KR20180026864A - Method for manufacturing lithium chloride and method for manufacturing lithium carbonate - Google Patents

Method for manufacturing lithium chloride and method for manufacturing lithium carbonate Download PDF

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KR20180026864A KR1020160113685A KR20160113685A KR20180026864A KR 20180026864 A KR20180026864 A KR 20180026864A KR 1020160113685 A KR1020160113685 A KR 1020160113685A KR 20160113685 A KR20160113685 A KR 20160113685A KR 20180026864 A KR20180026864 A KR 20180026864A
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a lithium chloride solution and a method for manufacturing lithium carbonate, comprising the following steps: manufacturing a mixture by mixing homogenously phosphate containing lithium and calcium chloride; manufacturing a product in which chloroapatite and lithium chloride are mixed by heating the mixture at a high temperature higher than 450°C; obtaining slurries which is a mixture of insoluble chloroapatite (CAp) and soluble lithium chloride by adding water to the product; and obtaining chloroapatite and a lithium chloride solution by solid-liquid separating the slurries. Moreover, the present invention provides a method for manufacturing lithium carbonate by adding sodium carbonate to the lithium chloride solution. The present invention can provide a method for manufacturing lithium carbonate in which the solution has a lithium concentration higher than 10000 ppm.

Description

염화 리튬의 제조 방법 및 탄산 리튬의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM CHLORIDE AND METHOD FOR MANUFACTURING LITHIUM CARBONATE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing lithium chloride, and a method for producing lithium carbonate,

염화 리튬의 제조 방법 및 탄산 리튬의 제조 방법에 관한 것이다.A process for producing lithium chloride and a process for producing lithium carbonate.

최근 전기자동차와 모바일 기기가 빠르게 보급되면서 전지의 전극재료로 사용되는 리튬의 수요가 점차 많아지고 있다. 특히, 전기자동차의 배터리(battery) 제조에 탄산 리튬이 원료로 사용되고 있다. 이러한 탄산 리튬을 제조하는 방법으로는 하기와 같은 방법들이 알려져 있다.Recently, as electric vehicles and mobile devices are rapidly spreading, the demand for lithium used as an electrode material of a battery is gradually increasing. In particular, lithium carbonate is used as a raw material in the manufacture of batteries for electric vehicles. The following methods are known as methods for producing such lithium carbonate.

(1) 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite) 또는 레피돌라이트(lepidolite) 등 리튬을 약 1 내지 1.5%로 비교적 많이 함유하고 있는 광물로부터 리튬을 추출한 후, CO2와의 반응을 통해 최종적으로 탄산 리튬을 제조하는 방법이다. (1) Lithium is extracted from minerals containing about 1 to 1.5% of lithium, such as spodumene, petalite or lepidolite, and then reacted with CO 2 to finally obtain lithium Thereby producing lithium carbonate.

그러나, 광물로부터 리튬을 추출하기 위해서는 부유선별, 고온가열, 분쇄, 산 혼합, 추출, 정제, 농축, 침전 등의 공정을 거쳐야 하기 때문에 회수 절차가 복잡하고, 고에너지 소비로 인해 비용이 많이 소비되며, 리튬을 추출하는 과정에서 강산을 사용함으로써 환경 오염이 극심한 문제가 있다.However, in order to extract lithium from minerals, it is necessary to perform processes such as flotation, high-temperature heating, crushing, acid mixing, extraction, purification, concentration, and precipitation, so that the collection procedure is complicated, , There is a severe problem of environmental pollution by using strong acid in the process of extracting lithium.

(2) 리튬을 함유하는 염수(brine) 내 리튬을 직접적으로 이용하는 방법이다. (2) Lithium in brine containing lithium is directly used.

그러나, 염수에 함유된 리튬의 농도는 약 0.3 내지 1.5g/L 정도이고, 염수에 함유된 리튬은 주로 CO2를 가압 첨가하여 탄산 리튬의 형태로 추출하는데, 상기 탄산 리튬의 용해도는 0 ℃에서 약 15.4 g/L, 100 ℃에서 약 7.2 g/L로서, 염수에 함유된 리튬이 모두 탄산 리튬으로 변환된다고 가정하여도 염수 중 탄산 리튬의 양은 1.59 내지 7.95g/L이여서, 상기 탄산 리튬 농도의 대부분은 탄산 리튬의 용해도 보다 낮기 때문에 석출되는 탄산 리튬의 양은 얼마 되지 않아 리튬 회수율이 매우 낮은 문제가 있다.However, the concentration of lithium contained in the brine is about 0.3 to 1.5 g / L, and lithium contained in the brine is mainly extracted in the form of lithium carbonate by adding CO 2 under pressure. The solubility of the lithium carbonate is 0 ° C The amount of lithium carbonate in the brine is 1.59 to 7.95 g / L even if it is assumed that the lithium contained in the brine is converted into lithium carbonate at about 15.4 g / L and about 7.2 g / L at 100 DEG C, The solubility of lithium carbonate is lower than that of lithium carbonate, so that the amount of lithium carbonate precipitated is so small that the lithium recovery rate is very low.

따라서, 종래에는 염수 함유 리튬을 탄산리튬 형태로 추출하기 위해서, 천연의 염호에서 염수를 펌핑하여 노지(露地)의 증발못(evaporation ponds)에 1년 이상의 장시간 동안 자연 증발시킴으로서 리튬을 수십배로 농축시킨 다음, Mg, Ca, B 등의 불순물을 침전시켜 제거한 후에, 탄산 리튬의 용해도 이상의 양을 석출시켜 리튬을 회수하는 방법이 사용되어 왔다.Therefore, conventionally, in order to extract the salt-containing lithium into the form of lithium carbonate, the salt is pumped in the natural salt water and is spontaneously evaporated over the evaporation ponds of the open space for a long period of time of one year or more, Next, after impurities such as Mg, Ca and B are precipitated and removed, a method in which lithium is recovered by precipitating an amount of solubility of lithium carbonate or more has been used.

그러나, 이러한 종래의 방법은 염수의 증발 및 농축에 많은 시간이 소요되어 생산성이 낮고, 염수의 증발 및 농축 과정에서 리튬이 다른 불순물과 함께 염 형태로 석출되어 리튬이 손실되며, 비가 오는 우기에는 이용이 제한되는 문제가 있었다.However, such a conventional method takes a long time to evaporate and concentrate the brine, resulting in low productivity. In the process of evaporating and concentrating the brine, lithium is precipitated in a salt form together with other impurities and lithium is lost. There was a problem with this limitation.

(3) 한편, 한편 한국특허공개공보 제2013-0113287호의 발명에서는 수용성 반응제인 수산화칼슘을 물 내에서 인산 리튬과 반응시켜, 수산화리튬 수용액을 먼저 제조 한 후, CO2 가스를 불어넣어 탄산 리튬을 제조하는 방법을 제시하였다. 인산 리튬은 물에 대한 용해도가 20 ℃에서 0.39 g/L 수준으로 낮기 때문에 통상적인 방법에서는 인산 리튬을 산에 용해시켜 리튬 이온을 침출하여야 하였으나, 이 특허에서는 수용성 반응제인 수산화칼슘을 인산 리튬 내 리튬과 직접 반응시킴으로써, 별도의 산 처리 없이, 수용액 상의 반응을 통해 수산화 리튬 수용액 형태로 리튬 이온을 수득하고자 하였다. (3) On the other hand, the other hand, in the invention arc Korea Patent Publication No. 2013-0113287 reacting a lithium phosphate with a water-soluble agent reacting calcium hydroxide in the water, and then preparing a first aqueous lithium hydroxide solution, by blowing a CO 2 gas produced lithium carbonate And how to do it. Since the solubility of lithium phosphate in water is as low as 0.39 g / L at 20 DEG C, lithium phosphate was dissolved in an acid in an ordinary method to leach lithium ions. However, in this patent, calcium hydroxide, which is a water- By direct reaction, it was tried to obtain lithium ion in the form of lithium hydroxide aqueous solution through reaction in an aqueous solution, without any additional acid treatment.

그러나 이 방법은, 수산화칼슘과 인산 리튬과의 반응 속도가 빠르지 않아, 경제적인 수준의 농도까지 리튬 이온을 수득하는 데 시간이 많이 걸린다. 경제성을 고려하여 수산화칼슘과 인산 리튬의 반응 시간을 제한하는 경우에는, 수득된 수산화 리튬 수용액 내 리튬 이온의 농도가 낮아서, 리튬 이온의 회수율이 높지 않은 문제가 있다. 구체적으로, 수산화칼슘과 인산 리튬의 반응 속도가 충분히 빠르지 않아, 경제적으로 허용되는 반응 시간 내에, 5,000ppm 정도의 저농도의 리튬 이온의 회수만이 가능하다. 이에 따라, 후속 공정으로 탄산 리튬을 제조하기 전에 고농도로 용액을 농축시킬 필요가 있어, 농축을 위한 추가적인 공정이 필요하고, 증발에 따른 에너지 소모가 커지는 문제가 있다.However, in this method, the reaction rate of calcium hydroxide with lithium phosphate is not fast, and it takes a long time to obtain lithium ions to an economical level of concentration. When the reaction time of calcium hydroxide and lithium phosphate is limited in view of economical efficiency, there is a problem that the concentration of lithium ions in the aqueous solution of lithium hydroxide obtained is low and the recovery rate of lithium ions is not high. Concretely, since the reaction rate of calcium hydroxide with lithium phosphate is not sufficiently fast, it is possible to recover lithium ions at a low concentration of about 5,000 ppm within an economically acceptable reaction time. Accordingly, it is necessary to concentrate the solution at a high concentration before the production of lithium carbonate in the subsequent step, which requires additional steps for concentration and energy consumption due to evaporation.

(4) 또다른 공지기술로서, CN201210404254.0호의 발명에서는, 리튬을 함유하는 리튬 바테리의 양극재인 인산-리튬-철 화합물로부터 염화 리튬을 제조하는 방법을 제시하고 있다. 이 특허에서는 인산-리튬-철 화합물을 염산으로 leaching하여 구성성분을 용액으로 침출하여 인산철, 인산리튬, 염화철을 함유하는 용액을 얻고, 용액의 pH를 2.0-2.5로 증가시켜 인산철을 석출, 제거하며, 여과액에 알칼리 물질을 첨가하여 pH를 6.0-7.0으로 조절한 후 CaCl2를 추가하여 인산칼슘을 석출, 제거하며, 남은 여과액을 증발시켜 농축시킴으로써 LiCl 결정물질을 석출시킨 후 여과하여 제품 LiCl을 얻는다. (4) As another known technology, CN201210404254.0 discloses a method for producing lithium chloride from a phosphoric acid-lithium-iron compound which is a cathode material of a lithium battery containing lithium. In this patent, a solution containing iron phosphate, lithium phosphate, and iron chloride is obtained by leaching a phosphoric acid-lithium-iron compound with hydrochloric acid and the constituents are leached into a solution, and the pH of the solution is increased to 2.0-2.5, After the pH was adjusted to 6.0-7.0 by adding an alkali substance to the filtrate, CaCl 2 was added to precipitate and remove calcium phosphate, and the remaining filtrate was concentrated by evaporation to precipitate LiCl crystals, followed by filtration The product LiCl is obtained.

그러나 이 발명에서는 강산을 사용하여 리튬 함유 인산염으로부터 리튬을 침출하기 때문에 환경 친화이지 못하고, 약품 산을 중화시켜야 하므로 약품 투입량이 많아서 경제성이 부족하다.However, in the present invention, lithium is leached from the lithium-containing phosphate by using a strong acid, so it is not environmentally friendly and the chemical acid needs to be neutralized.

상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 구현예는, 리튬 함유 인산염으로부터 빠른 시간 안에 고농도로 리튬 이온을 추출할 수 있는 친환경적인 염화 리튬 수용액의 제조 방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems, one embodiment of the present invention is to provide a process for producing an environmentally friendly lithium chloride aqueous solution capable of extracting lithium ions at a high concentration from a lithium-containing phosphate in a short time.

또한 염화 리튬 수용액으로부터 경제적으로 탄산 리튬을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.And a method for economically preparing lithium carbonate from an aqueous solution of lithium chloride.

본 발명의 일 구현예는, 리튬을 포함하는 인산염과, 염화 칼슘을 균일 혼합하여 혼합물(이하 혼합물-1)을 만드는 단계(이하 단계-1); 및 상기 혼합물 1을 450 ℃ 이상 고온 가열하여, 클로로 아파타이트 (Chloroapatite)와 염화 리튬이 혼합된 생성물(이하 생성물-1)을 만드는 단계(이하 단계-2); 및 상기 생성물-1에 물을 가하여 난용성 클로로 아파타이트(Chloroapatite, CAp)와 수용성 염화 리튬의 혼합물인 슬러리 (이하 슬러리-1)을 얻는 단계(이하 단계-3); 및 상기 슬러리-1을 고액 분리하여 클로로 아파타이트(이하 CAp-1)와 염화 리튬 수용액(이하 수용액-1)을 수득하는 단계 (이하 단계-4);를 포함하는 염화 리튬 수용액의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a process for producing a mixture (hereinafter referred to as Mixture-1) (hereinafter referred to as Step-1) by uniformly mixing calcium chloride with a phosphate containing lithium; And a step (hereinafter referred to as step 2) of heating the mixture 1 at a temperature of 450 ° C or higher to prepare a product (hereinafter referred to as product-1) in which chloroapatite and lithium chloride are mixed; And adding water to the product-1 to obtain a slurry (hereafter referred to as slurry-1) which is a mixture of weakly soluble chloroapatite (CAp) and water-soluble lithium chloride (hereinafter referred to as step 3); And a step (hereinafter referred to as step 4) of obtaining aqueous solution of lithium chloride (hereinafter referred to as aqueous solution-1) of chloropatite (hereinafter referred to as CAp-1) and slurry-1 by solid-liquid separation .

상기 단계-1에서, 상기 리튬을 포함하는 인산염은 염수 내 리튬으로부터 직접 제조된 것일 수 있다.In the step-1, the lithium-containing phosphate may be prepared directly from lithium in brine.

상기 단계-1에서, 상기 리튬을 포함하는 인산염은 폐 battery의 리튬으로부터 직접 제조된 것일 수 있다.In step-1, the lithium-containing phosphate may be prepared directly from the lithium of the waste battery.

상기 단계-1에서, 상기 리튬을 포함하는 인산염은 스포듀민(spodumene), 페탈라이트(petalite) 또는 레피돌라이트(lepidolite) 등의 광석으로부터 직접 제조된 것일 수 있다.In step-1, the lithium-containing phosphate may be prepared directly from ores such as spodumene, petalite or lepidolite.

상기 단계-1에서, 상기 투입되는 리튬을 포함하는 인산염은 건조된 분말상태, 수분을 함유하고 있는 filter cake 상태일 수 있으며, 또는 인위적으로 인산염 중량보다 3배 이하의 물을 함유하도록 물을 첨가하여 준비할 수 있다.In the step-1, the charged lithium containing phosphate may be in a dry powder state, a filter cake containing water, or water may be added so as to artificially contain water three times or less than the weight of the phosphate You can prepare.

상기 단계-1에서, 리튬을 함유하는 인산염과 염화 칼슘의 혼합물은, mixer에서 혼합되는 과정을 포함할 수 있다.In step-1, the mixture of lithium chloride-containing phosphate and calcium chloride may be mixed in a mixer.

상기 단계-1에서, 상기 투입되는 염화 칼슘의 양은, 몰수 기준으로, 상기 인산 리튬 대비 1.25배 이상 및 2.0배 이하인 것일 수 있다.In the step-1, the amount of the introduced calcium chloride may be 1.25 times or more and 2.0 times or less as much as the lithium phosphate based on the molar amount.

상기 단계-2에서, 상기 혼합물-1을 가열하는 단계는 혼합물의 온도가 450 ℃ 이상 850 ℃ 이하가 되게 가열할 수 있다.In the step-2, heating the mixture-1 may heat the mixture to a temperature of 450 ° C or higher and 850 ° C or lower.

상기 단계-2에서, 상기 혼합물-1을 가열하는 시간은 혼합물이 450 ℃ 이상 도달한 후 30 분 이상 5시간 이하일 수 있다.In the step-2, the heating time of the mixture-1 may be from 30 minutes to 5 hours after the mixture reaches 450 ° C or higher.

상기 단계-2에서, 상기 생성물-1은 상기 클로로아파타이트, 상기 염화 리튬 외에도, 상기 단계-1의 염화 칼슘 중 일부를 미반응 상태로 포함할 수 있고, 상기 단계-1의 염화 칼슘 중 일부를 미반응 상태로 포함할 수 있다.In the step-2, the product-1 may contain, in addition to the chloropatite and the lithium chloride, some of the calcium chloride of the step-1 in an unreacted state, and some of the calcium chloride of the step- Can be included in the reaction state.

상기 단계-2에서, 상기 생성물-1은 리튬 포함 인산염이 염화 칼슘과 80% 이상 반응한 양만큼 염화 리튬을 포함할 수 있다.In Step-2, the product-1 may contain lithium chloride by an amount of the lithium-containing phosphate reacted with calcium chloride in an amount of 80% or more.

상기 단계-2에서, 용기에 담겨진 혼합물-1의 가열을 효율적으로 하기 위해 용기를 box furnace 또는 tunnel furnace에서 가열, 또는 bath 에 안착시켜 용기를 가열하는 방식 등의 가열 방식이 포함될 수 있다.In step-2, a heating method such as heating the container in a box furnace or tunnel furnace, or placing the container in a bath to heat the container to efficiently heat the mixture-1 contained in the container may be included.

상기 단계-2에서, 용기에 담겨진 혼합물-1이 골고루 가열되면서 동시에 반응이 일어날 수 있도록, 가열 중에 혼합물을 교반할 수 있으며, 또는 가열을 일시 중단하고 교반 과정을 거친 후 다시 가열을 지속하는 방식의 공정을 가질 수 있다.In the step-2, the mixture may be stirred during heating so that the mixture-1 contained in the vessel can be heated evenly and simultaneously, or the mixture may be stirred in a manner such that heating is temporarily stopped, stirring is continued, Process.

상기 단계-3에서, 상기 생성물-1에 가하는 물의 양은, 생성물-1 내에 염화 리튬이 물에 용해되었을 때, 리튬 이온의 농도가 10,000 ppm 이상 200,000 ppm 이하게 되게 결정될 수 있다.In the step-3, the amount of water added to the product-1 can be determined so that the concentration of lithium ions becomes 10,000 ppm or more and 200,000 ppm or less when the lithium chloride is dissolved in water in the product-1.

상기 단계-4에서, 여과 과정에서 클로로아파타이트-1에 잔류하는 염화 리튬을 회수하기 위해, 클로로아파타이트-1에 물을 첨가하여 수세한 후 다시 여과함으로써 염화 리튬이 함유된 여과액(이하 여과액-1a)을 수득할 수 있으며, 이 여과액-1a는 상기 여과액 1에 혼합될 수 있으며, 이 과정은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다. 그리고 매번 수세할 때 첨가하는 물의 양은 CAp-1 고체 물질 무게의 0.5배 이상 5배 이하일 수 있다.In Step 4, in order to recover lithium chloride remaining in chloroapatite-1 in the filtration process, water is added to chloroapatite-1, washed with water and filtered again to obtain a filtrate containing lithium chloride (hereinafter referred to as " 1a) can be obtained, and the filtrate-1 a can be mixed with the filtrate 1, and this process can be carried out at least once. And the amount of water added per wash may be 0.5 to 5 times the weight of CAp-1 solids.

상기 단계-4에서, 수용액-1을 증발시켜 염화 리튬 결정을 석출시키고, 고액 분리하여 염화 리튬을 고체로 얻는 방법을 포함할 수 있다.In the step-4, a method may be employed in which lithium chloride crystals are precipitated by evaporating aqueous solution-1 and subjected to solid-liquid separation to obtain lithium chloride as a solid.

상기 단계-4은, 상기 단계-1에서 투입된 염화 칼슘에서 비롯된 상기 수용액-1 중에 존재하는 칼슘 이온을, 수용액-1에 황산을 투입하여 황산 칼슘으로 침전시킨 후 여과하여 제거하는 공정을 포함할 수 있다. 그리고 이때 산성화되는 용액을 중화시키기 위해 수산화 나트륨이나 수산화 칼륨을 첨가하는 공정을 포함할 수 있다.The step 4 may include a step of adding sulfuric acid to the aqueous solution-1 to precipitate calcium ions present in the aqueous solution-1 resulting from the calcium chloride introduced in the step-1 and precipitating the calcium sulfate into calcium sulfate, have. And then adding sodium hydroxide or potassium hydroxide to neutralize the acidified solution.

상기 단계-4은, 상기 단계-1에서 투입된 염화 칼슘에서 비롯된 상기 수용액-1 중에 존재하는 칼슘 이온을, 수용액-1에 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등의 강알칼리를 투입하여 수산화 칼슘으로 침전시킨 후 여과하여 제거하는 공정을 포함할 수 있다.In Step 4, calcium ions present in the aqueous solution-1 originated from the calcium chloride introduced in the step-1 are introduced into the aqueous solution-1 by the addition of strong alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, precipitated with calcium hydroxide, And removing the catalyst.

상기 단계-4은, 상기 단계-1에서 투입된 염화 칼슘에서 비롯된 상기 수용액-1 중에 존재하는 칼슘 이온을, 수용액-1에 탄산 나트륨을 첨가하여 탄산 칼슘을 침전시킨 후 여과하여 제거하는 공정을 포함할 수 있다. 단 첨가되는 양은 탄산칼슘을 우선적으로 침전시킬 수 있는 양에 국한된다.Step 4 includes a step of adding calcium carbonate present in the aqueous solution-1 derived from the calcium chloride introduced in the step-1 to sodium carbonate in the aqueous solution-1 to precipitate calcium carbonate, followed by filtration . The amount added is limited to the amount that calcium carbonate can preferentially precipitate.

상기 단계-4는, 여과 후에 얻어지는 CAp-1에 황산을 첨가하여 반응시킴으로써 불용성 석고와 수용성 인산을 얻을 수 있으며, 이를 고액 분리함으로써 석고와 인산용액을 얻는 과정을 포함할 수 있다. 그리고 상기 분리된 석고를 물로 수세함으로써 석고에 잔류하는 인산을 회수하는 과정을 더 포함할 수 있다.Step-4 may include a step of adding insoluble gypsum and water-soluble phosphoric acid by adding sulfuric acid to CAp-1 obtained after filtration and then subjecting it to solid-liquid separation to obtain a gypsum and phosphoric acid solution. And recovering phosphoric acid remaining in the gypsum by washing the separated gypsum with water.

본 발명의 다른 일 구현예는, 염화 리튬 수용액을 준비하는 단계; 상기 염화 리튬 수용액에 탄산 나트륨을 투입하여 탄산 리튬을 침전시키고, 이를 여과하여 고체 탄산리튬(이하 탄산리튬-1)과 여과액(이하 여과액-2)을 수득하는 단계 (이하 단계-5);를 포함하고, 상기 염화 리튬 수용액 내 리튬 이온의 농도는 10,000ppm 이상인 것인 탄산 리튬의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention is a method for preparing a lithium salt, comprising: preparing an aqueous lithium chloride solution; Sodium carbonate is added to the lithium chloride aqueous solution to precipitate lithium carbonate and filtrate to obtain solid lithium carbonate (hereinafter referred to as lithium carbonate-1) and a filtrate (hereinafter referred to as filtrate-2); Wherein the concentration of lithium ions in the lithium chloride aqueous solution is 10,000 ppm or more.

상기 단계-5의 염화 리튬 수용액을 준비하는 단계;에서, 상기 염화 리튬 수용액은 상기 본 발명의 일 구현예의 염화 리튬 수용액의 제조 방법으로부터 제조된 것일 수 있다.In preparing the lithium chloride aqueous solution of step 5, the lithium chloride aqueous solution may be prepared from the lithium chloride aqueous solution of the embodiment of the present invention.

상기 단계-5에서, 수득된 탄산리튬-1을 수세하여 여과하는 공정이 포함될 수 있으며, 수세 후 얻어지는 여과액-2a는 상기 여과액-2에 합류될 수 있으며, 상기 수세는 적어도 1회 이상 수행될 수 있다.In step 5, the obtained lithium carbonate-1 may be washed with water and filtered. The filtrate-2a obtained after washing with water may be combined with the filtrate-2, and the washing may be performed at least once .

상기 단계-5는, 여과액-2 내에 있는 잔류 리튬 이온을 회수하기 위해, 상기 여과액-2에 인 공급 물질을 투입하여 인산리튬이 석출되게 하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.Step 5 may further include the step of injecting a phosphorus supply material into the filtrate-2 to recover lithium phosphate to recover residual lithium ions in the filtrate-2.

상기 단계-5에서, 상기 염화 리튬 수용액 내 리튬 이온과, 투입되는 탄산 나트륨 내 나트륨 이온의 몰 비(리튬 이온 : 나트륨 이온)가 1:0.8 내지 1:1.2가 되는 양으로 투입되는 것일 수 있다.In the step 5, the molar ratio of lithium ions in the lithium chloride aqueous solution to sodium ions in the sodium carbonate introduced (lithium ion: sodium ion) may be 1: 0.8 to 1: 1.2.

상기 단계-5에서 상기 염화 리튬 수용액에 탄산 나트륨을 투입하여, 탄산 리튬을 침전시키는 반응의 온도는 20℃ 이상 및 100℃ 이하인 것일 수 있다.In step 5, the temperature of the reaction of introducing sodium carbonate into the lithium chloride aqueous solution to precipitate lithium carbonate may be 20 ° C or higher and 100 ° C or lower.

본 발명의 일 구현예에 따른 염화 리튬 수용액의 제조 방법에 의하면, 빠른 시간 안에 리튬 이온의 농도가 10,000ppm 이상, 높게는 60,000 ppm 이상의 고농도의 염화 리튬 수용액의 제조가 가능하다. 이에, 후속 공정으로 탄산 리튬을 제조하기 전에, 염화 리튬 수용액의 농축에 요구되는 증발에너지의 양이 감소되며, 한 처리 단위 안에서 훨씬 많은 양의 염화 리튬 수용액을 얻을 수 있어, 경제성이 획기적으로 향상될 수 있다. According to the method for producing an aqueous solution of lithium chloride according to an embodiment of the present invention, it is possible to produce a lithium chloride aqueous solution having a lithium ion concentration of 10,000 ppm or more and a high concentration of 60,000 ppm or more in a short period of time. Thus, before the production of lithium carbonate in the subsequent step, the amount of evaporation energy required for concentration of the lithium chloride aqueous solution is reduced, and a much larger amount of lithium chloride aqueous solution can be obtained in one treatment unit, thereby remarkably improving the economical efficiency .

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 염화 리튬 수용액의 제조 방법은, 전(全) 공정에서 산처리 과정을 포함하지 않기 때문에, 친환경적인 제조 방법이다.Further, the method for producing an aqueous solution of lithium chloride according to an embodiment of the present invention is an environmentally friendly manufacturing method since it does not include an acid treatment step in the whole process.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 탄산 리튬의 제조 방법에 의하면, 친환경적이며, 간단한 공정으로 경제성 있게 탄산 리튬을 제조할 수 있다.In addition, according to the method for producing lithium carbonate according to an embodiment of the present invention, lithium carbonate can be produced economically and economically by a simple process.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 공정도이다. 1 is a process diagram 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.

도 1은, 본 발명의 일 구현예에 따른 염화 리튬 수용액의 제조 방법 및 탄산 리튬의 제조 방법의 개략적인 구성도이다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니고, 통상의 기술자의 입장에서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of a method for producing lithium chloride aqueous solution and a method for producing lithium carbonate according to an embodiment of the present invention. FIG. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention.

이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 염화 리튬 수용액의 제조 방법 및 탄산 리튬 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for producing lithium chloride aqueous solution and a method for producing lithium carbonate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

[염화 리튬 수용액의 제조 방법][Method for producing lithium chloride aqueous solution]

본 발명의 일 구현예는 리튬을 포함하는 인산염과, 염화 칼슘을 균일 혼합하여 혼합물(이하 혼합물-1)을 만드는 단계(이하 단계-1); 및 상기 혼합물 1을 450 ℃ 이상 고온 가열하여, 클로로 아파타이트 (Chloroapatite)와 염화 리튬이 혼합된 생성물(이하 생성물-1)을 만드는 단계(이하 단계-2); 및 상기 생성물에 물을 가하여 난용성 클로로 아파타이트(Chloroapatite, CAp)와 수용성 염화 리튬의 혼합물인 슬러리 (이하 슬러리-1)을 얻는 단계(이하 단계-3); 및 상기 슬러리-1을 고액 분리하여 클로로 아파타이트(이하 CAp-1)와 염화 리튬 수용액(이하 수용액-1)을 수득하는 단계 (이하 단계-4);를 포함하는 염화 리튬 수용액의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a method for preparing a mixture (hereinafter referred to as " mixture-1 ") (hereinafter referred to as step-1) by uniformly mixing calcium phosphate with lithium phosphate. And a step (hereinafter referred to as step 2) of heating the mixture 1 at a temperature of 450 ° C or higher to prepare a product (hereinafter referred to as product-1) in which chloroapatite and lithium chloride are mixed; And adding water to the product to obtain a slurry (hereinafter referred to as slurry-1) which is a mixture of weakly soluble chloroapatite (CAp) and water-soluble lithium chloride (hereinafter referred to as step 3); And a step (hereinafter referred to as step 4) of obtaining aqueous solution of lithium chloride (hereinafter referred to as aqueous solution-1) of chloropatite (hereinafter referred to as CAp-1) and slurry-1 by solid-liquid separation .

이러한 방법은, 별도의 산 처리 없이 고농도의 염화 리튬 수용액을 제조할 수 있는 방법이다. 또한, 전술한 본 발명의 일 구현예에 따른 염화 리튬의 제조 방법은 반응 속도가 기존 공정에 비해 개선될 수 있다. This method is a method capable of producing a lithium chloride aqueous solution at a high concentration without any additional acid treatment. In addition, in the method for producing lithium chloride according to one embodiment of the present invention, the reaction rate can be improved as compared with the conventional process.

상기 인산 리튬과 염화 칼슘의 고온에서의 반응을 통해 물에 대해 난용성 물질인 CAp 와 수용성인 LiCl을 생성시키며, 구체적으로 하기 반응식-1에 의해 진행될 수 있다.Through the reaction of lithium phosphate and calcium chloride at a high temperature, CAp, which is a poorly soluble substance, and LiCl, which is water soluble, are produced.

[반응식-1] [Reaction Scheme-1]

3Li3PO4 + 5CaCl2 → Ca5(PO4)3Cl + 9LiCl3Li 3 PO 4 + 5 CaCl 2 ? Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl + 9 LiCl

상기 반응식-1은 열역학적으로 자유에너지가 감소하는 반응이어서 왼쪽의 반응물이 오른쪽의 생성물로 반응이 일어나지만, 활성화 에너지가 필요하기 때문에 최소한 450 ℃ 이상의 온도에서 그 반응이 활발하게 일어난다.Reaction formula-1 is a reaction in which the free energy is thermodynamically reduced, so that the reaction on the left reacts with the product on the right, but the reaction is actively performed at a temperature of at least 450 ° C because of the activation energy.

상기 반응식-1은 반응물은 모두가 고체 상태이나, 450 ℃ 이상에서는 인산 리튬과 염화 칼슘이 접촉하는 부위에서 반응식-1의 반응이 일어나기 시작하며, 이때 두 분자의 염화 리튬과 한 분자의 염화 칼슘 조성에서 융점이 475 ℃인 공정(eutectic) 조성의 물질이 만들어지기 때문에 반응식-1은 반응속도가 빠르게 진행된다.In Reaction Equation-1, all of the reactants are in a solid state. At 450 ° C or higher, the reaction of Reaction Formula-1 starts to occur at a site where lithium phosphate and calcium chloride are in contact with each other. The reaction rate is fast because of the eutectic composition having a melting point of 475 ° C.

상기 반응식-1의 반응은 1회에 생산할 수 있는 양을 크게 하기 위해, 일 예를 들면 혼합물-1을 1 m3 이상 용적의 용기에 반응물을 넣고 가열 단계에 진입할 수 있다. 이때, 가열하는 방법은 산업적으로 일반화된 box furnace, tunnel furnace에서 가열로 이루어질 수 있으며, 용기에 전달된 열이 혼합물에 빠르게 전달되게 하기 위해서, 가열 중에 혼합물을 교반하거나 또는 가열을 일시 중단하고 가열기에서 꺼낸 후 혼합물을 일시 교반하고 나서 다시 가열기에 투입하는 등, 여러가지 방법에 의해 가열과 반응을 촉진시킬 수 있다. 이렇게 교반을 병행하면서 가열하는 것은 두가지 효과가 있다. 첫번째는 용기 내부에 있는 혼합물-1의 승온 속도를 빠르게 할 수 있으며 전체를 균일하게 승온시키는 작용을 한다. 두번째는 반응식-1의 반응이 진행되는 동안에, 전술한 바와 같이 융점 475 ℃의 공정조성 물질이 액적을 형성할 수 있는데, 이 물질이 미 반응 물질과 접촉함으로써 반응 속도를 더 빠르게 촉진하는 작용을 한다. In order to increase the amount of the reaction of formula (1) to be produced at a time, for example, Mixture-1 may be introduced into the heating step by adding the reactant into a container having a volume of 1 m 3 or more. At this time, the heating method may be performed by heating in an industrialized box furnace or tunnel furnace. In order to transfer the heat transferred to the container to the mixture rapidly, the mixture is stirred during heating or the heating is temporarily stopped, Heating and reaction can be promoted by various methods such as stirring and stirring the mixture, and then feeding it into a heater. Heating in parallel with stirring has two effects. First, it can accelerate the rate of temperature rise of Mixture-1 inside the vessel and it acts to raise the temperature uniformly. Secondly, during the reaction of Scheme-1, as described above, a process-forming material having a melting point of 475 DEG C may form droplets, which act to accelerate the reaction rate more rapidly by contacting the unreacted material .

본 발명에서는 반응식-1을 촉진시키기 위한 혼합물-1의 가열온도를 450 ℃ 이상 850 ℃ 이하로 제한한다. 450 ℃ 이하이면 반응식-1의 activation energy가 극복되지 않기 때문에 반응이 아주 지연되므로 최소한 450 ℃ 이상의 온도는 필요하다. 가열온도가 850 ℃ 이상이면, 반응식-1의 생성물인 염화 리튬의 증발이 일어나기 시작하여 증기로 손실되기 때문이다. 반응식-1은 온도가 높을수록 반응이 빨라지지만, 염화 리튬의 증발 손실을 억제하기 위해 최고온도를 850 ℃로 제한한다.In the present invention, the heating temperature of the mixture-1 for promoting the reaction formula-1 is limited to 450 ° C or more and 850 ° C or less. If the temperature is below 450 ° C, the reaction is delayed because the activation energy of Scheme-1 can not be overcome. Therefore, a temperature of at least 450 ° C is required. If the heating temperature is 850 DEG C or higher, evaporation of lithium chloride, which is a product of reaction formula-1, starts to occur and is lost as vapor. Reaction formula-1 shows that the higher the temperature, the faster the reaction, but the maximum temperature is limited to 850 ° C to suppress the evaporation loss of lithium chloride.

상기 반응식-1에 걸리는 시간은 상기 리튬을 포함하는 인산염과 염화 칼슘의 혼합성 정도에 영향을 크게 받는다. 이에, 혼합물-1을 가열하는 시간은 이후의 공정 시간과 어울릴 수 있게 조절할 수 있으며, 혼합물이 450 ℃ 이상 도달한 후 30 분 이상 5시간 이하의 범위에서 조절할 수 있다. 그러나 이것은 꼭 이 범위에 국한되어 있는 것은 아니며, 리튬의 실수율과 가열 에너지, 생산성 등을 고려해서 더 짧게 할 수도 있고 더 길게 할 수도 있다.The time required for the reaction formula-1 is greatly influenced by the degree of mixing of the lithium-containing phosphate and calcium chloride. Thus, the time for heating the mixture-1 can be adjusted to match the subsequent process time, and can be adjusted within a range of 30 minutes to 5 hours after the mixture reaches 450 DEG C or higher. However, this is not necessarily limited to this range, and it may be made shorter or longer considering the rate of occurrence of lithium, the heating energy, and the productivity.

상기 반응식-1이 원할하게 일어나기 위해서는 리튬 함유 인산염과 염화 칼슘을 입자 단위로 잘 섞는 것이 요망된다. 리튬 함유 인산염이 고운 분말 상태이면 분말 상태의 염화 칼슘과 섞어 혼합기에서 충분한 시간 동안 혼합하여 사용할 수 있으며, 리튬 함유 인산염이 filter cake와 같이 소량의 물을 머금고 있으면 인산염 무게의 1 내지 3배의 물을 첨가하여 염화 칼슘과 혼합시킨다. 혼합기는 인산염이 미소한 입자 상태로 분리될 때가지 가동한다. 만일 물이 충분하지 않으면 filter cake가 풀어지지 않아 혼합되지 않으며, 물이 3배 이상을 넘으면 혼합에는 유리하지만 혼합물-1에 있는 물이 가열로 안에서 증발되는데 많은 시간이 소요되며 에너지 투입량이 많아져서 경제성을 훼손한다.In order for Reaction Equation (1) to occur smoothly, it is desirable to mix lithium-containing phosphate with calcium chloride in a particle-by-particle basis. If the lithium-containing phosphate is in a fine powder state, it may be mixed with calcium chloride in a powder form and mixed for a sufficient time in a mixer. If the lithium-containing phosphate is faded with a small amount of water such as a filter cake, water Is added and mixed with calcium chloride. The mixer runs until the phosphate is separated into minute particles. If the water is insufficient, the filter cake is not melted and mixed. If the water is more than 3 times, the mixture is advantageous. However, since the water in the mixture-1 evaporates in the heating furnace and the energy input is increased, .

상기 반응식-1은 반응물과 생성물 사이에서 열역학적 에너지 상태에 따라 반응의 양이 결정된다. 반응물에는 여러 인산 리튬과 염화 칼슘 이외의 성분들이 존재하며, 원료의 배합비를 변경할 수 있기 때문에, 열역학적 자유에너지의 값을 한가지 값으로 규정하기 어렵지만, 450 ℃ 이상의 주변온도에서 인산 리튬 중의 리튬은 80% 이상이 염화 리튬으로 전환된다.The reaction equation (1) determines the amount of reaction depending on the thermodynamic energy state between the reactant and the product. It is difficult to define the value of the thermodynamic free energy as one value because the reactant contains components other than lithium phosphate and calcium chloride and can change the compounding ratio of the raw material. However, at an ambient temperature of 450 ° C or higher, Is converted to lithium chloride.

상기 반응식-1에서, 상기 혼합물-1중의 염화 칼슘의 당량은 인산 리튬 몰수의 1.667배이다. 본 특허에서는 염화 칼슘의 바람직한 첨가량은 반응식-1 당량비의 0.7배 이상 1.3배 이하로 제한한다. 염화 칼슘 0.7배 당량비는 인산 리튬 몰수의 1.167배에 해당되는 몰수이며, 1.3배 당량비는 인산 리튬 몰수의 2.167배에 해당되는 몰수이다. 만일 당량비가 0.7배 미만이면 반응 후 염화 칼슘은 대부분 반응에 참여하므로 상기 수용액-1 의 불순물로 작용하는 Ca2 +의 함량이 적어 유리하지만, 반응식-1의 반응율이 낮아져 리튬의 회수율이 낮아지는 단점이 있다. 한편 당량비가 1.3배 이상이면 반응식-1의 반응율은 높아져 염화 리튬의 생성량은 많아지지만, 미 반응한 염화 칼슘이 증가하면서 수용액-1 내의 불순물 Ca2 + 함량이 많아져, 이의 제거 비용이 많아지게 된다.In Equation (1), the equivalent amount of calcium chloride in Mixture-1 is 1.667 times the number of moles of lithium phosphate. In the present patent, the preferable addition amount of calcium chloride is limited to 0.7 times or more and 1.3 times or less the equivalence ratio of the reaction formula-1. The equivalent ratio of calcium chloride 0.7 times is the number of moles corresponding to 1.167 times the number of moles of lithium phosphate, and 1.3 times the equivalent ratio is the number of moles corresponding to 2.167 times the number of moles of lithium phosphate. Disadvantages ten thousand and one equivalent ratio of calcium chloride after the reaction is less than 0.7 times is that the content of Ca 2 +, which acts as impurities in the aqueous solution is less advantageous -1, the scheme -1 reaction rate becomes low, so this decreases the recovery of lithium involved in most responses . The equivalent ratio is not less than 1.3-fold higher in the reaction formula-1 is the reaction rate increases, but the amount of lithium chloride is unreacted becomes the impurity content of Ca 2 + in the aqueous solution of calcium chloride -1 increases with the increase, the cost of its removal becomes more .

상기 반응식-1에서, 반응물질과 생성물질은 모두 염으로써, 물에 용해되었을 때 강산이나 강알칼리에 치우치지 않는다. 불순물의 양에 따라 약산이나 약알칼리의 pH를 보인다.In Scheme-1, both the reactant and the product are salts, which do not deviate to strong acids or strong alkalis when dissolved in water. Depending on the amount of impurities, the pH of the weak acid or weak alkali is shown.

상기 반응식-1의 가열에 의한 반응이 완료된 다음에는 상기 생성물-1에 물을 첨가하여 염화 리튬을 수용액으로 녹여 낸다. 염화 리튬은 용해도가 0~100 ℃의 물 100 cc에 대해서 69~128g으로서 매우 높으며, 리튬 이온으로도 113,000 ~ 210,000 ppm 로 매우 높다. 이에, 첨가되는 물의 양은 원하는 수용액의 농도에 따라 임의로 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이, 생성물-1에 물을 첨가하여 1차 여과해서 수용액-1을 얻고, 고체 CAp-1을 수세하여 수용액-1a를 얻으며,수용액-1a를 다시 수용액-1에 합류시킬 수 있으므로, 최종 수용액-1의 리튬 이온 농도를 고려해서 물의 양을 결정할 수 있다. 고체 CAp-1에는 여과하는 방법에 따라 잔류하는 액체의 무게는 고체 CAp-1의 0.1 내지 0.5배에 상당하므로, 여기에 물을 첨가하여 다시 여과함으로써 액체를 회수하는 것이 바람직하다. 특히 수용액-1의 염화 리튬의 농도가 높아질수록 염화 리튬의 회수율을 높이기 위해서 CAp-1의 수세를 하는 것이 바람직하다. 물의 양을 결정하는 방법은 여러 가지가 있으며, 기존의 방법을 따른다. 다만, 본 발명에서 제시하는 것은, 수세액의 양은 CAp-1 질량의 0.5배 이상 및 5배 이하가 바람직하다. 0.5배 미만일 경우 세척액이 여과 후의 고체에 잔류하는 비율이 높아 리튬이온의 회수율이 낮으며, 5배 초과이면 세척효과와 리튬이온의 회수율은 좋으나 여과액의 농도가 묽어져 이후 공정에서 리튬을 회수하는데 비효율적이다.After completion of the reaction by heating in Reaction Scheme-1, water is added to the product-1 to dissolve lithium chloride in an aqueous solution. Lithium chloride has a very high solubility of 69 to 128 g per 100 cc of water having a solubility of 0 to 100 ° C and a very high lithium ion content of 113,000 to 210,000 ppm. Thus, the amount of water to be added can be arbitrarily determined depending on the concentration of the desired aqueous solution. As described above, water is added to Product-1 to perform primary filtration to obtain aqueous solution-1, and solid CAp-1 is washed with water to obtain aqueous solution-1a and aqueous solution-1a can be added again to aqueous solution- The amount of water can be determined in consideration of the lithium ion concentration of the final aqueous solution-1. The weight of the liquid remaining in the solid CAp-1 depends on the filtration method, which is 0.1 to 0.5 times that of the solid CAp-1. Therefore, it is preferable to recover the liquid by adding water thereto and filtering again. Particularly, as the concentration of lithium chloride in aqueous solution-1 increases, it is preferable to wash CAp-1 with water in order to increase the recovery rate of lithium chloride. There are many ways to determine the amount of water and follow the existing method. However, in the present invention, the amount of the washing liquid is preferably 0.5 times or more and 5 times or less the CAp-1 mass. If it is less than 0.5 times, the recovery rate of the lithium ion is low because the washing liquid remains in the solid after filtration. If it is more than 5 times, the washing effect and the recovery of lithium ion are good, but the concentration of the filtrate becomes thin, It is inefficient.

상기 수용액-1은 전술한 바와 같이, 이론적으로는 리튬 이온의 농도를 용해도 한계까지 얻을 수 있으며, 용이하게 40,000 ppm 이상으로 얻을 수 있다. 수용액-1을 이용해서 염화 리튬의 석출물을 제조하고자 한다면, 용액을 조금만 증발시켜도 염화 리튬의 용해도에 쉽게 도달할 수 있으므로 석출을 용이하게 할 수 있다. 또한 수용액-1에 탄산 나트륨을 투입함으로써 탄산리튬을 침전시키고자 한다면, 굳이 비용이 많이 드는 증발 과정을 거치지 않아도 된다.As described above, the aqueous solution-1 can theoretically obtain the lithium ion concentration up to the solubility limit, and can easily be obtained at 40,000 ppm or more. If a precipitate of lithium chloride is prepared using aqueous solution-1, the solubility of lithium chloride can be easily reached even if the solution is slightly evaporated, so that precipitation can be facilitated. If sodium carbonate is added to aqueous solution-1 to precipitate lithium carbonate, it is not necessary to carry out a costly evaporation process.

한편, 상기 인산 리튬은, 다른 양이온 성분을 같이 포함하는 형태일 수 있다. 예를 들어, 후술할 바와 같이, 상기 인산 리튬 내 리튬이 염수 내 리튬으로부터 유래된 경우, 염수는 리튬과 함께, 칼슘, 마그네슘, 철, 칼륨, 나트륨, 크롬, 납, 또는 카드뮴 등의 양이온을 포함하며, 여기에 인산이온을 함유하는 염, 인산 등의 인 공급 물질을 투입하면 리튬이 인산화되어 인산 리튬의 형태로 석출될 수 있다. On the other hand, the lithium phosphate may be in a form including other cation components. For example, when lithium in the lithium phosphate is derived from lithium in brine, the brine may contain cations such as calcium, magnesium, iron, potassium, sodium, chromium, lead, or cadmium in combination with lithium When a phosphorus-containing phosphorus-containing phosphorus-containing phosphorus-containing feed material is added thereto, lithium may be phosphorylated and precipitated in the form of lithium phosphate.

여기서, 인산 리튬은 물에 대한 용해도가 낮은 물질(~0.39g/L)이며, 상기 인산화 공정에서 슬러리의 형태로 추출될 수 있다. 이처럼 인산 리튬을 추출할 때 리튬 외 양이온은 불순물이 되며, 상기 인산화 공정 전, 후, 또는 전후 모두에 당업계에 일반적으로 알려진 방식으로 불순물 제거를 실시할 수 있다. Here, lithium phosphate is a substance having a low solubility in water (~ 0.39 g / L) and can be extracted in the form of a slurry in the phosphorylation process. When lithium phosphate is extracted in this way, the lithium cation becomes an impurity, and impurity removal can be performed before, after, or both before and after the phosphorylation step in a manner generally known in the art.

또한, 상기 인산 리튬 슬러리를 열 또는 자연 건조하면 건조된 인산 리튬(lithium phosphate) 분말 형태로 얻어지고, 상기 인산 리튬 슬러리를 여과하면 필터 케이크(filter cake) 상태의 인산 리튬(lithium phosphate)이 얻어진다.When the lithium phosphate slurry is heated or naturally dried to obtain dried lithium phosphate powder, the lithium phosphate slurry is filtered to obtain lithium phosphate in a filter cake state .

다만, 불순물 제거 공정을 실시하지 않거나, 불순물 제거 공정을 실시하더라도 불가피하게, 앞서 언급한 바와 같이 인산 리튬에 양이온 불순물이 일부 포함될 수 있다.However, even if the impurity removal step is not performed or the impurity removal step is carried out, the lithium phosphate may inevitably contain some cationic impurities as mentioned above.

[염화 리튬 수용액 내 미반응 칼슘 이온의 제거][Removal of Unreacted Calcium Ion in Lithium Chloride Aqueous Solution]

도 1에 도시하지는 않았지만, 상기 염화 리튬 수용액의 제조 방법에 따라 제조된 염화 리튬 수용액인 수용액-1을 실제 용도로 사용하기 위해서는 수용액-1 내에 잔류하는 미반응 칼슘 이온을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.Although not shown in FIG. 1, in order to use aqueous solution-1, which is an aqueous solution of lithium chloride prepared according to the above-described method for producing lithium chloride aqueous solution, as an actual use, it further includes a step of removing unreacted calcium ions remaining in aqueous solution- .

상기 수용액-1에는 전술한 바와 같이, 상기 혼합물-1에 존재하는 염화 칼슘이 반응식-1에서 완전히 반응하지 못하고 잔류하는 경우에, 수용액-1에 Ca2 + 이온이 다량 존재할 수 있다. 이 수용액-1을 증발시켜 염화 리튬을 석출시킴으로써 고체의 염화 리튬을 얻고자 할 때는 Ca2 + 성분이 염화 리튬 석출물에 혼입되어 염화 리튬의 순도를 떨어뜨린다. 또한 이 수용액-1에 탄산 나트륨을 첨가하여 고체의 탄산 리튬을 얻고자 할 때는, 탄산 리튬보다 우선적으로 탄산 칼슘이 석출되어 탄산 리튬에 혼입됨으로써 탄산 리튬의 순도를 떨어뜨리게 된다. 이를 억제하기 위해 본 발명에서는 세가지의 방법으로 Ca2 + 이온을 석출시켜 수용액-1로부터 여과 제거하는 방법을 제공한다.As described above, when the calcium chloride present in the mixture-1 does not completely react in the reaction formula-1 and remains in the aqueous solution-1, a large amount of Ca 2 + ions may be present in the aqueous solution-1. When this lithium-chloride is precipitated by evaporating the aqueous solution-1 to obtain solid lithium chloride, the Ca 2 + component is incorporated into the lithium chloride precipitate and the purity of the lithium chloride is lowered. When sodium carbonate is added to the aqueous solution-1 to obtain solid lithium carbonate, calcium carbonate precipitates preferentially to lithium carbonate and is mixed with lithium carbonate to lower the purity of lithium carbonate. In order to suppress this, the present invention provides a method for separating Ca 2 + ions from the aqueous solution-1 by filtration by three methods.

상기 수용액-1에서 Ca2 + 이온을 제거하는 첫번째는 방법은 반응식-2와 같이 수용액에 황산을 첨가하여 Ca2+를 석고(gypsum)으로 침전시키는 방법을 제공한다.First removing the Ca 2 + ion in the aqueous solution is -1 method provides a method of precipitation with plaster (gypsum) the Ca 2+ was added to the sulfuric acid aqueous solution as shown in Reaction Scheme-2.

[반응식-2][Reaction Scheme-2]

Ca2 + (aq) + H2SO4(aq) + 2H2O → CaSO4·2H2O(S) + 2H+ Ca 2 + (aq) + H 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O? CaSO 4 .2H 2 O (S) + 2H +

침전물 CaSO4·2H2O 는 물에 대한 용해도가 0.2 g/100cc-water 수준이므로 거의 대부분의 Ca2 + 이온은 석출 제거된다. 그러나, 이때 용액이 산성으로 되어 있으므로 반응용기의 부식 등을 억제하고 환경 친화적으로 하기 위해서 NaOH, KOH와 같은 알칼리로 용액으로 중화시키는 방법을 제시한다.Precipitate CaSO 4 · 2H 2 O Almost all of the Ca 2 + ions are precipitated out because the solubility in water is about 0.2 g / 100 cc-water. However, since the solution is acidic at this time, a method of neutralizing the reaction vessel with a solution with an alkali such as NaOH or KOH is proposed in order to suppress the corrosion of the reaction vessel and to make it environmentally friendly.

본 발명에서는 상기 수용액-1에서 Ca2 + 이온을 제거하는 두번째 방법으로 수용액-1에 NaOH, KOH와 같은 1족 계통의 알칼리를 첨가하는 방법을 제공한다. pH가 상승하면 Ca(OH)2의 용해도가 급격히 감소하여 pH 13에서는 0.008 mol의 용해도이며, 0.06 g/100cc-water의 낮은 용해도를 갖는다. 이에 대부분의 Ca2 +는 Ca(OH)2로 석출되어 제거될 수 있다.The present invention provides a method of adding the alkali in the Group 1 system, such as NaOH, KOH in the aqueous solution to an aqueous solution -1 -1 The second method of removing the Ca 2 + ions. As the pH rises, the solubility of Ca (OH) 2 decreases sharply, with a solubility of 0.008 mol at pH 13 and a low solubility of 0.06 g / 100 cc-water. Most of Ca 2 + is precipitated as Ca (OH) 2 and can be removed.

본 발명에서는 상기 수용액-1에서 Ca2 + 이온을 제거하는 세번째 방법으로 탄산 나트륨을 Ca2 +의 당량비에 맞게 투입하는 방법을 제공한다. 탄산 칼슘은 탄산 리튬에 비해 화학적으로 훨씬 안정하여 우선적으로 침전된다. 탄산 음이온 CO3 2-는 반응식-3에 이해 Ca2 + 이온을 대부분 CaCO3로 석출시킨다.In the present invention, as a third method for removing Ca 2 + ions in the aqueous solution-1, there is provided a method of adding sodium carbonate to the equivalent ratio of Ca 2 + . Calcium carbonate is chemically more stable than lithium carbonate and precipitates preferentially. Carbonic anion CO 3 2- most of the Ca 2 + ions are precipitated as CaCO 3 in the reaction formula-3.

[반응식-3][Reaction Scheme-3]

Ca2 + (aq) + Na2CO3 (aq) → CaCO3 (S) + 2Na+ Ca 2 + (aq) + Na 2 CO 3 (aq) → CaCO 3 (S) + 2 Na +

침전물 CaCO3는 물에 대한 용해도가 0.0007 g/100cc-water로 아주 낮기 때문에, 용액중에 존재하는 Ca2 +의 몰 수만큼 탄산나트륨을 투입하면 거의 대부분의 Ca2 + 이온을 제거할 수 있다.Since the solubility of CaCO 3 in water is very low at 0.0007 g / 100 cc-water, almost all the Ca 2 + ions can be removed by adding sodium carbonate as much as the mole number of Ca 2 + present in the solution.

이렇게, 상기의 세가지 방법으로 수용액-1 내의 Ca2 + 이온을 제거함으로써, 이후에 탄산나트륨을 투입하여 탄산 리튬을 석출시킬 때, 탄산칼슘이 불순물로 혼입되지 않게 하는 효과를 얻을 수 있다.Thus, by removing the Ca 2 + ions in the aqueous solution-1 by the above three methods, when sodium carbonate is subsequently added to precipitate lithium carbonate, calcium carbonate can be prevented from being mixed with impurities.

[인산의 회수 방법][Recovery method of phosphoric acid]

본 발명에서는 상기 단계-4에서 얻어지는 CAp-1을 황산과 반응시켜 인산과 석고를 얻는 방법을 제공한다. 반응식-4는 광물 apatite에 황산과 물을 가하여 석고를 얻는 공업적인 방법이다. 본 발명에서는, 상기 단계-4에서 생성되는 생성물로부터 반응식-4에 따라 gypsum과 경제적 가치가 높은 인산을 얻는 방법을 제공한다. 반응식-4와 같이 상기 CAp-1의 당량비에 해당하는 황산과 물을 첨가하고, 반응계의 온도를 인산의 융점인 42.35 ℃ 이상으로 유지함으로써, 반응식-4의 반응을 빠르게 일어나게 할 수 있다. 반응식-4에서 발생하는 HCl(g) 기체는 제거되므로, 반응식-4의 반응이 종결된 후에 물을 추가하여 고액 분리함으로써 경제적 가치가 높은 인산 H3PO4를 회수할 수 있다.In the present invention, there is provided a method of reacting CAp-1 obtained in the step-4 with sulfuric acid to obtain phosphoric acid and gypsum. Equation (4) is an industrial method of obtaining gypsum by adding sulfuric acid and water to the mineral apatite. In the present invention, a method for obtaining gypsum and a phosphoric acid having a high economic value is provided from the product produced in the step-4 according to the reaction formula-4. As shown in Scheme-4, the reaction of Scheme-4 can be rapidly performed by adding sulfuric acid and water corresponding to the equivalent ratio of CAp-1 and maintaining the temperature of the reaction system at 42.35 ° C or higher, which is the melting point of phosphoric acid. Since the HCl (g) gas generated in Scheme-4 is removed, it is possible to recover the economically valuable phosphate H 3 PO 4 by adding water after solid-liquid separation after the reaction of Scheme-4 is terminated.

[반응식-4] [Reaction Scheme 4]

Ca5(PO4)3Cl + 5 H2SO4 + 10 H2O → 3H3PO4 + 5CaSO4·2H2O(S) + HCl(g) Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl + 5 H 2 SO 4 + 10 H 2 O? 3 H 3 PO 4 + 5 CaSO 4 .2H 2 O (S )

[탄산 리튬의 제조 방법][Production method of lithium carbonate]

본 발명의 다른 일 구현예는, 염화 리튬 수용액을 준비하는 단계; 및 상기 염화 리튬 수용액에 탄산 나트륨을 투입하여, 탄산 리튬을 침전시키고 이를 여과하여 고체 탄산리튬(이하 탄산리튬-1)과 여과액(이하 여과액-2)을 수득하는 단계(이하 단계-5); 를 포함하고, 상기 염화 리튬 수용액 내 리튬 이온의 농도는 10,000ppm 이상인 것인 탄산 리튬의 제조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention is a method for preparing a lithium salt, comprising: preparing an aqueous lithium chloride solution; And adding sodium carbonate to the lithium chloride aqueous solution to precipitate lithium carbonate and filtrate it to obtain solid lithium carbonate (hereinafter referred to as lithium carbonate-1) and a filtrate (hereinafter referred to as filtrate-2) ; Wherein the concentration of lithium ions in the lithium chloride aqueous solution is 10,000 ppm or more.

리튬 이온의 농도가 10,000ppm 이상인 고농도의 염화 리튬 수용액으로부터, 염화 리튬과 탄산 나트륨의 반응을 통해 탄산 리튬을 석출시킬 수 있다. 이에, 염화 리튬 수용액을 추가적으로 농축 시켜 고농도화 시킬 필요가 없어, 경제적으로 탄산 리튬을 제조할 수 있다.Lithium carbonate can be precipitated from a lithium chloride aqueous solution having a lithium ion concentration of 10,000 ppm or more at a high concentration through the reaction of lithium chloride and sodium carbonate. Therefore, there is no need to further concentrate the lithium chloride aqueous solution to increase the concentration thereof, and thus lithium carbonate can be economically produced.

상기 탄산나트륨의 원료로 소다회(soda ash)를 사용할 수 있다. 소다회는 약 98% 이상이 탄산나트륨으로 이루어진 물질로, 탄산나트륨의 원료로 사용될 수 있다. 다만, 탄산나트륨의 원료로 사용 가능한 다른 물질의 사용이 가능함은 물론이며, 이에 한정하는 것은 아니다.Soda ash may be used as a raw material of the sodium carbonate. Soda ash is about 98% or more of sodium carbonate and can be used as a raw material for sodium carbonate. However, it should be understood that other materials usable as a raw material of sodium carbonate may be used, but the present invention is not limited thereto.

고체 상태의 탄산원료를 이용하여 리튬 양이온과의 반응을 통해 탄산 리튬을 석출시킴으로써, 종래 CO2 가스를 사용하는 탄산 리튬의 제조방법과 비교하여, 고압용기의 사용이 불필요하게 된다. 이에, 설비가 보다 컴팩트(compact)해 질 수 있다. 이에, 공정 비용이 획기적으로 절감될 수 있다. 또한, 상기 염화 리튬 수용액 제조 방법에서와 같이 추가적인 탄산 리튬 제조 단계에서도 산 또는 염기 등의 시료를 사용하지 않기 때문에 설비의 부식을 최소화하고, 환경오염을 방지할 수 있다.The use of a high-pressure vessel becomes unnecessary compared with a conventional method of producing lithium carbonate using CO 2 gas by precipitating lithium carbonate through reaction with lithium cations using a solid carbonate raw material. Thus, the facility can be made more compact. Therefore, the process cost can be remarkably reduced. In addition, as in the above-mentioned lithium chloride aqueous solution production method, since no acid or base sample is used even in the additional lithium carbonate production step, corrosion of equipment can be minimized and environmental pollution can be prevented.

상기 탄산 나트륨은, 상기 염화 리튬 수용액 내 리튬 이온과, 투입되는 탄산나트륨의 나트륨 이온의 몰 비(리튬 이온 : 나트륨 이온)가 1:0.8 내지 1:1.2가 되는 양으로 투입되는 것일 수 있다. 탄산 나트륨의 투입량이 너무 적은 경우 탄산 리튬이 충분히 석출되지 않아 리튬의 회수율이 감소할 수 있고, 너무 많은 경우 탄산 리튬의 석출량은 증가하지만 탄산나트륨의 약품 비용이 증가하는 문제가 발생할 수 있다. 보다 구체적으로는 1:0.9 내지 1:1.1이 되는 양으로 투입되는 것일 수 있다.The sodium carbonate may be added in such an amount that the molar ratio (lithium ion: sodium ion) of the lithium ion in the lithium chloride aqueous solution to the sodium ion of the sodium carbonate is 1: 0.8 to 1: 1.2. If the amount of sodium carbonate is too small, lithium carbonate may not sufficiently precipitate and the recovery rate of lithium may be decreased. If too much, the amount of precipitated lithium carbonate may increase, but the cost of sodium carbonate may increase. More specifically in an amount of 1: 0.9 to 1: 1.1.

또한, 상기 염화 리튬 수용액에 탄산 나트륨을 투입하여, 탄산 리튬 및 여액을 수득하는 단계의 반응 온도는, 20℃ 이상 및 100℃ 이하인 것일 수 있다. 염화 리튬 수용액에 탄산나트륨을 첨가하면 탄산 리튬이 석출되면서 발열반응을 일으켜 용액의 온도가 상승하기 때문에 반응온도는 20 ℃ 이상 및 100 ℃ 이하가 된다. 반응 온도가 너무 낮은 경우 탄산 리튬의 용해도가 증가하여 리튬의 회수율이 감소하며, 반응 온도가 너무 높으면 탄산 리튬의 용해도가 감소하여 리튬의 회수율은 증가하기는 하나, 온도 상승에 필요한 에너지 비용의 증가와 여과장치의 유지보수가 어려워질 수 있다. 탄산리튬의 물에 대한 용해도는 20 ℃에서 0.018 g/100cc-water이며, 100 ℃ 에서는 0.010 g/100cc-water이며, Li+ 이온의 농도로는 각각 1,249 ppm과 676 ppm 이다. The reaction temperature of the step of adding sodium carbonate to the lithium chloride aqueous solution to obtain the lithium carbonate and the filtrate may be 20 ° C or higher and 100 ° C or lower. When sodium carbonate is added to the aqueous solution of lithium chloride, lithium carbonate precipitates and exothermic reaction is caused to raise the temperature of the solution, so that the reaction temperature is not lower than 20 ° C and not higher than 100 ° C. If the reaction temperature is too low, the solubility of lithium carbonate increases and the recovery rate of lithium decreases. If the reaction temperature is too high, the solubility of lithium carbonate decreases and the recovery rate of lithium increases. However, Maintenance of the filtration apparatus may become difficult. Solubility of lithium carbonate in water is 20 ℃ 0.018 g / 100cc-water , and the 100 ℃ 0.010 g / 100cc-water , the concentration of Li + ions are respectively 1,249 ppm and 676 ppm.

이 때, 상기 단계-5에서, 여과시의 온도는 15℃ 이상 및 95℃ 이하인 것일 수 있다. 온도 범위를 이와 같이 한정한 것은 온도가 15℃보다 낮으면 슬러리의 점도가 높아져 여과가 순탄하지 않으며, 온도가 95 ℃보다 높으면 에너지 투입비용의 상승과 여과설비의 운영에 어려움이 있기 때문이다.At this time, in step-5, the temperature at the time of filtration may be 15 ° C or higher and 95 ° C or lower. The reason for limiting the temperature range in this way is that if the temperature is lower than 15 ° C, the viscosity of the slurry becomes higher and the filtration is not smooth. If the temperature is higher than 95 ° C, the energy input cost increases and the filtration equipment is difficult to operate.

또한, 여과된 탄산 리튬을 포함하는 필터 케이크 내에는 수용액 상태의 염화나트륨 등의 불순물이 존재할 수 있다. 이에, 이를 제거하기 위해 용매로서 물을 첨가하여 세척한 후, 다시 여과하는 고액분리 단계를 거쳐 불순물이 제거된 탄산 리튬을 수득할 수 있다. 세척 및 고액 분리는 적어도 1회 이상 수행될 수 있으며, 불순물의 함량이 원하는 수준으로 낮아질 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.In addition, impurities such as sodium chloride in the aqueous solution state may be present in the filter cake containing the filtered lithium carbonate. In order to remove this, lithium carbonate in which impurities are removed can be obtained through a solid-liquid separation step in which water is added as a solvent and washed and then filtered again. Washing and solid-liquid separation can be performed at least once or more and can be repeatedly carried out until the content of impurities is reduced to a desired level.

또는, 상기 수득된 여액들에는 리튬 이온이 용해되어 있으므로, 이들에 인산이온을 함유하는 염이나 인산을 첨가함으로써 인산 리튬으로 회수할 수 있으며, 이렇게 회수된 인산 리튬 함유 용액은 재차 여과와 세척을 거쳐 불순물을 제거한 뒤, 인산 리튬 원료로 재활용될 수 있다.Alternatively, since lithium ions are dissolved in the obtained filtrates, they can be recovered as lithium phosphate by adding a salt containing phosphoric acid ions or phosphoric acid, and the recovered lithium phosphate-containing solution is again subjected to filtration and washing After removing the impurities, they can be recycled as lithium phosphate material.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the following examples are only a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example

리튬의 초기 총량은 4 kg이 되도록, 분말 상태의 인산 리튬과 염화 칼슘을 상기 반응식-1에 따른 당량비로 준비하였다. Lithium phosphate and calcium chloride in powder form were prepared in an equivalent ratio according to the above reaction formula-1 so that the initial total amount of lithium was 4 kg.

이렇게 준비된 인산 리튬은 22.24kg, 염화 칼슘은 35.53 kg이었으며(염화 칼슘의 양은, 몰수 기준으로 인산 리튬의 1.667배), 이들을 혼합기에 투입하여 두 물질이 잘 혼합되도록 30분간 혼합하였다.The prepared lithium phosphate and calcium chloride were 22.24 kg and 35.53 kg, respectively (the amount of calcium chloride was 1.667 times that of lithium phosphate based on the molar amount), and these were put into a mixer and mixed for 30 minutes so that the two materials were well mixed.

이후, 혼합물을 도가니에 넣고, 650 ℃ 유지된 box furnace에 투입하여 세시간 유지시켰다. 이때, 매 30분마다 furnace에서 도가니를 꺼내어 금속 봉으로 혼합물을 교반시킨 후 다시 장입하곤 하였다.Thereafter, the mixture was placed in a crucible, charged into a box furnace maintained at 650 ° C, and maintained for three hours. At this time, the crucible was taken out of the furnace every 30 minutes, and the mixture was stirred with a metal rod and charged again.

세시간 경과 후 도가니를 furnace에서 꺼내어 1시간 공냉한 다음, 여기에 물을 50 리터를 투입하였으며, 금속 봉으로 잘 교반하였다. After 3 hours, the crucible was taken out from the furnace and air-cooled for 1 hour. Then, 50 liters of water was added thereto, and the mixture was well stirred with a metal rod.

이후에, 슬러리를 65 ℃ 온도에서 필터 프레스(filter press)로 여과하여 여과액-1을 얻었다. 여과액-1의 부피는 89.3 리터, Li의 농도는 34,000 ppm이었다. 이로부터 계산된 Li3PO4가 CaCl2와 반응하여 염화 리튬으로 변환된 반응율은 85 %였다. 다음으로 필터 케이크(filter cake)에는 물을 42.68 리터 투입하여 교반 혼합시킨 후 1회 여과하여 여과액-1a를 얻었다. 여과액-1a를 상기 여과액-1에 혼합한 후의 최종 여과액-1은 132 리터 부피에, 리튬 농도는 25,200 ppm을 얻었다. Thereafter, the slurry was filtered through a filter press at a temperature of 65 캜 to obtain a filtrate-1. The volume of the filtrate-1 was 89.3 liters and the Li concentration was 34,000 ppm. The reaction rate of Li 3 PO 4 calculated from this reaction with CaCl 2 and converted into lithium chloride was 85%. Then, 42.68 liters of water was added to the filter cake, stirred and mixed, and then filtered once to obtain a filtrate-1a. The final filtrate-1 after mixing the filtrate-1-a with the filtrate-1 had a volume of 132 liters and a lithium concentration of 25,200 ppm.

이후, 상기 제1 여과액에 온도를 65 ℃로 하여 탄산나트륨(Na2CO3) 25.40kg을 투입하여 탄산 리튬을 석출시켰다. 이 때, 투입한 탄산나트륨의 양은, 상기 제1 여과액 내 리튬이온과 투입되는 탄산나트륨의 나트륨 이온의 몰비(리튬이온 : 나트륨이온)이 1:1에 해당하는 양이다. 이후, 70℃ 에서 필터 프레싱(filter pressing)하여 고체 상태의 탄산 리튬과 제2 여과액으로 분리하였다. Thereafter, the temperature of the first filtrate was adjusted to 65 ° C, and 25.40 kg of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) was added to precipitate lithium carbonate. At this time, the amount of sodium carbonate added is an amount corresponding to a molar ratio (lithium ion: sodium ion) of lithium ions in the first filtrate to sodium ions of sodium carbonate to be added in a ratio of 1: 1. Thereafter, filter pressing was performed at 70 ° C to separate the solid lithium carbonate and the second filtrate.

이후, 분리된 탄산 리튬은 물 58.07 리터로 세척(washing), 및 재차 필터 프레싱(filter pressing) 하는 작업을 2회 실시하였으며, 이를 건조하여 탄산 리튬 15.61 kg을 제품으로 얻었다. Thereafter, the separated lithium carbonate was washed twice with 58.07 liters of water and again subjected to filter pressing, and dried to obtain 15.61 kg of lithium carbonate.

제품 속에 있는 리튬의 양은 2.93 kg으로서 최초 투입량을 4.0 kg에서 73.2%의 수율에 해당되는 매우 높은 값이었다. The amount of lithium in the product was 2.93 kg, which was a very high value corresponding to a yield of 73.2% at the initial charge of 4.0 kg.

한편, 제2 여과액과 상기 탄산 리튬의 세척(washing)액을 모은 뒤, 여기에 인산나트륨 3.10kg을 투입하여 0.39 kg의 인산 리튬을 회수하였으며, 이것은 처음 투입량 22.24kg의 1.8%에 해당되는 양이었다.On the other hand, after collecting the second filtrate and the washing solution of lithium carbonate, 3.10 kg of sodium phosphate was added thereto to recover 0.39 kg of lithium phosphate, which was 1.8% of the initial amount of 22.24 kg .

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.

Claims (11)

인산리튬과 염화칼슘을 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물을 가열하여 고상 반응에 의해 클로로아파타이트와 염화리튬이 혼합된 생성물을 얻는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
Mixing lithium phosphate and calcium chloride; And
Heating the mixture to obtain a product in which chloroapatite and lithium chloride are mixed by a solid phase reaction;
≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 생성물에 용매를 투입하여 클로로아파타이트와 수용성 염화리튬이 혼합된 슬러리를 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of adding a solvent to the product to obtain a slurry in which chlorapatite and water-soluble lithium chloride are mixed.
제2항에 있어서,
상기 슬러리를 고액 분리하여 클로로아파타이트와 염화리튬 수용액을 얻는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
3. The method of claim 2,
Further comprising the step of solid-liquid separation of the slurry to obtain a chloropatite and an aqueous solution of lithium chloride.
제1항에 있어서,
상기 인산리튬은 건조된 분말 상태이거나, 수분을 함유하는 filter cake 상태이거나, 혹은 인산리튬 중량보다 3배 이하의 물을 함유하도록 물을 첨가한 상태인 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the lithium phosphate is in a dry powder state, in a filter cake state containing water, or in a state in which water is added so as to contain water not more than three times the weight of lithium phosphate.
제1항에 있어서,
상기 혼합물의 가열 온도는 450도~850도인 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heating temperature of the mixture is in the range of 450 to 850 degrees.
제5항에 있어서,
상기 혼합물의 가열 시간은 450도 이상의 온도에서 30분~5시간 이상 유지하는 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the heating time of the mixture is maintained at 450 DEG C or more for 30 minutes to 5 hours or more.
제3항에 있어서,
상기 고액 분리된 클로로아파타이트에 물을 첨가하여 수세한 후 여과하여 얻은 수세액을 상기 염화리튬 수용액에 첨가하는 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
The method of claim 3,
The method for producing lithium chloride according to claim 1, wherein water is added to the solid-liquid separated chloroapatite, and the water washing liquid is washed with water and then added to the lithium chloride aqueous solution.
제3항에 있어서,
상기 염화리튬 수용액을 증발시켜 염화리튬 결정을 석출시키는 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the lithium chloride aqueous solution is evaporated to precipitate lithium chloride crystals.
제3항에 있어서,
상기 염화리튬 수용액에 황산, 수산화나트륨, 수산화칼륨 및 탄산나트륨 중 적어도 1 이상을 투입하여 상기 수용액 내 존재하는 미반응 칼슘을 침전시키는 것을 특징으로 하는 염화리튬 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein at least one of sulfuric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide and sodium carbonate is added to the lithium chloride aqueous solution to precipitate unreacted calcium present in the aqueous solution.
인산리튬과 염화칼슘을 혼합하는 단계;
상기 혼합물을 가열하여 고상 반응에 의해 클로로아파타이트와 염화리튬이 혼합된 생성물을 얻는 단계;
상기 생성물에 용매를 투입하여 클로로아파타이트와 수용성 염화리튬이 혼합된 슬러리를 얻는 단계;
상기 슬러리를 고액 분리하여 클로로아파타이트와 염화리튬 수용액을 얻는 단계; 및
상기 염화리튬 수용액에 탄산나트륨을 투입하여 탄산리튬을 침전시키는 것을 특징으로 하는 탄산리튬 제조방법.
Mixing lithium phosphate and calcium chloride;
Heating the mixture to obtain a product in which chloroapatite and lithium chloride are mixed by a solid phase reaction;
Adding a solvent to the product to obtain a slurry in which chlorapatite and water-soluble lithium chloride are mixed;
Separating the slurry by solid-liquid separation to obtain chloroapatite and lithium chloride aqueous solution; And
Wherein sodium carbonate is added to the lithium chloride aqueous solution to precipitate lithium carbonate.
제10항에 있어서,
상기 탄산리튬을 고액 분리하고 남은 여액에 인산염을 투입하여 인산리튬을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄산리튬 제조방법.

11. The method of claim 10,
Separating the lithium carbonate by solid-liquid separation, and adding phosphate to the remaining filtrate to obtain lithium phosphate.

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