 6, 12, 18, 40, 60, 100, 270, and 325 mesh, and component analysis was conducted to find out the distribution of valuable metals for each particle size, and the composition of valuable metal elements for each particle size is shown in the table. 2.

[표 2]. LAS 분쇄 후 각 입도별 유가금속의 조성(산화물), wt.%[Table 2]. Composition of valuable metals by particle size after LAS grinding (oxide), wt.% meshmesh Li2OLi 2 O ZnOZnO MgOMgO Fe2O3 Fe 2 O 3 Al2O3 Al 2 O 3 TiO2 TiO 2 ZrO2 ZrO 2 SiO2 SiO 2 6 over6 over 3.343.34 1.561.56 0.450.45 0.280.28 18.7018.70 2.252.25 1.741.74 60.3360.33 6-126-12 3.233.23 1.521.52 0.550.55 0.330.33 17.2917.29 2.022.02 1.601.60 55.6355.63 12-1812-18 3.553.55 1.461.46 0.420.42 0.350.35 18.0418.04 2.262.26 1.801.80 57.6657.66 18-4018-40 3.343.34 1.541.54 0.440.44 0.360.36 17.4817.48 2.242.24 1.821.82 58.4158.41 40-6040-60 3.233.23 1.521.52 0.460.46 0.340.34 16.6316.63 2.262.26 1.791.79 64.8364.83 60-10060-100 3.383.38 1.511.51 0.410.41 0.430.43 18.1018.10 2.522.52 1.901.90 66.7566.75 100-270100-270 3.473.47 1.381.38 0.430.43 0.210.21 17.4017.40 2.442.44 1.821.82 63.1263.12 270-325270-325 3.383.38 1.511.51 0.360.36 0.360.36 17.6817.68 2.252.25 1.951.95 63.3363.33 325 under325 under 3.253.25 1.491.49 0.400.40 0.370.37 18.0618.06 2.242.24 1.801.80 67.1867.18

상기 [표 2]에 나타낸 바와 같이 LAS 내 Li, Zn, Mg, Fe, Al, Ti, Zr 그리고 Si는 모든 입도에서 매우 유사하게 분포되어 있음을 알 수 있다. As shown in [Table 2], it can be seen that Li, Zn, Mg, Fe, Al, Ti, Zr, and Si in LAS are very similarly distributed in all particle sizes.

평균적으로 Li2O 3.35%, ZnO 1.5%, MgO 0.44%, Fe2O3 0.34% Al2O3 17.7%, TiO2 2.27%, ZrO2 1.8%, SiO2 62%로 분포되어 있다. 이는 물리적으로 리튬을 농축시킬 수 없음을 의미한다.On average, Li 2 O 3.35%, ZnO 1.5%, MgO 0.44%, Fe 2 O 3 0.34% Al 2 O 3 17.7%, TiO 2 2.27%, ZrO 2 1.8%, SiO 2 62%. This means that lithium cannot be physically concentrated.

획득한 시료를 대상으로 리튬의 침출가능성을 알아보기 위해 산 및 알칼리침출을 수행하였다. Acid and alkali leaching was performed on the obtained sample to examine the leachability of lithium.

산 침출은 2M H2SO4 및 2M HCl을 사용하였으며, 알칼리침출은 5M NaOH를 이용하여 침출하였다. For acid leaching, 2M H 2 SO 4 and 2M HCl were used, and for alkali leaching, 5M NaOH was used.

침출실험은 고액비 1/10 (20g/200mL), 270 mesh undersize LAS, 반응온도 80℃, 교반속도 250rpm의 조건으로 3시간동안 수행하였다. 결과를 아래 [표 3]에 나타내었다. The leaching experiment was performed for 3 hours under the conditions of a solid-liquid ratio of 1/10 (20g/200mL), 270 mesh undersize LAS, reaction temperature of 80°C, and stirring speed of 250rpm. The results are shown in [Table 3] below.

[표 3]. 열처리 전 LAS 시료의 산/알칼리 침출액 및 잔사의 조성, mg/L (고액비 1/10, 270mesh undersize LAS, 반응온도 80℃, 교반속도 250rpm)[Table 3]. Composition of acid/alkali leachate and residue of LAS sample before heat treatment, mg/L (solid-liquid ratio 1/10, 270mesh undersize LAS, reaction temperature 80℃, stirring speed 250rpm) LiLi ZnZn FeFe AlAl pHpH 질량, gmass, g 5M NaOH5M NaOH 330330 218218 00 13771377 13.12813.128 -- 잔사residue 1118.951118.95 949.9949.9 322.805322.805 5023.25023.2 -- 16.116.1 TotalTotal 1448.951448.95 1167.91167.9 322.81322.81 6400.26400.2 -- -- 침출률, %Leach rate, % 22.7822.78 18.6718.67 0.000.00 21.5121.51 -- -- 2M H2SO4 2 M H 2 SO 4 3838 14.914.9 342342 117.2117.2 -0.312-0.312 -- 잔사residue 1445.31445.3 1251.31251.3 9.8949.894 5267.15267.1 19.419.4 TotalTotal 1483.31483.3 1266.21266.2 351.894351.894 5384.35384.3 -- 침출률, %Leach rate, % 2.562.56 1.181.18 97.1997.19 2.182.18 -- 2M HCl2M HCl 4242 16.316.3 356356 109.5109.5 -0.329-0.329 -- 잔사residue 13511351 1177.31177.3 10.42210.422 4255.654255.65 19.319.3 TotalTotal 13931393 1193.61193.6 366.422366.422 4365.154365.15 -- 침출률, %Leach rate, % 3.023.02 1.371.37 97.1697.16 2.512.51 --

[표 3]에서 볼 수 있듯이, 황산(H2SO4) 및 염산(HCl)에 의한 리튬의 침출률은 약 2.56%, 3.02%로 상당히 낮은 것을 확인할 수 있다. As can be seen in [Table 3], it can be seen that the leaching rates of lithium by sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrochloric acid (HCl) are quite low at about 2.56% and 3.02%.

반면 NaOH에 의한 리튬의 침출률은 22.8%로 산 침출보다 상대적으로 7배 정도 높은 것을 확인할 수 있다. 즉 LAS는 산 침출보다 알칼리에 의해 침출될 수 있음을 보여 준다. On the other hand, the leaching rate of lithium by NaOH was 22.8%, which was 7 times higher than acid leaching. That is, it shows that LAS can be leached by alkali rather than acid leaching.

[실험 2 : 열처리 조건에 따른 LAS 상변화][Experiment 2: LAS phase change according to heat treatment conditions]

β-quartz의 구조를 가지는 LAS는 900-1000℃ 사이의 온도와 시간의 변수에 따라 β-spodumene으로 상변화가 일어날 수 있다. 따라서 LAS시료를 800-1000℃에서 12시간동안 열처리하였다. LAS having a β-quartz structure can undergo a phase change to β-spodumene depending on the temperature and time parameters between 900 and 1000 °C. Therefore, the LAS samples were heat treated at 800-1000 °C for 12 hours.

도 3은 상기와 같은 실험예에 의한 온도에 따른 열처리 후의 XRD peak 결과를 나타낸 것이다. Figure 3 shows the XRD peak results after heat treatment according to the temperature according to the experimental example as described above.

도 3에 따르면, 800℃ 및 900℃에서 12시간동안 열처리하였을 때에는 LAS의 결정구조가 변하는 것을 관찰할 수 없었고, 1000℃에서 12시간 열처리하였을 때 hexagonal 구조에서 tetragonal 구조를 지닌 Li2O·Al2O3·7.5SiO2로 상변화 된 것을 알 수 있었다. According to FIG. 3, when heat treatment was performed at 800 ° C and 900 ° C for 12 hours, it was not observed that the crystal structure of LAS changed, and when heat treatment was performed at 1000 ° C for 12 hours, Li 2 O Al 2 having a tetragonal structure in a hexagonal structure. It was found that the phase was changed to O 3 ·7.5SiO 2 .

hexagonal 구조에서 tetragonal 구조로의 열처리 전·후 상변화는 LAS의 부피가 4배 더 증가하는 것에 기인하여 침출율이 보다 증가할 것으로 판단하였다. The phase change before and after heat treatment from the hexagonal structure to the tetragonal structure was judged to increase the leaching rate due to the 4-fold increase in the volume of LAS.

1000℃에서 30분, 1시간, 3시간, 6시간 및 12시간으로 열처리 하여 시간에 따른 LAS 열처리 실험을 수행하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.LAS heat treatment experiments according to time were performed by heat treatment at 1000 ° C for 30 minutes, 1 hour, 3 hours, 6 hours and 12 hours. The results are shown in FIG. 4 .

도 4에 따르면, 1000℃에서 30분, 1시간동안 열처리한 시료에서는 열처리 전 LAS peak인 (Li, Mg, Zn)1.7·Al2O4·Si6O12와 열처리 후 LAS peak인 Li2O·Al2O3·7.5SiO2 peak가 함께 분석되었다. According to FIG. 4, in the sample heat-treated at 1000 ° C for 30 minutes and 1 hour, the LAS peak before heat treatment (Li, Mg, Zn) 1.7 Al 2 O 4 Si 6 O 12 and the LAS peak after heat treatment Li 2 O ·Al 2 O 3 ·7.5SiO 2 peaks were analyzed together.

1000℃에서 3, 6 및 12시간 LAS를 열처리 했을 경우에 열처리 전의 LAS peak인 (Li, Mg, Zn)1.7·Al2O4·Si6O12 peak는 관측되지 않았고, 열처리한 LAS의 peak인 Li2O·Al2O3·7.5SiO2 만이 분석되었다. When LAS was heat treated at 1000 ° C for 3, 6 and 12 hours, the (Li, Mg, Zn) 1.7 Al 2 O 4 Si 6 O 12 peak, which is the LAS peak before heat treatment, was not observed. Only Li 2 O·Al 2 O 3 ·7.5SiO 2 was analysed.

[실험 3 : 열처리 후 LAS를 이용한 NaOH 농도에 따른 침출][Experiment 3: Leaching according to NaOH concentration using LAS after heat treatment]

열처리 후 LAS 내 함유되어있는 리튬을 침출하는데 NaOH 수용액의 농도의 영향을 알아보기 위한 실험을 수행하였다. An experiment was conducted to determine the effect of the concentration of NaOH aqueous solution on the leaching of lithium contained in LAS after heat treatment.

NaOH의 농도는 1, 2, 3, 4 및 5M의 범위에서 수행하였으며, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 반응온도 100℃, 교반속도 250rpm의 조건에서 6시간동안 침출하였다. The concentration of NaOH was carried out in the range of 1, 2, 3, 4 and 5 M, and leaching was performed for 6 hours under the conditions of 270 mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, reaction temperature 100 ° C, stirring speed 250 rpm.

하기 [표 4]에 나타내었듯이, 1M NaOH를 사용하였을 때 시간이 지날수록 Li, Si의 침출률이 증가하였으며, Zn는 함량의 침출률은 더 이상 증가하지 않고 유사하게 분석되었다. As shown in [Table 4] below, when 1M NaOH was used, the leaching rate of Li and Si increased over time, and the leaching rate of Zn content did not increase anymore and was analyzed similarly.

[표 4]. 열처리한 LAS로부터 1M NaOH에 의한 침출률, % (1M NaOH, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 4]. Leaching rate by 1M NaOH from heat-treated LAS, % (1M NaOH, 270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 9.99.9 8.38.3 0.00.0 0.00.0 5.85.8 0.00.0 0.00.0 8.58.5 12.612.6 6060 10.810.8 8.38.3 0.00.0 0.00.0 4.94.9 0.00.0 0.00.0 8.88.8 12.412.4 9090 12.012.0 8.48.4 0.00.0 0.00.0 4.44.4 0.00.0 0.00.0 9.29.2 12.812.8 120120 12.812.8 8.58.5 0.00.0 0.00.0 4.04.0 0.00.0 0.00.0 9.49.4 12.512.5 180180 14.114.1 9.39.3 0.00.0 0.00.0 3.03.0 0.00.0 0.00.0 10.010.0 12.612.6 240240 15.015.0 10.210.2 0.00.0 0.00.0 2.72.7 0.00.0 0.00.0 11.311.3 12.312.3 300300 19.019.0 9.79.7 0.00.0 0.00.0 2.62.6 0.00.0 0.00.0 13.813.8 12.412.4 360360 24.924.9 10.610.6 0.00.0 0.00.0 2.52.5 0.00.0 0.00.0 17.817.8 12.512.5

Al의 경우에는 시간이 지날수록 침출률이 감소하는 것을 관찰할 수 있었으며, Mg, Fe, Ti, Zr은 분석되지 않았다. In the case of Al, it was observed that the leaching rate decreased over time, and Mg, Fe, Ti, and Zr were not analyzed.

최종적으로 6시간이 경과했을 때에 침출액 내에는 380mg/L Li, 25mg/L Zn, 218mg/L Al, 4.27g/L Si가 함유되어있었으며, pH는 12.5이었다.Finally, when 6 hours had elapsed, the leachate contained 380 mg/L Li, 25 mg/L Zn, 218 mg/L Al, and 4.27 g/L Si, and the pH was 12.5.

최종적으로 6시간이 경과했을 때 Li의 침출률은 약 25%까지 상승했으며, Zn 10.6%, Al 2.5%, 그리고 Si 17.8%가 침출되었고, Mg, Fe, Ti 및 Zr의 침출은 발생하지 않았다. Finally, when 6 hours elapsed, the Li leaching rate rose to about 25%, Zn 10.6%, Al 2.5%, and Si 17.8% were leached, and Mg, Fe, Ti and Zr leaching did not occur.

하기 [표 5]에 나타나 있듯이 2M NaOH를 이용한 침출에서도 시간이 흐름에 따라 Li와 Si의 침출률은 증가하였고, Al은 침출률이 점차 감소하였다. As shown in [Table 5], the leaching rate of Li and Si increased with time even in leaching using 2M NaOH, and the leaching rate of Al gradually decreased.

Zn의 경우 240분까지 38%로 증가하다가 그 이후부터 침출률이 감소하였다. 최종적으로 360분이 경과했을 때 침출액 내에는 1.23g/L Li, 89mg/L Zn, 86.2mg/L Al, 12.6g/L Si가 함유되어있었으며, pH는 12.7이었다. In the case of Zn, the leaching rate increased to 38% by 240 minutes and then decreased. Finally, when 360 minutes had elapsed, the leachate contained 1.23 g/L Li, 89 mg/L Zn, 86.2 mg/L Al, and 12.6 g/L Si, and the pH was 12.7.

[표 5]. 열처리한 LAS로부터 2M NaOH에 의한 침출률, % (270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 5]. Leaching rate by 2M NaOH from heat-treated LAS, % (270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 14.714.7 19.019.0 0.00.0 0.00.0 9.19.1 0.00.0 0.00.0 14.214.2 12.512.5 6060 17.417.4 23.923.9 0.00.0 0.00.0 8.08.0 0.00.0 0.00.0 16.216.2 12.412.4 9090 20.820.8 27.027.0 0.00.0 0.00.0 7.07.0 0.00.0 0.00.0 18.618.6 12.312.3 120120 26.226.2 30.530.5 0.00.0 0.00.0 6.06.0 0.00.0 0.00.0 21.221.2 12.512.5 180180 36.236.2 36.436.4 0.00.0 0.00.0 4.94.9 0.00.0 0.00.0 28.228.2 12.612.6 240240 51.051.0 38.438.4 0.00.0 0.00.0 3.73.7 0.00.0 0.00.0 36.136.1 12.812.8 300300 67.167.1 30.130.1 0.00.0 0.00.0 2.22.2 0.00.0 0.00.0 41.941.9 12.512.5 360360 82.582.5 30.830.8 0.00.0 0.00.0 1.01.0 0.00.0 0.00.0 49.249.2 12.712.7

[표 5]에 나타내었듯이 시간이 지날수록 리튬의 침출률은 증가하여 360분이 경과했을 때 82.5%로 나타났으며, Zn 30.8%, Al 1%, Si 49.2%가 침출되었으며, Mg, Fe, Ti 및 Zr의 침출은 발생하지 않았다.As shown in [Table 5], the leaching rate of lithium increased with time and reached 82.5% after 360 minutes. Zn 30.8%, Al 1%, Si 49.2% were leached, Mg, Fe, Ti and no leaching of Zr occurred.

하기 [표 6]에 나타내었듯이, 3M NaOH를 이용한 침출액에서 Li과 Si의 침출률은 시간이 지날수록 증가하였으며, Zn의 경우 300분 이후, Al의 경우 30분 이후부터 침출률이 감소하는 것을 알 수 있다. As shown in [Table 6] below, the leaching rates of Li and Si in the leaching solution using 3M NaOH increased with time, and it was found that the leaching rates decreased after 300 minutes for Zn and 30 minutes for Al. can

최종적으로 360분이 경과했을 때 침출액 내에는 1.29g/L Li, 134mg/L Zn, 327mg/L Al, 14.1g/L Si가 함유되어있었으며 pH는 13.5이었다. Finally, when 360 minutes had elapsed, the leachate contained 1.29 g/L Li, 134 mg/L Zn, 327 mg/L Al, and 14.1 g/L Si, and the pH was 13.5.

[표 6]. 열처리한 LAS로부터 3M NaOH에 의한 침출률, % (270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 6]. Leaching rate by 3M NaOH from heat-treated LAS, % (270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 17.717.7 16.216.2 0.00.0 0.00.0 31.031.0 0.00.0 0.00.0 17.717.7 13.113.1 6060 25.825.8 20.420.4 0.00.0 0.00.0 28.828.8 0.00.0 0.00.0 20.420.4 13.513.5 9090 33.633.6 22.822.8 0.00.0 0.00.0 20.220.2 0.00.0 0.00.0 29.429.4 12.812.8 120120 44.244.2 26.926.9 0.00.0 0.00.0 17.717.7 0.00.0 0.00.0 36.936.9 12.412.4 180180 53.753.7 30.730.7 0.00.0 0.00.0 16.616.6 0.00.0 0.00.0 42.242.2 13.513.5 240240 73.473.4 34.234.2 0.00.0 0.00.0 11.011.0 0.00.0 0.00.0 44.244.2 13.213.2 300300 84.384.3 34.434.4 0.00.0 0.00.0 9.39.3 0.00.0 0.00.0 52.852.8 13.613.6 360360 87.787.7 26.526.5 0.00.0 0.00.0 5.55.5 0.00.0 0.00.0 55.155.1 13.513.5

[표 6]에서 볼 수 있듯이, Li와 Si의 침출률은 시간이 흐름에 따라 증가하였으며, Zn와 Al은 침출률이 감소하는 구간이 있는 것을 알 수 있다. As can be seen in [Table 6], it can be seen that the leaching rates of Li and Si increased with time, and there was a section where the leaching rates of Zn and Al decreased.

6시간이 경과한 후 유가금속의 침출률은 Li, Zn, Al, Si 각각 87.7%, 26.5%, 5.5%, 55.1%이었으며, Mg, Fe, Ti 및 Zr의 침출은 발생하지 않았다. After 6 hours, the leaching rates of valuable metals were 87.7%, 26.5%, 5.5%, and 55.1%, respectively, of Li, Zn, Al, and Si, and leaching of Mg, Fe, Ti, and Zr did not occur.

하기 [표 7]에 나타내었듯이 열처리한 LAS를 4M NaOH를 이용하여 침출했을 때 시간이 지남에 따라 Li와 Si의 함량이 증가하였으며, Zn의 경우에는 300분 이후부터, Al은 30분 이후부터 함량이 감소하는 것을 볼 수 있다.As shown in [Table 7], when the heat-treated LAS was leached using 4M NaOH, the contents of Li and Si increased over time, and in the case of Zn, the content was increased after 300 minutes and in the case of Al, after 30 minutes. You can see this decrease.

최종적으로 침출이 360분 경과했을 때, 1.57g/L Li, 167mg/L Zn, 420mg/L Al, 20.2g/L Si가 함유되어있었으며, pH는 13.6이었다. Finally, when leaching lasted for 360 minutes, 1.57 g/L Li, 167 mg/L Zn, 420 mg/L Al, and 20.2 g/L Si were contained, and the pH was 13.6.

[표 7]. 열처리한 LAS로부터 4M NaOH에 의한 침출률, % (270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 7]. Leaching rate by 4M NaOH from heat-treated LAS, % (270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 21.221.2 22.622.6 0.00.0 0.00.0 40.340.3 0.00.0 0.00.0 20.720.7 13.113.1 6060 29.129.1 28.028.0 0.00.0 0.00.0 37.937.9 0.00.0 0.00.0 24.224.2 13.813.8 9090 46.046.0 31.331.3 0.00.0 0.00.0 31.731.7 0.00.0 0.00.0 34.034.0 13.513.5 120120 49.649.6 35.235.2 0.00.0 0.00.0 28.728.7 0.00.0 0.00.0 40.340.3 12.912.9 180180 63.663.6 38.738.7 0.00.0 0.00.0 24.724.7 0.00.0 0.00.0 48.648.6 13.113.1 240240 81.781.7 40.940.9 0.00.0 0.00.0 11.411.4 0.00.0 0.00.0 59.659.6 13.213.2 300300 87.287.2 40.540.5 0.00.0 0.00.0 10.410.4 0.00.0 0.00.0 63.363.3 13.513.5 360360 95.095.0 34.334.3 0.00.0 0.00.0 6.96.9 0.00.0 0.00.0 67.367.3 13.613.6

[표 7]에 나타내었듯이, 4M NaOH를 이용한 침출에서도 Li, Si의 침출률은 시간에 따라 증가하였으며, Zn와 Al은 침출률이 감소하는 구간이 있음을 알 수 있었다. As shown in [Table 7], even in leaching using 4M NaOH, the leaching rates of Li and Si increased with time, and it was found that there was a section in which the leaching rates of Zn and Al decreased.

6시간이 경과한 후 Li, Zn, Al, 그리고 Si의 침출률은 각각 95%, 34.3%, 6.9% 그리고 67.3%이었으며, Mg, Fe, Ti 및 Zr의 침출이 이루어지지 않았다.After 6 hours, the leaching rates of Li, Zn, Al, and Si were 95%, 34.3%, 6.9%, and 67.3%, respectively, and Mg, Fe, Ti, and Zr were not leached.

하기 [표 8]에 나타내었듯이 5M NaOH를 이용한 침출액에서 Li과 Si의 함량은 시간이 지날수록 증가하였으며, Zn의 경우 300분 이후, Al의 경우 30분 이후부터 함량이 감소하는 것을 알 수 있다. As shown in [Table 8], the contents of Li and Si in the leachate using 5M NaOH increased over time, and it was found that the contents decreased after 300 minutes in the case of Zn and 30 minutes in the case of Al.

[표 8]. 열처리한 LAS 침출률, % (5M NaOH, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 8]. Heat-treated LAS leaching rate, % (5M NaOH, 270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 29.5 29.5 11.4 11.4 0.0 0.0 0.0 0.0 26.1 26.1 0.0 0.0 0.0 0.0 33.1 33.1 13.813.8 6060 44.3 44.3 16.7 16.7 0.0 0.0 0.0 0.0 25.9 25.9 0.0 0.0 0.0 0.0 37.0 37.0 13.513.5 9090 61.8 61.8 17.6 17.6 0.0 0.0 0.0 0.0 12.2 12.2 0.0 0.0 0.0 0.0 39.1 39.1 13.613.6 120120 80.0 80.0 24.5 24.5 0.0 0.0 0.0 0.0 2.4 2.4 0.0 0.0 0.0 0.0 44.3 44.3 13.513.5 180180 96.2 96.2 31.7 31.7 0.0 0.0 0.0 0.0 1.1 1.1 0.0 0.0 0.0 0.0 51.6 51.6 13.613.6 240240 98.8 98.8 27.9 27.9 0.0 0.0 0.0 0.0 0.8 0.8 0.0 0.0 0.0 0.0 58.9 58.9 13.413.4 300300 99.5 99.5 39.3 39.3 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 60.4 60.4 13.813.8 360360 97.5 97.5 30.5 30.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.4 0.4 0.0 0.0 0.0 0.0 68.3 68.3 13.613.6

최종적으로 360분이 경과했을 때 침출액 내에는 1.5g/L Li, 128mg/L Zn, 19.6mg/L Al, g/L Si가 함유되어있었으며 pH는 13.6이었다. Li와 Si의 침출률은 시간이 흐름에 따라 증가하였으며, Zn와 Al은 침출률이 감소하는 구간이 있는 것을 알 수 있다. Finally, when 360 minutes had elapsed, the leachate contained 1.5 g/L Li, 128 mg/L Zn, 19.6 mg/L Al, and g/L Si, and the pH was 13.6. It can be seen that the leaching rates of Li and Si increased over time, and there was a section where the leaching rates of Zn and Al decreased.

5시간 후 유가금속의 침출율은 99.5% Li, 39.3% Zn, 0.2% Al, 60.4% Si가 침출되었으며 최종적으로 6시간이 후 유가금속의 침출률은 Li, Zn, Al, Si 각각 97.5%, 30.5%, 0.4%, 68.3%였고 Mg, Fe, Ti 및 Zr의 침출되지 않았다. 즉 5M NaOH를 사용할 경우 리튬은 5시간 후 99.5% 이상 침출되었다. After 5 hours, the leaching rate of valuable metals was 99.5% Li, 39.3% Zn, 0.2% Al, and 60.4% Si, and finally, after 6 hours, the leaching rates of valuable metals were 97.5% each of Li, Zn, Al, and Si; 30.5%, 0.4%, and 68.3% of Mg, Fe, Ti and Zr were not leached. That is, when 5M NaOH was used, more than 99.5% of lithium was leached after 5 hours.

[실험 4 : 열처리 후 LAS의 입도크기에 따른 리튬(Li)의 침출][Experiment 4: Leaching of lithium (Li) according to the particle size of LAS after heat treatment]

열처리 후 LAS 내 리튬의 침출에 시료의 입도크기가 주는 영향을 알아보기 위한 실험을 수행하였다. An experiment was conducted to investigate the effect of the particle size of the sample on the leaching of lithium in LAS after heat treatment.

입도 크기는 100mesh oversize, 100-270mesh, 270-325mesh, 325mesh undersize의 범위에서 수행하였으며, 5M NaOH, 고액비 1/10, 반응온도 100℃, 교반속도 250rpm의 조건으로 6시간동안 침출하였다.The particle size was performed in the range of 100mesh oversize, 100-270mesh, 270-325mesh, and 325mesh undersize, and leached for 6 hours under the conditions of 5M NaOH, solid-liquid ratio 1/10, reaction temperature 100 ℃, stirring speed 250rpm.

[표 9]는 100mesh oversize의 LAS를 5M NaOH를 이용하여 침출하였을 때 시간에 따른 유가금속의 침출률을 보여준다. [Table 9] shows the leaching rate of valuable metals over time when LAS of 100 mesh oversize was leached using 5M NaOH.

[표 9]. 1000℃, 3시간 열처리한 LAS 100mesh oversize의 침출률, % (5M NaOH, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 9]. Leaching rate of LAS 100mesh oversize heat treated at 1000℃ for 3 hours, % (5M NaOH, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 6.76.7 7.37.3 0.00.0 0.00.0 17.617.6 0.00.0 0.00.0 9.49.4 13.613.6 6060 11.111.1 8.88.8 0.00.0 0.00.0 19.919.9 0.00.0 0.00.0 11.811.8 13.813.8 9090 17.117.1 13.213.2 0.00.0 0.00.0 22.822.8 0.00.0 0.00.0 13.613.6 13.413.4 120120 23.023.0 16.616.6 0.00.0 0.00.0 30.830.8 0.00.0 0.00.0 18.318.3 12.812.8 180180 29.429.4 24.624.6 0.00.0 0.00.0 20.920.9 0.00.0 0.00.0 20.620.6 13.113.1 240240 32.232.2 29.729.7 0.00.0 0.00.0 19.719.7 0.00.0 0.00.0 27.927.9 13.613.6 300300 44.844.8 34.834.8 0.00.0 0.00.0 12.912.9 0.00.0 0.00.0 31.431.4 13.413.4 360360 49.449.4 45.445.4 0.00.0 0.00.0 8.58.5 0.00.0 0.00.0 33.733.7 13.313.3

[표 9]를 살펴보면, Li, Zn, Si의 침출률은 시간에 따라 증가하였으며, Al의 경우 120분 이후부터 침출률이 감소하는 것을 볼 수 있다. Looking at [Table 9], it can be seen that the leaching rates of Li, Zn, and Si increased with time, and in the case of Al, the leaching rates decreased after 120 minutes.

침출이 6시간 경과했을 때 침출액 내에는 750mg/L Li, 150mg/L Zn, 411.2mg/L Al, 10.2g/L Si가 함유되어 있었다. After 6 hours of leaching, 750 mg/L Li, 150 mg/L Zn, 411.2 mg/L Al, and 10.2 g/L Si were contained in the leaching solution.

침출 후 발생한 잔사는 15.2g이 발생하였다. 침출이 6시간 경과했을 때, Li, Zn, Al 및 Si의 침출률은 각각 49.4%, 45.4%, 8.5% 및 33.7%이었다. The residue generated after leaching was 15.2 g. When the leaching was 6 hours, the leaching rates of Li, Zn, Al and Si were 49.4%, 45.4%, 8.5% and 33.7%, respectively.

아래 [표 10]은 100-270mesh의 열처리한 LAS를 5M NaOH를 이용하여 침출하였을 때 시간에 따른 유가금속의 침출률을 보여준다. [Table 10] below shows the leaching rate of valuable metals over time when 100-270 mesh heat-treated LAS was leached using 5M NaOH.

Li, Zn, Si의 침출률은 시간에 따라 증가하고, Al의 경우에는 60분 이후부터 침출률이 감소하였다. The leaching rates of Li, Zn, and Si increased with time, and in the case of Al, the leaching rates decreased after 60 minutes.

[표 10]. 1000℃, 3시간 열처리한 LAS 100-270mesh의 침출률, % (5M NaOH, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 10]. Leaching rate of LAS 100-270mesh heat treated at 1000℃ for 3 hours, % (5M NaOH, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 11.311.3 10.110.1 0.00.0 0.00.0 18.818.8 0.00.0 0.00.0 13.413.4 13.513.5 6060 15.515.5 19.919.9 0.00.0 0.00.0 27.527.5 0.00.0 0.00.0 18.018.0 13.413.4 9090 18.718.7 24.824.8 0.00.0 0.00.0 19.719.7 0.00.0 0.00.0 19.919.9 13.113.1 120120 22.522.5 29.429.4 0.00.0 0.00.0 17.917.9 0.00.0 0.00.0 22.222.2 12.912.9 180180 30.930.9 35.235.2 0.00.0 0.00.0 12.212.2 0.00.0 0.00.0 25.225.2 13.213.2 240240 42.542.5 39.539.5 0.00.0 0.00.0 5.95.9 0.00.0 0.00.0 32.032.0 13.513.5 300300 52.252.2 47.547.5 0.00.0 0.00.0 4.54.5 0.00.0 0.00.0 41.041.0 13.613.6 360360 68.368.3 54.854.8 0.00.0 0.00.0 3.73.7 0.00.0 0.00.0 51.051.0 13.813.8

침출이 6시간 경과했을 때 침출액 내에는 1.06g/L Li, 147.7mg/L Zn, 196mg/L Al, 15.2g/L Si가 함유되어있었으며, 침출 후 잔사는 12.5g이 발생하였다. 침출이 6시간 경과했을 때 Li, Zn, Al 및 Si의 침출률은 각각 68.3%, 54.8%, 3.7% 및 51%이었다.After 6 hours of leaching, 1.06 g/L Li, 147.7 mg/L Zn, 196 mg/L Al, and 15.2 g/L Si were contained in the leaching liquid, and 12.5 g of residue was generated after leaching. When leaching was 6 hours, the leaching rates of Li, Zn, Al and Si were 68.3%, 54.8%, 3.7% and 51%, respectively.

하기 [표 11]은 270-325mesh의 열처리한 LAS를 5M NaOH를 이용하여 침출하였을 때 시간에 따른 유가금속의 침출률을 보여준다. Table 11 below shows the leaching rate of valuable metals over time when 270-325 mesh heat-treated LAS was leached using 5M NaOH.

[표 11]. 1000℃, 3시간 열처리한 LAS 270-325 mesh의 침출률, % (5M NaOH, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 11]. Leaching rate of LAS 270-325 mesh heat-treated at 1000℃ for 3 hours, % (5M NaOH, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 36.936.9 41.141.1 0.00.0 0.00.0 37.337.3 0.00.0 0.00.0 34.934.9 13.913.9 6060 43.743.7 55.255.2 0.00.0 0.00.0 34.034.0 0.00.0 0.00.0 40.540.5 13.413.4 9090 56.656.6 58.858.8 0.00.0 0.00.0 19.919.9 0.00.0 0.00.0 47.547.5 13.513.5 120120 70.770.7 60.360.3 0.00.0 0.00.0 10.810.8 0.00.0 0.00.0 61.161.1 13.613.6 180180 83.783.7 54.654.6 0.00.0 0.00.0 7.37.3 0.00.0 0.00.0 65.765.7 13.413.4 240240 91.091.0 41.441.4 0.00.0 0.00.0 5.05.0 0.00.0 0.00.0 68.168.1 13.213.2 300300 99.799.7 33.033.0 0.00.0 0.00.0 3.53.5 0.00.0 0.00.0 67.767.7 13.613.6 360360 92.992.9 31.831.8 0.00.0 0.00.0 0.30.3 0.00.0 0.00.0 68.168.1 13.813.8

Li, Si의 침출률은 시간에 따라 증가하고, Zn는 120분 이후부터 침출률이 감소하기 시작하였고, Al의 경우에는 30분 이후부터 침출률이 감소하였다. 리튬의 침출률은 5시간이 경과했을 때 99.7%로 가장 높았다. The leaching rate of Li and Si increased with time, and the leaching rate of Zn began to decrease after 120 minutes, and in the case of Al, the leaching rate decreased after 30 minutes. The leaching rate of lithium was the highest at 99.7% after 5 hours.

아래 [표 12]는 325mesh undersize의 열처리한 LAS를 5M NaOH를 이용하여 침출하였을 때 시간에 따른 유가금속의 침출률을 보여준다. [Table 12] below shows the leaching rate of valuable metals over time when heat-treated LAS of 325 mesh undersize was leached using 5M NaOH.

[표 12]. 1000℃, 3시간 열처리한 LAS 325mesh undersize의 침출률, % (5M NaOH, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm, 반응온도 100℃)[Table 12]. Leaching rate, % of LAS 325mesh undersize heat-treated at 1000℃ for 3 hours (5M NaOH, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm, reaction temperature 100℃) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 37.537.5 46.046.0 0.00.0 0.00.0 39.539.5 0.00.0 0.00.0 35.235.2 13.413.4 6060 43.843.8 61.061.0 0.00.0 0.00.0 33.133.1 0.00.0 0.00.0 39.739.7 13.513.5 9090 59.159.1 67.467.4 0.00.0 0.00.0 21.521.5 0.00.0 0.00.0 47.047.0 13.913.9 120120 77.577.5 62.762.7 0.00.0 0.00.0 12.912.9 0.00.0 0.00.0 62.462.4 13.513.5 180180 87.087.0 46.046.0 0.00.0 0.00.0 7.47.4 0.00.0 0.00.0 64.164.1 13.413.4 240240 92.892.8 41.941.9 0.00.0 0.00.0 3.93.9 0.00.0 0.00.0 68.368.3 13.613.6 300300 99.199.1 36.836.8 0.00.0 0.00.0 2.32.3 0.00.0 0.00.0 68.768.7 13.213.2 360360 90.290.2 33.733.7 0.00.0 0.00.0 0.20.2 0.00.0 0.00.0 69.369.3 13.513.5

[표 12]를 살펴보면, 표 11의 270-325mesh LAS 침출결과와 마찬가지로 Li, Si의 침출률은 시간에 따라 증가하고, Zn는 90분 이후부터 침출률이 감소하였다. Looking at [Table 12], similar to the 270-325 mesh LAS leaching results in Table 11, the leaching rates of Li and Si increased with time, and the leaching rates of Zn decreased after 90 minutes.

Al의 경우에는 30분 이후부터 침출률이 감소하였다. 리튬의 침출률은 5시간이 경과했을 때 99.1%로 가장 높았다. In the case of Al, the leaching rate decreased after 30 minutes. The leaching rate of lithium was the highest at 99.1% after 5 hours.

[실험 5 : 열처리 후 LAS 반응온도에 따른 리튬의 침출률][Experiment 5: Lithium leaching rate according to LAS reaction temperature after heat treatment]

반응온도에 따른 열처리한 LAS 침출실험은 5M NaOH, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm의 조건으로 40, 60, 80 및 100℃의 범위에서 수행하였다.Heat-treated LAS leaching experiments according to the reaction temperature were carried out in the range of 40, 60, 80 and 100 ℃ under the conditions of 5M NaOH, 270 mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250 rpm.

[표 13]에 40℃ 조건하에서 침출한 유가금속의 시간에 따른 침출률을 나타내었다. 침출이 30분 경과한 침출액 내에는 25mg/L Li, 5.8mg/L Zn, 93.1mg/L Al, 322.1mg/L Si가 함유되어있었으며, 시간이 흐를수록 각 유가금속의 함량이 증가하였다. [Table 13] shows the leaching rate over time of valuable metals leached under the condition of 40°C. The leachate after 30 minutes of leaching contained 25 mg/L Li, 5.8 mg/L Zn, 93.1 mg/L Al, and 322.1 mg/L Si, and the content of each valuable metal increased as time passed.

[표 13]. 열처리한 LAS, 40℃에서 침출했을 때 유가금속의 침출률, % (5M NaOH, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm)[Table 13]. Heat-treated LAS, leaching rate of valuable metals when leaching at 40℃, % (5M NaOH, 270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 1.61.6 1.51.5 0.00.0 0.00.0 1.81.8 0.00.0 0.00.0 1.41.4 13.5013.50 6060 2.12.1 2.02.0 0.00.0 0.00.0 2.62.6 0.00.0 0.00.0 1.91.9 13.2113.21 9090 2.72.7 2.52.5 0.00.0 0.00.0 3.53.5 0.00.0 0.00.0 2.62.6 13.6313.63 120120 3.03.0 2.72.7 0.00.0 0.00.0 3.93.9 0.00.0 0.00.0 3.23.2 13.5113.51 180180 3.73.7 3.23.2 0.00.0 0.00.0 4.84.8 0.00.0 0.00.0 4.04.0 13.4213.42 240240 4.24.2 3.43.4 0.00.0 0.00.0 5.65.6 0.00.0 0.00.0 5.35.3 13.2113.21 300300 4.74.7 3.73.7 0.00.0 0.00.0 6.06.0 0.00.0 0.00.0 6.56.5 13.1513.15 360360 4.94.9 3.83.8 0.00.0 0.00.0 6.86.8 0.00.0 0.00.0 7.07.0 13.1613.16

[표 13]에서 볼 수 있듯이 최종 360분이 경과했을 때, 유가금속은 4.9% Li , 3.8% Zn, 6.8% Al, 7% Si로 침출되었다. 그리고 Mg, Fe, Ti 및 Zr의 침출은 발생하지 않았다.As can be seen in [Table 13], when the final 360 minutes elapsed, the valuable metals were leached with 4.9% Li, 3.8% Zn, 6.8% Al, and 7% Si. And leaching of Mg, Fe, Ti and Zr did not occur.

하기 [표 14]에 60℃ 조건하에서 침출한 유가금속의 시간에 따른 침출률을 나타내었다. [Table 14] shows the leaching rate over time of valuable metals leached under the condition of 60°C.

[표 14]. 열처리한 LAS, 60℃에서 침출했을 때 유가금속의 침출률, % (5M NaOH, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm)[Table 14]. Heat-treated LAS, leaching rate of valuable metals when leaching at 60℃, % (5M NaOH, 270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 4.04.0 3.23.2 0.00.0 0.00.0 3.43.4 0.00.0 0.00.0 5.15.1 12.7812.78 6060 5.75.7 3.63.6 0.00.0 0.00.0 5.15.1 0.00.0 0.00.0 7.17.1 13.1513.15 9090 7.57.5 5.65.6 0.00.0 0.00.0 7.87.8 0.00.0 0.00.0 10.610.6 13.2513.25 120120 8.88.8 7.17.1 0.00.0 0.00.0 9.09.0 0.00.0 0.00.0 11.511.5 13.6413.64 180180 10.310.3 10.510.5 0.00.0 0.00.0 11.111.1 0.00.0 0.00.0 13.913.9 13.5113.51 240240 12.012.0 13.113.1 0.00.0 0.00.0 13.813.8 0.00.0 0.00.0 16.916.9 12.8912.89 300300 14.814.8 15.115.1 0.00.0 0.00.0 15.415.4 0.00.0 0.00.0 19.419.4 13.1513.15 360360 16.116.1 16.516.5 0.00.0 0.00.0 17.417.4 0.00.0 0.00.0 21.821.8 13.6413.64

[표 14]를 살펴보면, 30분이 경과한 침출액 내에는 62mg/L Li, 13.3mg/L Zn, 269mg/L Al, 1.3g/L Si가 함유되어있었으며, 시간이 흐를수록 그 함량은 점차 증가하였다. Looking at [Table 14], the leachate after 30 minutes contained 62 mg/L Li, 13.3 mg/L Zn, 269 mg/L Al, and 1.3 g/L Si, and the content gradually increased as time passed. .

최종 360분이 경과했을 때 각 유가금속의 침출률은 16.1% Li, 16.5% Zn, 17.4% Al, 21.8% Si 였으며, Mg, Fe, Ti 및 Zr의 침출은 발생하지 않았다.After the final 360 minutes, the leaching rates of each valuable metal were 16.1% Li, 16.5% Zn, 17.4% Al, and 21.8% Si, and no leaching of Mg, Fe, Ti, and Zr occurred.

아래 [표 15]에 80℃ 조건하에서 침출한 유가금속의 시간에 따른 침출률을 나타내었다. [Table 15] below shows the leaching rate over time of valuable metals leached under the condition of 80 ° C.

[표 15]. 열처리한 LAS, 80℃에서 침출했을 때 유가금속의 침출률, % (5M NaOH, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm)[Table 15]. Heat-treated LAS, leaching rate of valuable metals when leaching at 80℃, % (5M NaOH, 270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 13.413.4 13.413.4 0.00.0 0.00.0 14.014.0 0.00.0 0.00.0 15.015.0 13.0213.02 6060 16.716.7 20.020.0 0.00.0 0.00.0 20.320.3 0.00.0 0.00.0 20.720.7 13.3213.32 9090 23.823.8 25.425.4 0.00.0 0.00.0 26.026.0 0.00.0 0.00.0 26.826.8 13.5113.51 120120 28.928.9 28.728.7 0.00.0 0.00.0 30.130.1 0.00.0 0.00.0 31.031.0 12.9812.98 180180 34.734.7 32.332.3 0.00.0 0.00.0 33.433.4 0.00.0 0.00.0 36.236.2 13.4213.42 240240 42.442.4 34.434.4 0.00.0 0.00.0 25.225.2 0.00.0 0.00.0 39.739.7 13.2413.24 300300 50.150.1 36.936.9 0.00.0 0.00.0 12.712.7 0.00.0 0.00.0 39.739.7 13.3313.33 360360 69.369.3 40.540.5 0.00.0 0.00.0 4.14.1 0.00.0 0.00.0 51.451.4 13.2713.27

30분이 경과한 침출액 내에는 209mg/L Li, 49mg/L Zn, 685mg/L Al, 4.4g/L Si가 함유되어있었으며, 시간이 흐를수록 Al을 제외한 Li, Zn, Si의 함량은 증가하였다. 360분이 경과했을 때에는 1.08g/L Li, 148mg/L Zn, 198mg/L Al, 15g/L Si가 함유되어 있었다. The leachate after 30 minutes contained 209 mg/L Li, 49 mg/L Zn, 685 mg/L Al, and 4.4 g/L Si, and as time passed, the contents of Li, Zn, and Si, excluding Al, increased. When 360 minutes had elapsed, 1.08 g/L Li, 148 mg/L Zn, 198 mg/L Al, and 15 g/L Si were contained.

상기 [표 15]에서 보면 알 수 있듯이 침출이 30분 경과했을 때에는 Li 13.4%, Zn 13.4%, Al 14% 및 Si 15%가 침출되었으며, 최종적으로 360분이 경과했을 때에는 Li 69.3%, Zn 40.5%, Al 4.1% 및 Si 51.4%가 침출되었다.As can be seen from [Table 15], when leaching was 30 minutes, Li 13.4%, Zn 13.4%, Al 14%, and Si 15% were leached, and finally, when 360 minutes had elapsed, Li 69.3%, Zn 40.5% , 4.1% of Al and 51.4% of Si were leached out.

아래 [표 16]에 100℃ 조건하에서 침출한 유가금속의 시간에 따른 침출률을 나타내었다. [Table 16] below shows the leaching rate over time of valuable metals leached under the condition of 100°C.

100℃에서 침출했을 때, 30분이 경과한 침출액 내에는 610mg/L Li, 142mg/L Zn, 2.24g/L Al, 10.5g/L Si가 함유되어있었으며. Li와 Si의 경우 시간이 흐를수록 그 함량이 증가하였으며, Al의 경우에는 함량이 계속해서 감소하였다. When leached at 100 ° C, 610 mg / L Li, 142 mg / L Zn, 2.24 g / L Al, and 10.5 g / L Si were contained in the leaching solution after 30 minutes. In the case of Li and Si, the content increased over time, and in the case of Al, the content continued to decrease.

[표 16]. 열처리한 LAS, 100℃에서 침출했을 때 유가금속의 침출률, % (5M NaOH, 270mesh undersize, 고액비 1/10, 교반속도 250rpm)[Table 16]. Heat-treated LAS, leaching rate of valuable metals when leached at 100℃, % (5M NaOH, 270mesh undersize, solid-liquid ratio 1/10, stirring speed 250rpm) minmin LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi pHpH 3030 38.438.4 53.553.5 0.00.0 0.00.0 44.844.8 0.00.0 0.00.0 35.435.4 12.8512.85 6060 51.751.7 67.867.8 0.00.0 0.00.0 37.237.2 0.00.0 0.00.0 42.242.2 13.2113.21 9090 69.369.3 71.971.9 0.00.0 0.00.0 25.025.0 0.00.0 0.00.0 52.752.7 13.4113.41 120120 81.381.3 73.473.4 0.00.0 0.00.0 11.611.6 0.00.0 0.00.0 54.054.0 12.8912.89 180180 86.986.9 71.571.5 0.00.0 0.00.0 8.48.4 0.00.0 0.00.0 59.159.1 13.3213.32 240240 92.092.0 65.565.5 0.00.0 0.00.0 6.16.1 0.00.0 0.00.0 62.862.8 13.2513.25 300300 99.599.5 57.257.2 0.00.0 0.00.0 4.84.8 0.00.0 0.00.0 65.565.5 13.6113.61 360360 91.391.3 48.248.2 0.00.0 0.00.0 0.40.4 0.00.0 0.00.0 65.565.5 13.2213.22

[표 16]에 나타내었듯이 5시간 후 99.5% Li, 57.4% Zn, 4.8% Al 및 65.5% Si가 침출되어 리튬이 최대로 침출되었다. As shown in [Table 16], after 5 hours, 99.5% Li, 57.4% Zn, 4.8% Al, and 65.5% Si were leached, resulting in maximum lithium leaching.

[실험 6 : 열처리 된 LAS 시료로부터 침출 후 발생한 잔사 내 제올라이트 생성][Experiment 6: Generation of zeolite in the residue generated after leaching from the heat-treated LAS sample]

40-100℃ 침출 후 획득한 잔사를 XRD 및 SEM 분석하였고 그 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다. The residue obtained after leaching at 40-100 ° C was analyzed by XRD and SEM, and the results are shown in FIGS. 5 and 6 .

도 5에서 볼 수 있듯이 60℃ 까지는 잔사 내 원시료의 조성이 전혀 변하지 않고 Li2O·Al2O3·7.5SiO2 과 ZrTiO4가 관측됨을 알 수 있다. As can be seen in FIG. 5, it can be seen that the composition of the raw material in the residue does not change at all up to 60 ° C., and Li 2 O·Al 2 O 3 ·7.5SiO 2 and ZrTiO 4 are observed.

하지만 80℃ 이후부터 제올라이트의 한 종류인 Na12Al12Si12O48·(H2O)27 (Zeolite LTA)가 관측되었다. 그리고 100℃ 침출 후 획득한 잔사는 Na8(Al6Si6O24)(OH)2·(H2O)2 (Sodalite)임을 확인하였다. However, Na 12 Al 12 Si 12 O 48 ·(H 2 O) 27 (Zeolite LTA), a type of zeolite, was observed after 80 °C. And it was confirmed that the residue obtained after leaching at 100°C was Na 8 (Al 6 Si 6 O 24 )(OH) 2 ·(H 2 O) 2 (Sodalite).

이는 열처리한 LAS의 알칼리 침출 시 침출온도가 침출잔사로부터 생성될 수 있는 제올라이트의 구조에 상당한 영향을 끼침을 의미한다. 즉 침출 온도에 따라 잔사 내 생성된 제올라이트의 종류가 차이를 보이는데 80℃에서 Zeolite LTA가 형성되었고 100℃에서 Na8(Al6Si6O24)(OH)2·(H2O)2의 Sodalite가 형성되었다.This means that the leaching temperature during alkaline leaching of heat-treated LAS has a significant effect on the structure of zeolite that can be produced from the leaching residue. That is, the type of zeolite produced in the residue differs depending on the leaching temperature. Zeolite LTA was formed at 80 ° C and Sodalite of Na 8 (Al 6 Si 6 O 24 ) (OH) 2 (H 2 O) 2 was formed at 100 ° C. has been formed

도 7 및 도 8에 100℃ 조건하에서 NaOH 농도에 따른 LAS 침출 후 획득한 잔사의 XRD 및 SEM 결과를 나타내었다. 7 and 8 show the XRD and SEM results of the residue obtained after LAS leaching according to the NaOH concentration under the condition of 100 ° C.

도 7에서 볼 수 있듯이 NaOH 농도에 따른 침출잔사의 XRD 분석 결과 2M NaOH에서 zeolite P1 (Na6Al6Si10O12(H2O)12)이 잔사 내 먼저 형성되었고 4M NaOH 사용 시 잔사 내 zeolite LTA (Na12Al12Si12O48(H2O)27)와 sodalite (Na8Al6Si6O23(OH)2(H2O)2)가 형성되었으며 5M NaOH 사용 시 잔사 내 sodalite (Na8Al6Si6O23(OH)2(H2O)2)만이 형성되었다. As shown in FIG. 7, as a result of XRD analysis of the leach residue according to the NaOH concentration, zeolite P1 (Na 6 Al6 Si 10 O 12 (H 2 O) 12 ) was formed in the residue first in 2M NaOH, and zeolite in the residue when 4M NaOH was used LTA (Na 12 Al 12 Si 12 O 48 (H 2 O) 27 ) and sodalite (Na 8 Al 6 Si 6 O 23 (OH) 2 (H 2 O) 2 ) were formed and sodalite ( Only Na 8 Al 6 Si 6 O 23 (OH) 2 (H 2 O) 2 ) was formed.

이는 제올라이트의 형성이 온도뿐만 아니라 NaOH의 농도에 대해서도 상당한 영향을 받음을 의미하며 동시에 zeolite의 형성에 참여하는 Na+이온의 농도가 다르기 때문에 NaOH 농도에 따라 형성될 수 있는 제올라이트의 종류가 다르게 관측되었다. This means that the formation of zeolite is significantly affected not only by temperature but also by the concentration of NaOH. At the same time, since the concentration of Na + ions participating in the formation of zeolite is different, the type of zeolite that can be formed is different depending on the NaOH concentration. .

이는 도 7의 XRD 결과를 기반으로 한 도 8의 SEM 분석에서 볼 수 있는데 1M NaOH의 침출잔사는 침출시료인 열처리한 LAS와 크게 다르지 않으며, 2M NaOH부터 표면에 zeolite의 결정이 형성된 것을 볼 수 있다. This can be seen in the SEM analysis of FIG. 8 based on the XRD results of FIG. 7. The leaching residue of 1M NaOH is not significantly different from the heat-treated LAS, which is a leaching sample, and it can be seen that zeolite crystals are formed on the surface from 2M NaOH. .

4M NaOH 침출잔사는 zeolite LTA와 sodalite, 그리고 5M NaOH의 침출잔사는 sodalite가 조밀하게 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 형성된 sodalite는 개질을 통해 중금속 또는 유가금속 흡착제로 사용할 수 있다. It can be seen that zeolite LTA and sodalite are formed in the 4M NaOH leaching residue, and sodalite is densely formed in the leaching residue of 5M NaOH. The sodalite thus formed can be used as a heavy metal or valuable metal adsorbent through modification.

[실험 7 : 용매 추출에 따른 리튬 회수][Experiment 7: Lithium Recovery by Solvent Extraction]

아래 [표 17]에 열처리한 LAS를 5M NaOH, 53㎛ undersize, 20g/200mL, 100℃, 250rpm, 5h 조건하에서 침출한 후, 획득한 침출액의 조성을 나타내었다. [Table 17] below shows the composition of the leachate obtained after leaching the heat-treated LAS under the conditions of 5M NaOH, 53㎛ undersize, 20g/200mL, 100℃, 250rpm, and 5h.

[표 17]. 열처리한 LAS 침출액 조성, mg/L (침출조건: 5M NaOH, 53㎛ undersize, 20g/200mL, 100℃, 250rpm, 5h)[Table 17]. Composition of heat-treated LAS leachate, mg/L (leaching conditions: 5M NaOH, 53㎛ undersize, 20g/200mL, 100℃, 250rpm, 5h) LiLi ZnZn MgMg FeFe AlAl TiTi ZrZr SiSi NaNa pHpH 침출액leachate 14401440 154154 -- -- 167167 -- -- 18,30018,300 9055090550 12.5612.56 pH 11pH 11 13301330 -- -- -- -- -- -- 37373737 8186081860 11.0111.01 pH 6.5pH 6.5 13071307 -- -- -- -- -- -- 63.363.3 4811048110 6.566.56

[표 17]에서 볼 수 있듯이 열처리한 LAS의 침출액 내에는 1.44g/L Li, 154mg/L Zn, 167mg/L Al, 18.3g/L Si 및 90.5g/L Na가 함유되어있었으며, pH는 12.56이었다. As can be seen in [Table 17], 1.44 g/L Li, 154 mg/L Zn, 167 mg/L Al, 18.3 g/L Si, and 90.5 g/L Na were contained in the leachate of the heat-treated LAS, and the pH was 12.56. was

이 침출액을 60℃까지 가열한 후, 5M H2SO4를 첨가하여 pH를 11 그리고 pH 6.5 까지 조절함으로써 Si를 SiO2 형태로 침전시켰다.After heating the leachate to 60° C., the pH was adjusted to 11 and pH 6.5 by adding 5M H 2 SO 4 to precipitate Si in the form of SiO 2 .

수용액의 pH를 6.5까지 조절한 수용액 내에는 1.3g/L Li, 63.3mg/L Si, 48.1g/L Na가 함유되어있었다. In the aqueous solution whose pH was adjusted to 6.5, 1.3 g/L Li, 63.3 mg/L Si, and 48.1 g/L Na were contained.

이에 따라 침출액의 조성을 기준으로 Si 99.6%, Na 46.9%를 침전시켜 제거하였으며, 미량 함유되어있던 Zn와 Al 또한 모두 제거할 수 있었다. 그리고 약 100ppm의 리튬이 pH 조절제를 첨가함으로써 희석되었다. Accordingly, based on the composition of the leachate, 99.6% of Si and 46.9% of Na were precipitated and removed, and Zn and Al contained in small amounts could also be removed. And about 100 ppm of lithium was diluted by adding a pH adjuster.

이 수용액을 이용하여 1M D2EHPA, 1M PC88A, 1M Versatic 10 acid, 1M Cyanex 272를 이용하여 평형 pH에 따른 Li, Na, Si의 추출거동을 살펴보았다. Using this aqueous solution, the extraction behavior of Li, Na, and Si according to the equilibrium pH was examined using 1M D2EHPA, 1M PC88A, 1M Versatic 10 acid, and 1M Cyanex 272.

아래 [표 18]에 1M D2EHPA를 사용하였을 때 O/A=1의 조건에서 평형 pH에 따른 유가금속의 추출률을 나타내었다. [Table 18] below shows the extraction rate of valuable metals according to the equilibrium pH under the condition of O/A=1 when 1M D2EHPA was used.

[표 18]. 1M D2EHPA를 이용하여 추출하였을 때, 평형 pH에 따른 추출률, % (O/A=1)[Table 18]. When extracted using 1M D2EHPA, extraction rate according to equilibrium pH, % (O/A=1) 평형 pH equilibrium pH LiLi NaNa SiSi Feed(mg/L)Feed(mg/L) 13071307 4811048110 63.363.3 2.082.08 6.506.50 0.940.94 1.991.99 2.522.52 11.9111.91 3.853.85 2.882.88 3.013.01 21.2521.25 5.115.11 3.133.13 3.523.52 28.8828.88 5.785.78 3.763.76 44 39.0739.07 9.259.25 6.336.33 55 39.5639.56 18.1918.19 4.314.31 5.55.5 40.4440.44 16.1116.11 5.785.78

[표 18]에 나타내었듯이 1M D2EHPA를 이용하였을 때, 초기 평형 pH는 2.08이었으며, 이 때 잔류물(raffinate) 내에는 1.22g/L Li, 47.6g/L Na, 62mg/L Si가 함유되어있었다. 이때의 추출률은 Li 6.5%, Na 0.94%, Si 1.99%에 해당한다. As shown in [Table 18], when 1M D2EHPA was used, the initial equilibrium pH was 2.08, and at this time, 1.22g/L Li, 47.6g/L Na, and 62mg/L Si were contained in the raffinate. . The extraction rate at this time corresponds to 6.5% Li, 0.94% Na, and 1.99% Si.

평형 pH가 증가할수록 Li, Na, Si의 추출률은 증가하였으며, pH 4 이상일 때부터 리튬의 추출률은 약 40%로 유사하게 나타나는 것을 알 수 있다.As the equilibrium pH increased, the extraction rate of Li, Na, and Si increased, and it can be seen that the extraction rate of lithium appeared similar to about 40% from pH 4 or higher.

하기 [표 19]에 1M PC88A를 사용하여 O/A=1의 조건하에서 평형 pH에 따른 유가금속의 추출률을 나타내었다. [Table 19] shows the extraction rate of valuable metals according to the equilibrium pH under the condition of O/A = 1 using 1M PC88A.

[표 19]. 1M PC88A를 이용하여 추출하였을 때, 평형 pH에 따른 추출률, % (O/A=1)[Table 19]. When extracted using 1M PC88A, extraction rate according to equilibrium pH, % (O/A=1) 평형 pH equilibrium pH LiLi NaNa SiSi Feed(mg/L)Feed(mg/L) 13071307 4811048110 63.363.3 2.362.36 2.392.39 1.141.14 0.630.63 3.093.09 7.287.28 1.371.37 2.692.69 3.53.5 8.198.19 2.102.10 2.212.21 4.024.02 21.2521.25 3.353.35 4.114.11 4.54.5 25.4925.49 6.266.26 3.163.16 55 38.4238.42 9.549.54 4.904.90 5.515.51 43.9343.93 13.2613.26 4.584.58 6.016.01 44.3544.35 13.5113.51 8.698.69 6.56.5 45.5945.59 19.8319.83 11.3711.37

[표 19]에 나타내었듯이 1M PC88A를 이용하였을 때, 초기 평형 pH는 2.36이었으며, 이때 잔류물(raffinate) 내에는 1.28g/L Li, 47.6g/L Na, 62.9mg/L Si가 함유되어있었다. As shown in [Table 19], when 1M PC88A was used, the initial equilibrium pH was 2.36, and at this time, 1.28 g/L Li, 47.6 g/L Na, and 62.9 mg/L Si were contained in the raffinate. .

이에 상응하는 추출률은 Li 2.39%, Na 1.14%, Si 0.63%에 해당한다. 평형pH가 증가할수록 Li, Na, Si의 추출률은 증가하였으며, pH 5.5 이상일 때부터 리튬의 추출률은 약 44%로 같은 농도의 D2EHPA보다 추출률이 조금 더 높았다.Corresponding extraction rates correspond to 2.39% Li, 1.14% Na, and 0.63% Si. As the equilibrium pH increased, the extraction rate of Li, Na, and Si increased, and from pH 5.5 or higher, the extraction rate of lithium was about 44%, slightly higher than that of D2EHPA at the same concentration.

아래 [표 20]에 1M Versatic 10 acid를 사용하였을 때 O/A=1에서 평형 pH에 따른 유가금속의 추출률을 나타내었다. [Table 20] below shows the extraction rate of valuable metals according to the equilibrium pH at O/A = 1 when 1M Versatic 10 acid was used.

[표 20]. 1M Versatic 10 acid를 이용하여 추출하였을 때, 평형 pH에 따른 추출률, % (O/A=1)[Table 20]. When extracted using 1M Versatic 10 acid, extraction rate according to equilibrium pH, % (O/A=1) 평형 pH equilibrium pH LiLi NaNa SiSi Feed(mg/L)Feed(mg/L) 13071307 4811048110 63.363.3 2.572.57 2.622.62 4.094.09 0.790.79 3.123.12 3.183.18 3.913.91 1.111.11 3.633.63 4.124.12 5.285.28 3.003.00 4.414.41 4.504.50 6.806.80 3.483.48 5.065.06 5.105.10 7.887.88 3.793.79 5.545.54 5.745.74 7.507.50 4.424.42 6.216.21 6.346.34 4.744.74 6.486.48 6.516.51 6.656.65 4.764.76 8.218.21 77 9.329.32 4.364.36 9.649.64 7.527.52 10.6310.63 6.366.36 9.799.79

[표 20]을 살펴보면, 1M Versatic 10 acid를 이용하였을 때, 초기 평형 pH는 2.57이었으며, 이때 잔류물(raffinate) 내에는 1272.8g/L Li, 46.1g/L Na, 62.8mg/L Si가 함유되어있었다. Looking at [Table 20], when 1M Versatic 10 acid was used, the initial equilibrium pH was 2.57, and at this time, 1272.8g/L Li, 46.1g/L Na, and 62.8mg/L Si were contained in the raffinate. it had been

이에 상응하는 추출률은 Li 2.62%, Na 4.09%, Si 0.79%에 해당한다. Versatic 10 acid의 경우에는 평형 pH가 증가하여도 Li, Na 그리고 Si의 추출률이 크게 증가하지 않고 유사하게 나타났다. Corresponding extraction rates correspond to 2.62% Li, 4.09% Na, and 0.79% Si. In the case of Versatic 10 acid, the extraction rates of Li, Na, and Si did not increase significantly even when the equilibrium pH increased.

하기 [표 21]에 1M Cyanex 272를 사용하였을 때 O/A=1의 조건에서 평형 pH에 따른 유가금속의 추출률을 나타내었다. [Table 21] shows the extraction rate of valuable metals according to the equilibrium pH under the condition of O/A=1 when 1M Cyanex 272 was used.

[표 21]. 1M Cyanex 272를 이용하여 추출하였을 때, 평형 pH에 따른 추출률, % (O/A=1)[Table 21]. When extracted using 1M Cyanex 272, extraction rate according to equilibrium pH, % (O/A=1) 평형 pH equilibrium pH LiLi NaNa SiSi Feed(mg/L)Feed(mg/L) 13071307 4811048110 63.363.3 2.62.6 3.763.76 3.603.60 0.950.95 3.063.06 3.843.84 3.083.08 1.741.74 3.613.61 6.246.24 4.184.18 3.003.00 4.144.14 7.187.18 4.724.72 2.842.84 5.055.05 9.079.07 6.926.92 4.114.11 5.335.33 10.0310.03 6.596.59 6.006.00 6.016.01 21.7321.73 9.069.06 7.427.42 6.516.51 35.8435.84 13.8213.82 9.169.16 77 39.6239.62 18.4618.46 9.329.32

[표 21]에 나타내었듯이 1M Cyanex 272를 이용하여 용매추출을 했을 때 초기 평형 pH는 2.6이었으며, Li, Na, Si 각각 3.76%, 3.6%, 0.95%이었으며, 평형 pH가 증가할수록 추출률이 증가하는 것을 알 수 있다.As shown in [Table 21], when solvent extraction was performed using 1M Cyanex 272, the initial equilibrium pH was 2.6, and Li, Na, and Si were 3.76%, 3.6%, and 0.95%, respectively. As the equilibrium pH increased, the extraction rate increased. can know that

1M의 D2EHPA, PC88A, Versatic 10 acid 및 Cyanex 272의 pH-isotherm을 살펴봤을 때, 리튬의 추출률이 50% 이상으로 나타나는 용매가 없었다. When examining the pH-isotherm of 1M D2EHPA, PC88A, Versatic 10 acid and Cyanex 272, there was no solvent with a lithium extraction rate of more than 50%.

이 중 리튬의 침출률이 가장 높은 것은 1M PC88A를 이용하였을 때, 평형 pH가 5.5에서 약 45%이었다. Among them, the highest lithium leaching rate was about 45% at an equilibrium pH of 5.5 when 1M PC88A was used.

따라서 PC88A를 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 및 1M로 조절한 조건에서 평형 pH를 5.5로 조절하여 PC88A의 농도에 따른 리튬의 추출률을 알아보았다. Therefore, the extraction rate of lithium according to the concentration of PC88A was investigated by adjusting the equilibrium pH to 5.5 under the conditions of 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 and 1M of PC88A.

아래 [표 22]에 PC88A 농도에 따른 추출률을 나타내었다. [Table 22] below shows the extraction rate according to the concentration of PC88A.

[표 22]. PC88A 농도에 따른 추출률, % (O/A=1, 평형 pH 5.5)[Table 22]. Extraction rate according to PC88A concentration, % (O/A=1, equilibrium pH 5.5) LiLi NaNa SiSi Feed(mg/L)Feed(mg/L) 1270.71270.7 4598045980 66.9366.93 0.2M0.2M 6.46.4 1.71.7 7.77.7 0.4M0.4M 19.919.9 6.46.4 10.310.3 0.6M0.6M 33.233.2 20.520.5 11.511.5 0.8M0.8M 40.540.5 20.820.8 15.115.1 1M1M 46.346.3 21.221.2 17.817.8

[표 22]에 나타내었듯이, 1M PC88A에서 Li, Na, Si의 추출률이 각각 46.3%, 21.2%, 17.8%로 가장 높게 나타났다.As shown in [Table 22], the extraction rates of Li, Na, and Si in 1M PC88A were the highest at 46.3%, 21.2%, and 17.8%, respectively.

따라서 PC88A를 사용하여 비누화도와 추출단수에 따른 향류 다단 추출 실험을 진행하였다.Therefore, countercurrent multi-stage extraction experiments were conducted according to the degree of saponification and the number of extraction stages using PC88A.

도 9는 1M PC88A, O/A=3, 비누화 0%, 추출 3단에서의 리튬의 추출거동을 보여준다. Fig. 9에서 보면 알 수 있듯이 리튬이 약 9mg/L만 추출되었다. 이때 pH는 2.32였다. 9 shows the extraction behavior of lithium in 1M PC88A, O/A = 3, 0% saponification, and 3 stages of extraction. Fig. As can be seen in Fig. 9, only about 9 mg/L of lithium was extracted. At this time, the pH was 2.32.

도 10은 1M PC88A, O/A=3, 비누화 0%, 추출 4단에서의 리튬의 추출거동을 보여준다. 도 10에서 보면 알 수 있듯이 리튬이 약 11mg/L만 추출되었다. 이때 pH는 2.35였다.10 shows the extraction behavior of lithium in 1M PC88A, O/A = 3, 0% saponification, and 4 stages of extraction. As can be seen from FIG. 10, only about 11 mg/L of lithium was extracted. At this time, the pH was 2.35.

도 9 및 도 10을 살펴보면 비누화를 0% 하였기 때문에 추출 후 평형 pH가 낮았으며 이로 인하여 리튬의 추출이 이뤄지지 않은 것이다. 따라서 비누화도를 5, 10, 15% 하여 향류 다단 추출 실험을 진행하였다. 9 and 10, since the saponification was 0%, the equilibrium pH after extraction was low, and as a result, extraction of lithium was not performed. Therefore, countercurrent multi-stage extraction experiments were conducted with saponification degrees of 5, 10, and 15%.

도 11은 1M PC88A, O/A=3, 비누화 5%, 추출 4단에서의 리튬의 추출거동을 보여준다. 도 11에서 보면 알 수 있듯이 리튬이 유기상으로 약 176 mg/L 추출되었다. 이는 O/A 비율이 3이기 때문에 O/A비율 1로 환산할 시 528 mg/L Li이 추출된 양과 상응하는 값이다. 하지만 잔류물(raffinate)에 751 mg/L Li이 추출되지 않고 남겨져 있었다. 11 shows the extraction behavior of lithium in 1M PC88A, O/A = 3, saponification 5%, and 4 stages of extraction. As can be seen from FIG. 11, about 176 mg/L of lithium was extracted into the organic phase. This is a value corresponding to the amount of 528 mg/L Li extracted when converted to an O/A ratio of 1 because the O/A ratio is 3. However, 751 mg/L Li was left unextracted in the raffinate.

도 12는 1M PC88A, O/A=3, 비누화 10%, 추출 4단에서의 리튬의 추출거동을 보여준다. 도 12에서 볼 수 있듯이 리튬이 유기상으로 약 371 mg/L 추출되었다. 이는 O/A 비율이 3이기 때문에 O/A비율 1로 환산할시 1113 mg/L Li이 추출된 양과 상응하는 값이다. 하지만 잔류물(raffinate)에 162 mg/L Li이 추출되지 않고 남겨져 있었다. 12 shows the extraction behavior of lithium in 1M PC88A, O/A = 3, 10% saponification, and 4 stages of extraction. As can be seen in FIG. 12, about 371 mg/L of lithium was extracted into the organic phase. This is a value corresponding to the amount of 1113 mg/L Li extracted when converted to an O/A ratio of 1 because the O/A ratio is 3. However, 162 mg/L Li was left unextracted in the raffinate.

도 13은 1M PC88A, O/A=4, 비누화 10%, 추출 4단에서의 리튬의 추출거동을 보여준다. 도 13에서 볼 수 있듯이 리튬이 유기상으로 약 284.7 mg/L 추출되었다. 이는 O/A 비율이 4이기 때문에 O/A비율 1로 환산할시 1138.8 mg/L Li이 추출된 양과 상응하는 값이다. 하지만 잔류물(raffinate)에 111.2 mg/L Li이 추출되지 않고 남겨져 있었다. 13 shows the extraction behavior of lithium in 1M PC88A, O/A = 4, 10% saponification, and 4 stages of extraction. As can be seen in FIG. 13, about 284.7 mg/L of lithium was extracted into the organic phase. This is a value corresponding to the amount of 1138.8 mg/L Li extracted when converted to an O/A ratio of 1 because the O/A ratio is 4. However, 111.2 mg/L Li was left unextracted in the raffinate.

도 14는 1M PC88A, O/A=3, 비누화 15%, 추출 4단에서의 리튬의 추출거동을 보여준다. 도 14에서 볼 수 있듯이 리튬이 유기상으로 약 400 mg/L 추출되었다. 이는 O/A 비율이 3이기 때문에 O/A비율 1로 환산할시 1200 mg/L Li이 추출된 양과 상응하는 값이다. 하지만 잔류물(raffinate)에 21.3 mg/L Li이 추출되지 않고 남겨져 있었다.14 shows the extraction behavior of lithium in 1M PC88A, O/A = 3, 15% saponification, and 4 stages of extraction. As shown in FIG. 14, about 400 mg/L of lithium was extracted into the organic phase. This is a value corresponding to the amount of 1200 mg/L Li extracted when converted to an O/A ratio of 1 because the O/A ratio is 3. However, 21.3 mg/L Li was left unextracted in the raffinate.

도 15는 1M PC88A, O/A=4, 비누화 15%, 추출 4단에서의 리튬의 추출거동을 보여준다. 도 15에서 볼 수 있듯이 리튬이 유기상으로 약 322 mg/L 추출되었다. 이는 O/A 비율이 3이기 때문에 O/A비율 1로 환산할시 1288 mg/L Li이 추출된 양과 상응하는 값이다. 그리고 잔류물(raffinate)에는 11.4 mg/L Li이 추출되지 않고 남겨져 있었다. 15 shows the extraction behavior of lithium in 1M PC88A, O/A = 4, 15% saponification, and 4 stages of extraction. As can be seen in FIG. 15, about 322 mg/L of lithium was extracted into the organic phase. This is a value corresponding to the amount of 1288 mg/L Li extracted when converted to an O/A ratio of 1 because the O/A ratio is 3. And 11.4 mg/L Li was left unextracted in the raffinate.

하기 [표 23]에 비누화도 및 O/A비율, 추출단수에 따른 향류 다단 추출 결과를 나타내었다. [Table 23] shows the countercurrent multi-stage extraction results according to the degree of saponification, the O/A ratio, and the number of extraction stages.

본 발명에서 비누화를 수행하는 것은 금속이온을 추출하기 위해 산성추출제를 사용할 시 수소이온이 발생하는데, 이때 pH가 감소하여 금속이온의 추출이 진행되지 않기 때문이다. 아래는 본 발명 비누화에 대한 반응식을 나타낸 것이다. In the present invention, saponification is performed because hydrogen ions are generated when an acidic extractant is used to extract metal ions, but at this time, the pH is decreased and metal ions are not extracted. Below is a reaction formula for the saponification of the present invention.

[반응식][reaction formula]

(1) H2A2 + M2+ = MA2 + 2H+ (1) H 2 A 2 + M 2+ = MA 2 + 2H +

(2) Na2A2 + M2+ = MA2 + 2Na+ (2) Na 2 A 2 + M 2+ = MA 2 + 2Na +

반응식 (1) 및 (2)에서 H(수소), A(추출제), M(금속), Na(나트륨)을 나타낸다. In Reaction Formulas (1) and (2), H (hydrogen), A (extractant), M (metal), and Na (sodium) are shown.

반응식을 통해 확인할 수 있듯이, 비누화를 수행하여 용매에 H+이온을 떼어내고 Na+ 이온을 붙이게 되면 추출 후 pH가 감소하지 않아 금속이온의 추출이 정 방향으로 진행되게 된다. As can be seen through the reaction formula, when saponification is performed to remove H + ions from the solvent and attach Na + ions, the pH does not decrease after extraction, so the extraction of metal ions proceeds in the forward direction.

[표 23]. 1M PC88A 비누화도 및 O/A비율, 추출단수에 따른 향류 다단 추출 결과, %[Table 23]. 1M PC88A Saponification degree, O/A ratio, counterflow multi-stage extraction result according to the number of extraction stages, % 실험조건Experiment conditions LiLi NaNa SiSi pHpH 비누화 0%, O/A=3Saponification 0%, O/A=3 2.12.1 00 00 2.322.32 비누화 0%, O/A=4Saponification 0%, O/A=4 2.62.6 00 00 2.352.35 비누화 5%, O/A=3Saponification 5%, O/A=3 41.241.2 -0.7-0.7 00 3.723.72 비누화 10%, O/A=3Saponification 10%, O/A=3 87.387.3 -1-One 00 4.434.43 비누화 10%, O/A=4Saponification 10%, O/A=4 91.191.1 -8.8-8.8 00 4.814.81 비누화 15%, O/A=3Saponification 15%, O/A=3 98.398.3 -10.8-10.8 00 4.994.99 비누화 15%, O/A=4Saponification 15%, O/A=4 99.199.1 -10-10 00 4.984.98

[표 23]에서 볼 수 있듯이 비누화도, O/A비율이 증가할수록 리튬의 추출률은 증가한 반면 Na의 추출률은 감소한 것을 볼 수 있다. 특히 Na의 추출률이 음의 부호를 띠는 것은 추출단수가 증가할수록 용매 내 비누화되었던 Na이 수용액으로 이동하고 수용액 내 리튬이 유기상으로 이동하였기 때문이다. As can be seen in [Table 23], as the degree of saponification and the O/A ratio increased, the extraction rate of lithium increased while the extraction rate of Na decreased. In particular, the reason why the extraction rate of Na has a negative sign is that as the number of extraction stages increases, Na, which was saponified in the solvent, moves into the aqueous solution and lithium in the aqueous solution moves into the organic phase.

결론적으로 리튬은 1M PC88A, 비누화 15%, O/A=4의 조건하에서 약 99.1% 추출되었고 Na과 Si는 전혀 추출되지 않았다. In conclusion, about 99.1% of lithium was extracted under the conditions of 1M PC88A, 15% saponification, and O/A = 4, and Na and Si were not extracted at all.

[실험 8 : 농축된 리튬 탈거][Experiment 8: Removal of concentrated lithium]

아래 표 24에 1M H2SO4, 25℃ 조건하에서 O/A 비율이 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20일 때의 리튬의 탈거 실험 결과를 나타내었다.Table 24 below shows the results of lithium stripping experiments when O/A ratios were 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, and 20 under conditions of 1M H 2 SO 4 and 25°C.

하기 [표 24]에서 볼 수 있듯이 O/A 비율에 따른 리튬의 탈거 실험 결과 Li의 탈거율은 모든 실험조건에서 96% 이상을 보여주었다. As shown in [Table 24], as a result of the lithium removal experiment according to the O/A ratio, the Li removal rate was 96% or more in all experimental conditions.

[표 24]. O/A 비율에 따른 탈거실험 결과[Table 24]. Stripping test results according to O/A ratio Li 탈거율, %Li removal rate, % Li 함유량, mg/LLi content, mg/L pHpH O/A = 1O/A = 1 100100 248.4248.4 -0.05-0.05 O/A = 2O/A = 2 98.498.4 488.2488.2 -0.03-0.03 O/A = 4O/A = 4 97.697.6 967.8967.8 -0.04-0.04 O/A = 6O/A = 6 9797 1443.21443.2 -0.03-0.03 O/A = 8O/A = 8 96.896.8 19201920 -0.01-0.01 O/A = 10O/A = 10 96.996.9 24022402 0.000.00 O/A = 15O/A = 15 99.399.3 38123812 0.620.62 O/A = 20O/A = 20 99.999.9 51145114 1.371.37

상기 [표 24]에 O/A 비율 실험결과에 따른 농축 된 리튬의 함유량을 함께 나타내었다. O/A=1에서는 약 248mg/L, O/A=2에서는 488mg/L, O/A=4에서는 967mg/L, O/A=6 에서는 1443mg/L, O/A=8에서는 1920mg/L, O/A=10에서는 2402mg/L, O/A=15에서는 3812mg/L, 그리고 최종적으로 O/A=20의 조건하에서 5114mg/L 까지 리튬을 농축시켜 회수할 수 있었다. [Table 24] shows the content of concentrated lithium according to the O/A ratio test results. About 248mg/L at O/A=1, 488mg/L at O/A=2, 967mg/L at O/A=4, 1443mg/L at O/A=6, 1920mg/L at O/A=8 , 2402 mg/L at O/A = 10, 3812 mg/L at O/A = 15, and finally 5114 mg/L at O/A = 20.

전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The above-described embodiments are examples for explaining the present invention, but the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to practice the present invention with various modifications therefrom, so the technical protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

Claims (15)

리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료를 파·분쇄하여 분말을 획득하는 원료 획득 단계;
상기 분말의 부피가 증가하도록 상변화시키는 열처리 단계;
상기 열처리된 원료에 제1침출액을 가하여 제1침출용액을 마련하는 제1침출 단계;
상기 제1침출용액을 고액 분리하여 잔사 및 제2침출용액을 마련하는 고액 분리 단계;
상기 제2침출용액의 pH를 조절하여 아연(Zn) 및 알루미늄(Al)의 적어도 일부가 제거된 제3침출용액을 마련하는 pH 조절 단계; 및
상기 제3침출용액 내의 리튬을 용매 추출하는 용매 추출 단계;를 포함하며,
상기 용매 추출 단계에서는,
상기 제3침출용액에 추출용매를 가하여 나트륨(Na) 및 규소(Si)의 적어도 일부가 제거된 리튬(Li) 추출용액을 획득하고,
상기 용매 추출 단계 이후, 상기 리튬(Li) 추출용액을 탈거하여 리튬을 리튬용액으로 회수하는 탈거 단계를 더 포함하며,
상기 탈거에는, 염산(HCl), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3), 탄산(H2CO3) 및 질산(HNO3) 중 적어도 어느 하나를 사용하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
A raw material acquisition step of obtaining powder by crushing and pulverizing raw materials including lithium, aluminum, and silicon compounds;
Heat treatment step of phase change to increase the volume of the powder;
A first leach step of preparing a first leach solution by adding a first leach solution to the heat-treated raw material;
a solid-liquid separation step of preparing a residue and a second leaching solution by solid-liquid separation of the first leaching solution;
adjusting the pH of the second leaching solution to prepare a third leaching solution from which at least a portion of zinc (Zn) and aluminum (Al) is removed; and
A solvent extraction step of solvent-extracting lithium in the third leaching solution; includes,
In the solvent extraction step,
An extraction solvent is added to the third leaching solution to obtain a lithium (Li) extraction solution from which at least some of sodium (Na) and silicon (Si) are removed,
After the solvent extraction step, further comprising a stripping step of recovering lithium as a lithium solution by stripping the lithium (Li) extraction solution,
In the stripping, at least one of hydrochloric acid (HCl), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), boric acid (H 3 BO 3 ), carbonic acid (H 2 CO 3 ) and nitric acid (HNO 3 ) Method for selectively recovering lithium by dry/wet fusion smelting process from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds using
제1항에서,
상기 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료는,
인덕션, 방화유리, 비전냄비 및 핫플레이트 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
The raw material containing the lithium, aluminum and silicon compounds,
A method for selectively recovering lithium by a dry/wet fusion smelting process from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, comprising at least one of induction, fireproof glass, vision pot and hot plate.
제1항에서,
상기 분말은 리튬(Li) 1.2 내지 1.7중량%, 마그네슘(Mg) 0.2 내지 0.5중량%, 아연(Zn) 1 내지 1.5중량%, 철(Fe) 0.1 내지 0.5중량%, 알루미늄(Al) 8 내지 15중량%, 티타늄(Ti) 1 내지 1.5중량%, 지르코늄(Zr) 1 내지 1.5중량% 및 규소(Si) 25 내지 35중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
The powder contains 1.2 to 1.7 wt% of lithium (Li), 0.2 to 0.5 wt% of magnesium (Mg), 1 to 1.5 wt% of zinc (Zn), 0.1 to 0.5 wt% of iron (Fe), and 8 to 15 wt% of aluminum (Al). From raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that they include 1 to 1.5% by weight of titanium (Ti), 1 to 1.5% by weight of zirconium (Zr), and 25 to 35% by weight of silicon (Si). A method for selective recovery of lithium by dry/moisture fusion smelting process.
제1항에서,
상기 열처리 단계에서의 열처리에 의해 분말의 부피가 2배 내지 6배 증가하는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
A method for selectively recovering lithium by a dry/wet fusion smelting process from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that the volume of the powder is increased by 2 to 6 times by the heat treatment in the heat treatment step.
제4항에서,
상기 열처리 단계는,
950℃ 내지 1050℃의 온도에서, 2h 내지 5h 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 4,
In the heat treatment step,
A method for selectively recovering lithium by a dry/wet fusion smelting process from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that carried out for 2h to 5h at a temperature of 950 ° C to 1050 ° C.
제5항에서,
상기 열처리는,
상기 분말의 결정구조를 hexagonal구조에서 tetragonal구조로 변경시키는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 5,
The heat treatment,
A method for selectively recovering lithium by a dry/wet fusion smelting process from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that the crystal structure of the powder is changed from a hexagonal structure to a tetragonal structure.
제1항에서,
상기 제1침출액은 수산화나트륨(NaOH)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
The first leachate is a method for selectively recovering lithium by a dry/wet fusion smelting process from a raw material containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that it contains sodium hydroxide (NaOH).
제1항에서,
상기 제1침출 단계에는 50mesh 내지 350mesh의 크기의 상기 분말이 공급되며,
상기 제1침출 단계는,
20℃ 내지 110℃의 온도에서, 150rpm 내지 300rpm으로 수행하는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
In the first leaching step, the powder having a size of 50 mesh to 350 mesh is supplied,
The first leaching step,
A method for selectively recovering lithium by dry/wet fusion smelting process from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that carried out at 150 rpm to 300 rpm at a temperature of 20 ° C to 110 ° C.
제1항에서,
상기 고액 분리 단계는,
필터를 이용하여 수행되며,
상기 제2침출용액은 리튬(Li), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 나트륨(Na) 및 규소(Si)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
The solid-liquid separation step,
It is performed using a filter,
The second leaching solution is dried from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that they include lithium (Li), zinc (Zn), aluminum (Al), sodium (Na) and silicon (Si). Method for selective recovery of lithium by hydrometallurgy process.
제1항에서,
상기 잔사는,
제올라이트(zeolite) P1, 제올라이트 LTA 및 소달라이트(sodalite) 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
The residue is
Selective recovery method of lithium by dry/wet fusion smelting process from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds, characterized in that they contain at least one of zeolite P1, zeolite LTA and sodalite .
제1항에서,
상기 pH 조절 단계는,
상기 제2침출용액의 pH를 3 내지 9로 조절하는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
The pH adjustment step,
A method for selectively recovering lithium from raw materials containing lithium, aluminum and silicon compounds by dry/wet fusion smelting process, characterized in that the pH of the second leaching solution is adjusted to 3 to 9.
삭제delete 제1항에서,
상기 추출용매는, (2-ethylhexyl)phosphonic acid Mono-2-ethylhexyl Ester (PC88A), di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid(D2EHPA), bis-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid(Cyanex 272), Neodecanoic acid(Versatic 10 acid), tributyl phosphate(TBP) 및 trialkylphosphine oxide(Cyanex923)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬, 알루미늄 및 규소 화합물을 포함하는 원료로부터 건·습식 융합 제련 공정에 의한 리튬의 선택적 회수 방법.
In paragraph 1,
The extraction solvent is (2-ethylhexyl)phosphonic acid Mono-2-ethylhexyl Ester (PC88A), di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA), bis-(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinic acid (Cyanex 272), neodecanoic acid (Versatic 10 acid), tributyl phosphate (TBP), and trialkylphosphine oxide (Cyanex923), characterized in that selected from the group consisting of lithium, aluminum and silicon compounds in the dry and wet fusion smelting process Method for selective recovery of lithium by
삭제delete 삭제delete
KR1020210062832A 2021-05-14 2021-05-14 Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material KR102488009B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210062832A KR102488009B1 (en) 2021-05-14 2021-05-14 Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210062832A KR102488009B1 (en) 2021-05-14 2021-05-14 Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220155061A KR20220155061A (en) 2022-11-22
KR102488009B1 true KR102488009B1 (en) 2023-01-13

Family

ID=84236361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210062832A KR102488009B1 (en) 2021-05-14 2021-05-14 Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102488009B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117645286A (en) * 2023-11-17 2024-03-05 浙江天能新材料有限公司 Method for recovering iron and phosphorus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101011260B1 (en) 2009-10-27 2011-01-26 주식회사 에코닉스 Method for making cmd from waste batteries containing manganese and zinc
KR101563338B1 (en) * 2013-06-27 2015-10-27 성일하이텍(주) Recovery method of lithium from lithium containing waste liquid using solvent extraction process
KR101623930B1 (en) 2014-02-11 2016-05-24 타운마이닝캄파니(주) Method for recovering valuable metals from cathodic active material of used lithium battery
KR102227515B1 (en) * 2018-12-18 2021-03-12 주식회사 포스코 Zeolite and manufaturing method of the same
KR102278372B1 (en) * 2019-04-29 2021-07-19 고등기술연구원연구조합 Method for recoering lithium from lithium compound

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220155061A (en) 2022-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rodrigues et al. Hydrometallurgical separation of rare earth elements, cobalt and nickel from spent nickel–metal–hydride batteries
KR101731213B1 (en) A Method For Recovering Lithium Compound From A Spent Lithium Batteries
KR101682217B1 (en) A Method Of Manufacturing A Lithium Carbonate With High Purity By Recycling A Lithium From A Anode Material Of Used Lithium Ion Secondary Battery
KR101708149B1 (en) A Method For Recovering Lithium Compound From An Anode Material In Spent Lithium Batteries By Wet-Milling
KR101623930B1 (en) Method for recovering valuable metals from cathodic active material of used lithium battery
KR102008582B1 (en) A Method for Preparing Nickel-Cobalt-Manganese Complex Sulfate Solution by Recycling A Waste Cathode Material of Lithium Secondary Battery Using Solvent Extraction Process to Control Impurities
CN103440948B (en) A kind of reuse method of zinc-plated sintered NdFeB waste material
CN102719674A (en) Method for extracting rare earth from oxidized neodymium iron boron waste
CN102268559A (en) Processes for extracting aluminum and iron from aluminous ores
CN100491023C (en) Reproduction and utilization method of powder generated in mechanically processing sintered Nd-Fe-B permanent magnet
CN107098365B (en) A method of extracting lithium carbonate from lepidolite ore
CN101709374B (en) Method for preparing precursors of lithium titanate and lithium iron phosphate by comprehensively using ilmenite
WO2016129732A1 (en) Method for regenerating waste precursor for positive electrode active material for lithium secondary battery by means of ball mill
KR102488009B1 (en) Method for selective recovering Lithium by pyro- and hydrometallurgical process from Li-Al-Si(LAS) containing material
EP4204170A1 (en) Method for producing alloy powders based on titanium metal
KR101802071B1 (en) A Method For Recovering Lithium Compound From An Anode Material In Spent Lithium Batteries By Wet-Milling
CN1617380A (en) Method for recovering valuable metal from waste secondary cell
EP2910654B1 (en) Method for recovering and optionally separating lanthanides in the form of their chlorides or oxides from mineral waste and residual materials
JP3777226B2 (en) Method for recovering reusable rare earth-containing compounds
KR102326682B1 (en) Method for selective recovering of Lithium from LAS(Li-Al-Si) containing material
KR101396918B1 (en) Cobalt laeching solution for cobalt containing wastes and recycling method for cobalt using the same
JP2013149664A (en) Method for manufacturing alloy for rare earth-transition metal-boron-based magnet
KR101932552B1 (en) Process for producing high purity ITO target powder having high relative density from ITO scrap using nitric acid and the powder thereof
US10316393B2 (en) Method for recovering rare earth element
KR101973658B1 (en) Method for producing high purity aluminum using aqueous aluminium chloride solution

Legal Events

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