KR20170069768A - Manufacturing appratus for metallic lithium and manufacturing method of lithium thereby - Google Patents

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KR20170069768A KR1020150177396A KR20150177396A KR20170069768A KR 20170069768 A KR20170069768 A KR 20170069768A KR 1020150177396 A KR1020150177396 A KR 1020150177396A KR 20150177396 A KR20150177396 A KR 20150177396A KR 20170069768 A KR20170069768 A KR 20170069768A
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박재신
한길수
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 제조 장치는 가열부를 포함하는 환원로, 상기 환원로 내부에 실장되는 리토르트, 상기 리토르트 내부에 위치하는 응축기, 상기 리토르트와 연결되어 하측 방향에 위치하는 포집부를 포함한다. The apparatus for producing lithium according to an embodiment of the present invention includes a reducing furnace including a heating unit, a retort mounted inside the reducing furnace, a condenser located inside the reducing furnace, a collecting unit connected to the lower furnace, .

Description

리튬 제조 장치 및 이를 이용한 리튬 제조 방법{MANUFACTURING APPRATUS FOR METALLIC LITHIUM AND MANUFACTURING METHOD OF LITHIUM THEREBY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion battery, and more particularly,

본 발명은 리튬 제조 장치 및 이를 이용한 리튬 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium producing apparatus and a lithium producing method using the same.

일반적으로, 리튬은 리튬 전지, 유리, 세라믹, 합금, 윤활유, 제약 등 산업 전반에 다양하게 활용되고 있다. Generally, lithium is widely used in various industries such as lithium batteries, glass, ceramics, alloys, lubricants, and pharmaceuticals.

이러한 리튬을 제조하는 방법으로는, 열환원 또는 전기분해(전해)에 의한 공정이 알려져 있으며, 이 중에서 현재 널리 사용되는 방법은 전기분해이다.As a method for producing such lithium, a process by heat reduction or electrolysis (electrolysis) is known, and among these methods, electrolysis is widely used.

일반적으로, 전기분해에 의한 리튬의 제조 시 사용되는 원료 물질은 염화리튬(LiCl)이며, 이를 염화칼륨(KCl)과 혼합한 뒤 고온에서 용해하여 혼합염 (eutectic mixture)을 제조하고, 여기에 음극 및 양극을 설치한 다음 ~3.6V의 전압 및 약 2A/cm2의 전류 밀도를 가하면, 음극에서 리튬이 생성된다.Generally, a raw material to be used in the production of lithium by electrolysis is lithium chloride (LiCl), which is mixed with potassium chloride (KCl) and dissolved at a high temperature to prepare a eutectic mixture, installing the anode Applying the current density and voltage of about 2A / cm 2 in the following ~ 3.6V, the lithium is generated at the cathode.

이때, 1kg의 Li을 생산하기 위하여 약 35kWh의 전기가 소요되므로, 에너지 소비가 과다하고, 이로 인해 리튬의 생산 원가가 증가하는 문제가 지적된다. 또한, 음극에서 리튬이 생성됨과 동시에 양극에서는 유해한 염소 기체가 발생하는 문제가 있다.At this time, since about 35 kWh of electricity is required to produce 1 kg of Li, energy consumption is excessive, which leads to an increase in production cost of lithium. Further, there is a problem that lithium is produced in the cathode and harmful chlorine gas is generated in the cathode.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열 환원법에 의해 리튬을 수득함에 있어 효율적인 수득률을 가지는 제조 장치를 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a production apparatus having an efficient yield rate in obtaining lithium by a heat reduction method.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 제조 장치는 가열부를 포함하는 환원로, 상기 환원로 내부에 실장되는 리토르트, 상기 리토르트 내부에 위치하는 응축기, 및 상기 리토르트와 연결되어 하측 방향에 위치하는 포집부를 포함한다. To solve these problems, an apparatus for producing lithium according to an embodiment of the present invention includes a reducing furnace including a heating unit, a ritolt mounted in the reducing furnace, a condenser located in the ritolt, And a collecting part located in the lower direction.

상기 가열부는 상기 리토르트의 외부를 감쌀 수 있다. The heating unit may cover the outside of the retort.

상기 리토르트 내부에 실장되는 단광 저장부를 더 포함할 수 있다. And may further include a single light storage unit mounted in the interior of the retort.

상기 응축기는 냉각수 저장부, 및 상기 냉각수 저장부에서 공급하는 냉각수가 유동하는 냉각수 배관을 포함할 수 있다. The condenser may include a cooling water storage portion and a cooling water pipe through which the cooling water supplied from the cooling water storage portion flows.

상기 응축기는 수직 방향으로 연장될 수 있다. The condenser may extend in a vertical direction.

상기 리토르트에 연결된 에어 펌프를 더 포함할 수 있다. And an air pump connected to the return duct.

상기 리토르트의 상부면을 커버하는 상측 덮개, 및 상기 리토르트 내부에 위치하는 방열판을 더 포함할 수 있다. An upper cover covering the upper surface of the retort, and a heat sink located inside the retort.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 제조 방법은 전술한 리튬 제조 장치를 이용하며, 리토르트 내에 단광을 실장한 단광 저장부를 위치시키는 단계, 상기 리토르트를 가열하여 증기 상태의 리튬을 형성하는 단계, 상기 증기 상태의 리튬이 응축기에 의해 응축되는 단계, 그리고 응축된 리튬이 상기 리토르트 하측에 위치하는 포집부로 포집되는 단계를 포함한다. The method for manufacturing lithium according to an embodiment of the present invention includes the steps of positioning a single light storage unit in which single light is mounted in a lithotron using the above-described lithium production apparatus, forming lithium in a vapor state by heating the lithotripter, A step in which the lithium in the vapor state is condensed by a condenser, and a step in which condensed lithium is collected by a collecting part located below the return.

상기 단광은 리튬 분말, 환원제 분말 및 환원 촉진제 분말을 포함할 수 있다. The single light may include a lithium powder, a reducing agent powder, and a reduction promoter powder.

상기 가열하는 단계에서 상기 리토르트 내부 온도는 1000도(℃) 내지 1200도(℃)일 수 있다.In the heating step, the internal temperature of the Ritoroth may be between 1000 ° C. and 1200 ° C.

이상과 같은 리튬 제조 장치에 따르면 저가의 원료를 사용한 열 환원법을 이용하여 상당량의 리튬을 공급할 수 있다. 또한 리튬을 제조하는 생산 원가를 절감하고 공정 전반에 걸쳐 유해 물질이 발생하지 않아 환경적으로 안전한 리튬 제조 장치를 제공할 수 있다.According to the above-described lithium production apparatus, a considerable amount of lithium can be supplied by using the heat reduction method using a low-cost raw material. In addition, it is possible to reduce the production cost for producing lithium and to provide an environmentally safe lithium production apparatus since harmful substances are not generated throughout the process.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 제조 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a lithium producing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise. Also, singular forms include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 제조 장치에 대해 살펴본다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 제조 장치의 단면도이다. Hereinafter, a lithium producing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 is a cross-sectional view of a lithium producing apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 제조 장치(100)는 환원로(10), 리토르트(30), 응축기(40), 단광 저장부(50)를 포함한다. The apparatus 100 for manufacturing lithium according to an embodiment of the present invention includes a reduction furnace 10, a lithotor 30, a condenser 40, and a single light storage 50.

우선 환원로(10)는 환원된 리튬 증기를 발생시키는 리토르트(30)를 내부에 포함하며, 리토르트(30)를 가열하는 가열부(12)를 포함한다. The reducing furnace 10 includes a heating section 12 for heating the litter 30 and containing a reducing agent 30 for generating reduced lithium vapor.

가열부(12)는 단광 저장부(50)에 저장된 단광을 가열하기 위함이며, 가열하기 위한 어떠한 수단도 이용할 수 있음은 물론이다. It is needless to say that the heating unit 12 is for heating the single light stored in the single light storage unit 50 and any means for heating can be used.

리토르트(30)는 환원로(10) 내부에 실장되며, 외부 가열식 수직형일 수 있다. 리토르트(30)를 감싸는 가열부(12)를 통해 가열될 수 있다. 리토르트(30)는 용기 형태일 수 있으며 이를 덮는 상측 덮개(31)를 포함할 수 있다. The retort 30 is mounted inside the reducing furnace 10 and can be of external heating type or vertical type. Can be heated through the heating section (12) surrounding the retort (30). The retort 30 may be in the form of a container and may include an upper lid 31 which covers it.

리토르트(30)는 장치(100)의 하측에 위치하며 리토르트(30) 내부와 연결되는 포집부(32)를 포함한다. 포집부(32)에는 액체 형태의 리튬이 포집될 수 있다. The retort 30 includes a collecting part 32 located below the apparatus 100 and connected to the interior of the retort 30. [ In the collecting part 32, lithium in liquid form can be collected.

에어 펌프(34)는 단광이 실장되는 리토르트(30)의 내부와 연결되어 있으며, 압력 제어(진공 유지)를 위한 어떠한 수단도 포함할 수 있다. 에어 펌프(34)는 리토르트(30) 내부의 압력을 제어한다. The air pump 34 is connected to the interior of the retort 30 where the single light is mounted, and may include any means for pressure control (vacuum maintenance). The air pump 34 controls the pressure inside the return 30.

또한, 리토르트(30) 하부에 진공을 유지할 수 있는 덮개(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 환원 공정이 완료된 후 이를 열어 슬래그를 배출할 수 있다. In addition, it may further include a cover (not shown) which can maintain a vacuum in the lower portion of the retort 30, and after the reduction process is completed, the slag can be discharged by opening it.

방열판(39)은 리토르트(30) 내부의 상측에 위치하며, 리토르트(30) 내부의 열이 전달되는 것을 방지한다. 구체적으로 방열판(390은 고온의 리토르트(30) 내부 복사열을 차단하고, 이를 통해 상측 덮개(31) 및 진공 오링 등을 보호하거나 환원된 리튬이 상측 덮개(31)에 응축되는 현상을 방지한다. The heat dissipating plate 39 is located on the upper side of the interior of the retort 30 and prevents the heat inside the retort 30 from being transmitted. Specifically, the heat sink 390 blocks internal radiant heat at a high temperature, thereby protecting the upper lid 31 and the vacuum o-ring, or preventing the reduced lithium from condensing into the upper lid 31.

응축기(40)는 리토르트(30) 내부 중앙에 위치할 수 있으며 리토르트(30) 내부에 증기 형태로 위치하는 리튬을 응축시켜 액체 형태의 리튬으로 공급할 수 있다. The condenser 40 may be located at the center of the interior of the retort 30. The condenser 40 may condense lithium in the form of vapor in the interior of the retort 30 to supply it as liquid lithium.

응축기(40)는 저온을 제공하기 위한 어떠한 수단도 사용될 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면 응축기(40) 내부에 위치하는 냉각수 배관(42) 및 냉각수 배관(42)에 냉각수를 공급하거나 회수된 냉각수가 저장되는 냉각수 저장부(45)를 포함할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the cooling water pipe 42 and the cooling water pipe 42 located in the interior of the condenser 40 are supplied with cooling water, And a cooling water storage portion 45 in which cooling water is stored.

다음, 도 1에 도시된 바와 같이 리토르트(30)와 리토르트(30)의 중앙에 위치하는 응축기(40) 사이 공간에 단광 저장부(50)가 장입될 수 있다. 단광 저장부(50)는 복수의 단광(55)을 실장할 수 있으며, 단광(55)는 가열에 의해 증기 형태로 리토르트(30) 내부에 위치하게 된다. Next, as shown in FIG. 1, a single-light storage unit 50 may be installed in a space between the retarder 30 and the condenser 40 located at the center of the retarder 30. The single light storage part 50 can mount a plurality of the single lights 55 and the single light 55 is positioned inside the retort 30 in a vapor form by heating.

이하에서는 전술한 리튬 제조 장치(100)를 이용한 리튬의 제조 방법에 대해 살펴본다. Hereinafter, a method for producing lithium using the lithium-producing apparatus 100 will be described.

우선, 리튬 분말, 환원제 분말 및 반응 촉진제 분말를 혼합하여 단광(55)을 성형한다. 단광(55)을 단광 저장부(50)에 장입하고, 단광 저장부(50)를 리토르트(30)에 실장한다. 상측 덮개(31)를 닫은 후, 에어 펌프(34)를 이용하여 리토르트(30) 내부를 약 10 내지 20 torr의 진공 상태로 형성한다. 상기 압력 범위는 진공 상태에 가까운 압력 범위에 해당되며, 이를 만족하지 못하는 경우 리튬의 환원율이 저하될 수 있다.First, the lithium powder, the reducing agent powder and the reaction promoter powder are mixed to form a single light 55. The single light 55 is charged into the single light storage 50 and the single light storage 50 is mounted on the retort 30. After the upper cover 31 is closed, the inside of the retort 30 is formed in a vacuum state of about 10 to 20 torr by using the air pump 34. The pressure range corresponds to a pressure range close to the vacuum state, and if it is not satisfied, the reduction rate of lithium may be lowered.

다음, 환원로(10)의 가열부(12)를 이용하여 리토르트(30)의 외부를 가열한다. 이때 리토르트(30)의 내부 온도가 약 1000도 내지 1200도에 이르도록 가열한다. 이와 같이 온도 범위를 한정하는 이유는, 1000 ℃ 미만의 낮은 온도에서는 환원 반응이 불완전하게 이루어질 수 있으며, 1200 ℃을 초과하는 높은 온도에서는 리토르트 소재가 유지되기 어려울 뿐만 아니라, 단광(55)들 간의 고착이 발생할 수 있기 때문이다.Next, the outside of the retort 30 is heated by using the heating unit 12 of the reduction furnace 10. At this time, the internal temperature of the retort 30 is heated to about 1000 to 1200 degrees. The reason for limiting the temperature range as described above is that the reduction reaction may be incomplete at a temperature lower than 1000 deg. C, and it is difficult to maintain the retort material at a temperature exceeding 1200 deg. C, This is because sticking may occur.

이러한 온도에 도달하면, 환원 반응에 의해 증기 상태의 리튬이 리토르트(30) 내부에 위치하고, 이는 약 400도 내지 500 도로 유지되는 응축기(40) 주변에서 액체 상태로 응축된다. When this temperature is reached, the lithium in the vapor state is placed inside the retort 30 by the reduction reaction, which is condensed to a liquid state around the condenser 40 maintained at about 400 to 500 degrees.

액상으로 응축된 리튬은 하중에 의해 응축기(40) 표면을 따라 장치의 하측으로 흐르게 되며, 최종적으로 리토르트(30)와 연결된 포집부(32)로 모이게 된다. 이와 같이 포집부(32)에 위치하는 액체 리튬은 냉각 과정을 통해 고상의 리튬으로 분리 및 회수될 수 있다. The lithium condensed in liquid phase flows down the apparatus along the surface of the condenser 40 by a load and finally collected into a collecting part 32 connected to the return 30. Thus, the liquid lithium located in the collecting part 32 can be separated and recovered as solid lithium through the cooling process.

이때 전술한 바와 같이 단광 저장부(50)의 상부에 위치하는 방열판(39)은 고온의 리토르트(30) 내부 복사열을 차단하여 상측 덮개(31) 및 진공 오링 등을 보호하거나 리튬이 상측 덮개(31)에 응축되는 현상을 방지할 수 있다. At this time, as described above, the heat dissipating plate 39 located at the upper part of the single-light storing unit 50 blocks the high-temperature inside radiation heat and protects the upper lid 31 and the vacuum o- 31) can be prevented.

전술한 환원 반응이 종료되면, 리토르트(30)를 충분히 냉각한 후 에어 펌프(34)를 멈추고 리토르트(30) 내부를 상압으로 변환한다. 다음, 상측 덮개(31)를 열고 새로운 단광 저장부(50)를 장입하여 전술한 과정을 반복하면서 리튬을 생산할 수 있다. When the above-mentioned reduction reaction is completed, after cooling the retort 30 sufficiently, the air pump 34 is stopped and the inside of the retort 30 is converted to normal pressure. Next, the upper cover 31 is opened and a new single-light storage unit 50 is charged, and lithium can be produced while repeating the above-described process.

본 명세서는 도 1의 리토르트가 수직 방향으로 위치한 수직형 환원 시스템을 예로 들었으나, 리토르트가 수평 방향으로 위치한 수평형 환원 시스템을 사용할 수도 있다.Although the present specification exemplifies the vertical reduction system in which the lithography of FIG. 1 is located in the vertical direction, it is also possible to use a horizontal reduction system in which the lithography is positioned in the horizontal direction.

또한 전술한 바와 같이 열 환원법을 이용하는 리튬 원료는 어떠한 원료도 사용될 수 있으나, 본 명세서는 일 실시예로써 인산리튬 분말을 사용하는 실시예에 대해 설명한다. 인산리튬 분말을 사용하는 경우 원가 절감이 가능하다. In addition, any material can be used for the lithium source using the thermal reduction method as described above, but the present specification describes an embodiment using lithium phosphate powder as an embodiment. Cost reduction is possible when lithium phosphate powder is used.

본 발명의 일 실시예에 따른 단광(55)은 인산리튬 분말, 환원제 분말 및 환원 촉진제 분말을 포함할 수 있으며, 이들을 혼합 및 성형하여 제조될 수 있다. The single light 55 according to an embodiment of the present invention may include a lithium phosphate powder, a reducing agent powder, and a reduction promoter powder, and may be manufactured by mixing and molding them.

각 분말의 평균 직경은 다음과 같을 수 있다. .The average diameter of each powder may be as follows. .

상기 인산리튬 분말의 평균 직경은, 100 mesh 이하일 수 있다. 상기 환원제 분말은 알루미늄 분말이고, 상기 알루미늄 분말의 평균 직경은, 20 mesh 이하일 수 있다. 이와 독립적으로, 상기 환원제 분말은 실리콘 분말이고, 상기 실리콘 분말의 평균 직경은, 100 mesh 이하일 수 있다. 또한, 상기 환원 촉진제 분말의 평균 직경은, 100 mesh 이하일 수 있다.The average diameter of the lithium phosphate powder may be 100 mesh or less. The reducing agent powder may be an aluminum powder, and the average diameter of the aluminum powder may be 20 mesh or less. Independently, the reducing agent powder is a silicon powder, and the average diameter of the silicon powder may be 100 mesh or less. The average diameter of the reduction promoter powder may be 100 mesh or less.

상기 인산리튬 분말, 상기 환원제 분말, 및 상기 환원 촉진제 분말의 각 평균 직경이 각각의 한정된 범위를 초과할 경우에는, 해당 분말의 반응 표면적이 작아져 반응 속도가 느려지며, 반응성이 낮아질 수 있다.If the average diameter of the lithium phosphate powder, the reducing agent powder, and the reduction promoter powder is more than the respective defined ranges, the reaction surface area of the powder may be reduced to slow down the reaction rate, and the reactivity may be lowered.

이때, 상기 환원제 분말은, 상기 인산리튬 분말을 환원시켜 리튬을 생성할 수 있는 물질이면 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들면, 알루미늄, 실리콘, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 분말일 수 있다.At this time, the reducing agent powder is not particularly limited as long as it is a material capable of reducing lithium phosphate powder to produce lithium, for example, at least one powder selected from the group consisting of aluminum, silicon, Lt; / RTI >

상기 환원 촉진제 분말의 종류에는 관계없이 공통적으로 적용될 수 있다. 우선, 상기 환원제 촉진제 분말은, 상기 인산 리튬의 환원 반응을 촉진할 수 있는 물질이라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 산화칼슘, 산화알루미늄, 및 이들의 조합을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다. 구체적으로는, 산화칼슘 분말일 수 있다. And may be commonly applied regardless of the kind of the reduction promoter powder. At first, the reducing agent promoter powder is not particularly limited as long as it is a material capable of promoting the reduction reaction of lithium phosphate, and may be at least one selected from the group consisting of calcium oxide, aluminum oxide, have. Specifically, it may be a calcium oxide powder.

구체적으로, 상기 환원제 분말의 종류에 따라 다음과 같이 설명한다.Specifically, the kind of the reducing agent powder will be described as follows.

알루미늄 환원제인 경우Aluminum reducing agent

상기 환원제 분말은 알루미늄 분말이고, 상기 환원 촉진제 분말로는 탄산칼슘 분말을 사용한 경우, 열환원 반응은 하기 반응식 1에 따라 이루어질 수 있다.When the reducing agent powder is an aluminum powder and the calcium carbonate powder is used as the reducing promoter powder, the thermal reduction reaction may be performed according to the following reaction formula (1).

[반응식 1] [Reaction Scheme 1]

Li3PO4 + 4/3 CaO + 11/3 Al → 3Li(g) + 4/3(CaO·Al2O3) + AlPLi 3 PO 4 + 4/3 CaO + 11/3 Al? 3Li (g) + 4/3 (CaO.Al 2 O 3 ) + AlP

이때, 상기 각 분말의 투입량은, 상기 반응식 1의 반응물의 몰비를 고려하여 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄 분말의 투입량은, 상기 인산리튬 분말 100 중량부에 대해, 80 내지 100 중량부일 수 있다. 이 경우, 상기 환원제 촉진제 분말의 투입량은, 상기 알루미늄 분말 100 중량부에 대해, 70 내지 85 중량부일 수 있다. 상기 환원제 및 상기 환원 촉진제의 각 투입량이 각각의 한정된 범위 미만일 경우에는, 상기 반응식 1에 따른 환원 반응이 불완전하게 일어나며, 이에 따라 상기 리튬의 수득율이 낮아지므로 경제성이 없다.At this time, the amount of each powder may be determined in consideration of the molar ratio of the reactants of the reaction formula (1). Specifically, the amount of the aluminum powder to be added may be 80 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium phosphate powder. In this case, the amount of the reducing agent promoter powder may be 70 to 85 parts by weight based on 100 parts by weight of the aluminum powder. When the amounts of the reducing agent and the reducing accelerator are less than the respective limits, the reduction reaction according to Reaction Scheme 1 occurs incompletely, and the yield of lithium is lowered.

이와 달리, 상기 환원제 및 상기 환원 촉진제의 각 투입량이 각각의 한정된 범위 초과일 경우는, 상기 반응식 1의 반응에 모두 소모되지 못할 정도로 과량이므로, 이 또한 경제적인 손해를 유발할 수 있다.On the other hand, when the amount of the reducing agent and the amount of each of the reducing accelerators is in excess of the respective limited ranges, the reaction of Reaction Scheme 1 is excessively consumed, which may also cause economic damages.

실리콘 환원제인 경우In the case of a silicon reducing agent

상기 환원제 분말은 실리콘 분말이고, 상기 환원 촉진제 분말로는 탄산칼슘 분말을 사용한 경우, 상기 열환원 반응은 하기 반응식 2에 따라 이루어질 수 있다.In the case where the reducing agent powder is a silicon powder and the calcium carbonate powder is used as the reducing promoter powder, the thermal reduction reaction may be performed according to the following reaction formula (2).

[반응식 2] [Reaction Scheme 2]

Li3PO4 + 4CaO + 2Si → 3Li(g) + 0.5P2(g) + 2(2CaO·SiO2)Li 3 PO 4 + 4 CaO + 2 Si? 3 Li (g) + 0.5 P 2 (g) + 2 (2 CaO.SiO 2 )

이때, 상기 각 분말의 투입량은, 상기 반응식 2의 반응물의 몰비를 고려하여 결정할 수 있다. 구체적으로, 상기 실리콘 분말의 투입량은, 상기 인산리튬 분말 100 중량부에 대해, 40 내지 60 중량부일 수 있다. 이 경우, 상기 환원제 촉진제 분말의 투입량은, 상기 실리콘 분말의 100 중량부에 대해, 350 내지 500 중량부일 수 있다. 이와 같은 각 투입량의 한정 이유는, 전술한 알루미늄 환원제의 경우와 유사하다. 즉, 상기 환원제 및 상기 환원 촉진제의 각 투입량이 각각의 한정된 범위 미만일 경우에는, 상기 반응식 2에 따른 환원 반응이 불완전하게 일어나며, 이에 따라 상기 리튬의 수득율이 낮아지므로 경제성이 없다.At this time, the amount of each powder may be determined in consideration of the molar ratio of the reactants of the reaction formula (2). Specifically, the amount of the silicon powder may be 40 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the lithium phosphate powder. In this case, the amount of the reducing agent promoter powder may be 350 to 500 parts by weight based on 100 parts by weight of the silicon powder. The reason for limiting the amount of each of these amounts is similar to that of the above-described aluminum reducing agent. That is, when the respective amounts of the reducing agent and the reducing accelerator are less than the respective limited ranges, the reduction reaction according to the reaction formula 2 occurs incompletely, and the yield of lithium is lowered.

이와 달리, 상기 환원제 및 상기 환원 촉진제의 각 투입량이 각각의 한정된 범위 초과일 경우는, 상기 반응식 2의 반응에 모두 소모되지 못할 정도로 과량이므로, 이 또한 경제적인 손해를 유발할 수 있다.Alternatively, if the amount of the reducing agent and the amount of the reducing accelerator are greater than the respective limits, the reaction is excessively consumed in the reaction of Scheme 2, which may also cause economic damages.

만약 상기 페로실리콘을 상기 환원제로 사용할 경우에는, 상기 페로실리콘에 포함된 실리콘의 중량을 기준으로 상기 투입량을 결정한다.If the ferrosilicon is used as the reducing agent, the charging amount is determined based on the weight of silicon contained in the ferrosilicon.

전술한 바에 따르면 본 발명의 실시예에 따른 리튬 제조 장치는 고온의 진공 상태에서 액상으로 응축되는 리튬을 이용하여 고체 리튬을 수득할 수 있다. 특히 리튬을 효율적으로 분리 및 회수할 수 있는 바, 리튬의 수득이 용이하고 공정이 단순한 이점이 있다. According to the above description, the lithium production apparatus according to the embodiment of the present invention can obtain solid lithium using lithium which is condensed into a liquid state in a high-temperature vacuum state. In particular, since lithium can be efficiently separated and recovered, there is an advantage that lithium is easily obtained and the process is simple.

또한 본 발명의 실시예에 따른 리튬 제조 장치는 저가의 인산리튬을 포함하는 단광을 사용하여 보다 저비용으로 리튬의 수득이 가능하다. Further, the lithium production apparatus according to the embodiment of the present invention can obtain lithium at a lower cost by using a single light containing low-priced lithium phosphate.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. As will be understood by those skilled in the art. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

10 : 환원로
30 : 리토르트
50 : 단광 저장부
55 : 단광10: Reduction furnace
30: Ritual
50:
55: Single light

Claims (10)

가열부를 포함하는 환원로,
상기 환원로 내부에 실장되는 리토르트,
상기 리토르트 내부에 위치하는 응축기, 및
상기 리토르트와 연결되어 하측 방향에 위치하는 포집부를 포함하는 리튬 제조 장치. A reducing furnace including a heating section,
A reduction reactor mounted in the reducing furnace,
A condenser located in the interior of the retort, and
And a collecting portion connected to the return and positioned in the lower direction. 제1항에서,
상기 가열부는 상기 리토르트의 외부를 감싸는 리튬 제조 장치. The method of claim 1,
And the heating unit surrounds the outside of the rechargeable lithium battery. 제1항에서,
상기 리토르트 내부에 실장되는 단광 저장부를 더 포함하는 리튬 제조 장치. The method of claim 1,
And a single light storage unit mounted inside the lithotripter. 제1항에서,
상기 응축기는,
냉각수 저장부, 및
상기 냉각수 저장부에서 공급하는 냉각수가 유동하는 냉각수 배관을 포함하는 리튬 제조 장치. The method of claim 1,
The condenser includes:
A cooling water reservoir, and
And a cooling water pipe through which the cooling water supplied from the cooling water storage section flows. 제4항에서,
상기 응축기는 수직 방향으로 연장된 리튬 제조 장치. 5. The method of claim 4,
And the condenser extends in the vertical direction. 제1항에서,
상기 리토르트에 연결된 에어 펌프를 더 포함하는 리튬 제조 장치. The method of claim 1,
Further comprising an air pump connected to the return electrode. 제1항에서,
상기 리토르트의 상부면을 커버하는 상측 덮개, 및
상기 리토르트 내부에 위치하는 방열판을 더 포함하는 리튬 제조 장치. The method of claim 1,
An upper cover covering the upper surface of the rattle, and
Further comprising a heat sink disposed within the lithotripsy. 리토르트 내에 단광을 실장한 단광 저장부를 위치시키는 단계,
상기 리토르트를 가열하여 증기 상태의 리튬을 형성하는 단계,
상기 증기 상태의 리튬이 응축기에 의해 응축되는 단계, 그리고
응축된 리튬이 상기 리토르트 하측에 위치하는 포집부로 포집되는 단계를 포함하는 리튬 제조 방법. Placing a single light storage portion in which single light is mounted in a retort,
Heating the Ritorto to form lithium in a vapor state,
The lithium in the vapor state is condensed by the condenser, and
And collecting the condensed lithium with a collecting portion located below the return. 제8항에서,
상기 단광은 리튬 분말, 환원제 분말 및 환원 촉진제 분말을 포함하는 리튬 제조 방법. 9. The method of claim 8,
Wherein the single light comprises a lithium powder, a reducing agent powder and a reducing promoter powder. 제8항에서,
상기 가열하는 단계에서,
상기 리토르트 내부 온도는 1000도(℃) 내지 1200도(℃)인 리튬 제조 방법.9. The method of claim 8,
In the heating step,
Wherein the internal temperature of the Ritor is in the range of 1000 deg. C to 1200 deg.
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