KR20210066418A - Recovery system of lithium compound and recovery method of lithium compound - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a lithium recovery system and a lithium recovery method, and more particularly, to a lithium recovery system and a lithium recovery method capable of recovering metal components from waste lithium batteries at high efficiency in an environmentally-friendly manner by using distilled water through a dry process. The present invention is eco-friendly because only distilled water is used without chemical treatment by strong acid or the like, and the steam used for heat exchange can be reused in a process of washing products obtained after firing, enabling a continuous process and improving recovery efficiency. The lithium recovery system includes a lithium transition metal storage unit, a firing chamber, a first reactor, a second reactor, an evaporator, a selective connection unit, a forced circulation evaporator, and a recirculation transfer line.

Description

리튬 회수 시스템 및 리튬 회수 방법{RECOVERY SYSTEM OF LITHIUM COMPOUND AND RECOVERY METHOD OF LITHIUM COMPOUND}Lithium recovery system and lithium recovery method

본 발명은 리튬 회수 시스템 및 및 리튬 회수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건식공정을 통해 증류수를 이용하여 폐리튬전지 등으로부터 친환경적으로 금속성분을 높은 효율로 회수할 수 있는 리튬 회수 시스템 및 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium recovery system and a lithium recovery method, and more particularly, a lithium recovery system and recovery method capable of environmentally-friendly and high efficiency recovery of metal components from waste lithium batteries using distilled water through a dry process is about

리튬 전지에는 통상 금속 성분으로 리튬을 비롯하여 망간, 코발트, 니켈 등이 포함되어 있으며, 그에 따라 폐리튬전지에서 리튬을 비롯한 금속 성분을 회수하여 재활용하는 것이 중요하다. Lithium batteries usually contain lithium, manganese, cobalt, nickel, etc. as metal components, and accordingly, it is important to recover and recycle metal components including lithium from waste lithium batteries.

이러한 폐리튬전지의 재활용 방법과 관련하여, 종래에는 습식공정을 이용하여 유가금속의 회수가 이루어져왔다. 이러한 습식공정의 경우 환경에 유해한 강산과 같은 유기물이나 약품을 사용하기 때문에 폐기물 용액 발생량이 증가하는 문제가 있고, 폐기물 용액의 처리를 위한 비용이 추가되어 생산 단가가 높아지는 문제가 있었다. 따라서, 친환경적이면서 동시 회수 비용을 낮추면서 회수 효율이 높은 폐리튬전지의 재활용 방법에 대한 시급한 대안이 필요한 상황이다.In relation to the recycling method of such a waste lithium battery, the recovery of valuable metals has been conventionally made using a wet process. In the case of such a wet process, there is a problem in that the amount of waste solution generated increases because organic substances or chemicals such as strong acids that are harmful to the environment are used, and there is a problem in that the cost for processing the waste solution is added and the production cost increases. Therefore, there is an urgent need for an alternative to a recycling method of a waste lithium battery that is environmentally friendly and has a high recovery efficiency while lowering the recovery cost.

일본 공개특허공보 제2013-001990호 (공개일자 : 2013.01.07)Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2013-001990 (published date: 2013.01.07) 일본 공개특허공보 제2012-229481호 (공개일자 : 2012.11.22)Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-229481 (published date: November 22, 2012)

본 발명의 일 목적은 폐리튬 전지 등에서 리튬 등의 금속성분을 친환경적이면서 동시 높은 효율로 회수할 수 있는 리튬 회수 시스템을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a lithium recovery system capable of recovering metal components such as lithium from a waste lithium battery in an environmentally friendly manner and at the same time with high efficiency.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 리튬의 회수 시스템에 적용가능한 리튬 회수 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lithium recovery method applicable to the lithium recovery system as described above.

본 발명의 일 목적을 위한 리튬 회수 시스템은 리튬 전이금속 산화물을 수용하는 리튬 전이금속 저장부; 상기 리튬 전이금속 저장부로부터 유입된 리튬 전이금속 산화물을 무산소 조건의 환원 분위기에서 600℃ 내지 800℃의 온도로 소성하여 탄산리튬(Li2CO3) 화합물과 전이금속 산화물을 포함하는 생성물을 생성하는 소성 챔버; 상기 소성 챔버로부터 유입된 생성물을 증류수 저장부로부터 유입된 증류수로 수세하여 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 생성하여 고체상의 전이금속 산화물과 상 분리하는 제1 반응기; 상기 제1 반응기로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응시켜 액상의 수산화리튬(LiOH) 및 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하는 제2 반응기; 및 상기 제1 반응기로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3) 또는 상기 제2 반응기로부터 유입된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 고온의 증기와 열교환에 의해 증발 농축시킨 농축액을 생성하는 증발기;를 포함한다.A lithium recovery system for one purpose of the present invention includes a lithium transition metal storage unit accommodating a lithium transition metal oxide; The lithium transition metal oxide introduced from the lithium transition metal storage unit is calcined at a temperature of 600° C. to 800° C. in a reducing atmosphere under anoxic conditions to produce a product containing a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) compound and a transition metal oxide. firing chamber; a first reactor for washing the product introduced from the calcination chamber with distilled water flowing from the distilled water storage unit to generate liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and phase-separating the solid transition metal oxide; Liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor reacts with calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) to produce liquid lithium hydroxide (LiOH) and solid calcium carbonate (CaCO 3 ) reactor; and an evaporator for generating a concentrated solution obtained by evaporating and concentrating liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor or liquid lithium hydroxide (LiOH) introduced from the second reactor by heat exchange with high-temperature steam; includes

본 발명에 따른 리튬 회수 시스템은 상기 증발기 전단에 위치하고, 상기 제1 반응기 또는 제2 반응기 중 어느 하나로부터 유출된 용액을 상기 증발기로 선택적으로 유입시키는 선택 연결부;를 더 포함할 수 있다.The lithium recovery system according to the present invention may further include a selective connection part located at the front end of the evaporator and selectively introducing a solution discharged from either the first reactor or the second reactor into the evaporator.

상기 증발기는 상기 제1 반응기로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3) 또는 상기 제2 반응기로부터 유입된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 1차 증발시켜 1차 농축액을 형성하는 1차 열교환기; 상기 1차 열교환기로부터 유입된 1차 농축액을 추가 증발시켜 2차 농축액을 형성하는 2차 증발기;를 더 포함할 수 있으머, 추가로 상기 2차 농축액을 추가 증발시켜 3차 농축액을 형성하고, 열교환된 증기를 저장하는 강제 순환식 증발기;를 더 포함할 수 있다.The evaporator is a primary heat exchanger for first evaporating liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor or liquid lithium hydroxide (LiOH) introduced from the second reactor to form a primary concentrate ; A secondary evaporator for further evaporating the primary concentrate introduced from the primary heat exchanger to form a secondary concentrate; may further include, further evaporating the secondary concentrate to form a tertiary concentrate, It may further include a forced circulation evaporator for storing the heat-exchanged steam.

본 발명에 따른 리튬 회수 시스템은 상기 강제 순환식 증발기에 저장된 증기를 상기 증류수 저장부로 이송하여 재순환시키는 재순환 이송라인;을 더 포함할 수 있다.The lithium recovery system according to the present invention may further include a recirculation transfer line for transferring and recirculating the vapor stored in the forced circulation evaporator to the distilled water storage unit.

본 발명에 따른 리튬 회수 시스템은 상기 강제 순환식 증발기로부터 유입된 3차 농축액을 탈수시커 고체상의 리튬화합물 결정을 생성하는 수분 제거기;를 더 포함할 수 있다.The lithium recovery system according to the present invention may further include a water remover for dehydrating the tertiary concentrate introduced from the forced circulation evaporator to generate solid lithium compound crystals.

본 발명에 따른 리튬 회수 시스템은 상기 소성 챔버에 이산화탄소(CO2) 기체를 주입하여 리튬 전이금속 산화물을 소성시킬 수 있다.The lithium recovery system according to the present invention may sinter the lithium transition metal oxide by injecting carbon dioxide (CO 2 ) gas into the firing chamber.

본 발명에 따른 리튬 회수 시스템은 상기 제1 반응기로부터 유입된 고체상의 전이금속 산화물을 건조시켜 전이금속 분말을 회수하는 전이금속 회수챔버;를 더 포함할 수 있다.The lithium recovery system according to the present invention may further include a transition metal recovery chamber for recovering the transition metal powder by drying the solid transition metal oxide introduced from the first reactor.

본 발명에 따른 리튬 회수 시스템은 상기 제2 반응기로부터 유입된 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 건조시켜 탄산칼슘 분말을 회수하는 탄산칼슘 회수챔버;를 더 포함할 수 있다.The lithium recovery system according to the present invention may further include a calcium carbonate recovery chamber for recovering the calcium carbonate powder by drying the solid calcium carbonate (CaCO 3 ) introduced from the second reactor.

본 발명의 일 목적을 위한 탄산리튬의 회수 방법은 A method for recovering lithium carbonate for one purpose of the present invention is

리튬 전이금속 산화물을 무산소 조건의 환원 분위기에서 600℃ 내지 800℃의 온도로 소성하여 탄산리튬(Li2CO3) 화합물과 전이금속 산화물을 포함하는 생성물을 생성하는 1 단계; 상시 생성물을 증류수로 수세하여 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 생성하여 고체상의 전이금속 산화물과 상분리하는 2 단계; 상기 생성된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응시켜 액상의 수산화리튬(LiOH) 및 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하는 3 단계; 및 상기 생성된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 고온의 증기와 열교환에 의해 증발 농축시켜 고체상의 수산화리튬을 수득하는 4 단계;를 포함한다., 1 step of calcining the lithium transition metal oxide at a temperature of 600° C. to 800° C. in a reducing atmosphere under anoxic conditions to produce a product including a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) compound and a transition metal oxide; A second step of always washing the product with distilled water to generate liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and phase-separating the solid transition metal oxide; Step 3 of reacting the generated liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) with calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) to produce liquid lithium hydroxide (LiOH) and solid calcium carbonate (CaCO 3 ); and a 4 step of evaporating and concentrating the generated liquid lithium hydroxide (LiOH) by heat exchange with high-temperature steam to obtain solid lithium hydroxide.

본 발명에 따른 탄산리튬의 회수 방법은 열교환을 마친 증기를 저장 후 상기 생성물의 수세에 이용하기 위하여 이송시켜 연속공정이 가능할 수 있다.In the method for recovering lithium carbonate according to the present invention, a continuous process may be possible by storing the vapor after heat exchange and then transferring it to be used for washing the product.

상기 열교환은 적어도 2회 이상 수행할 수 있으며, 상기 고체상의 수산화리튬 수득을 위해, 열교환에 의해 증발 농축 후 수분 제거기를 통해 탈수시킬 수 있다.The heat exchange may be performed at least twice or more, and in order to obtain the solid lithium hydroxide, it may be dehydrated through a water remover after evaporation and concentration by heat exchange.

본 발명에 따른 탄산리튬의 회수 방법은 상기 소성 과정에서 이산화탄소(CO2) 기체를 주입하여 리튬 전이금속 산화물을 소성시킬 수 있다.In the method for recovering lithium carbonate according to the present invention, carbon dioxide (CO 2 ) gas may be injected during the sintering process to sinter the lithium transition metal oxide.

본 발명의 리튬 회수 시스템 및 리튬 회수 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the lithium recovery system and lithium recovery method of the present invention, the following effects are obtained.

1. 건식공정을 통해 강산 등의 약품 처리없이 증류수를 이용하여 친환경적이며, 약품 처리를 위한 별도 비용이 발생하지 않아 회수 비용을 낮출 있다.1. It is eco-friendly by using distilled water without chemical treatment such as strong acid through dry process, and there is no additional cost for chemical treatment, so the recovery cost can be lowered.

2. 열교환에 사용된 증기를 소성 단계의 생성물을 수세하는 공정에 재사용할 수 있어 연속공정이 가능하며, 그에 따른 회수 효율이 향상되는 효과가 있다.2. Since the steam used for heat exchange can be reused in the process of washing the product of the calcination step, a continuous process is possible, thereby improving the recovery efficiency.

3. 사용자의 선택에 따라, 탄산리튬 또는 수산화리튬의 형태로 리튬 금속성분을 회수할 수 있는 효과가 있다.3. According to the user's choice, there is an effect that the lithium metal component can be recovered in the form of lithium carbonate or lithium hydroxide.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 회수 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 리튬 회수 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 회수 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
1 is a configuration diagram showing the configuration of a lithium recovery system according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram showing the configuration of a lithium recovery system according to another embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram schematically illustrating a lithium recovery method according to an embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상부” 또는 "하부"에 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, but should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Throughout this specification, when a member is said to be located “above” or “below” another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member is present between the two members. Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated. In each step, the identification code is used for convenience of description, and the identification code does not describe the order of each step, and each step may be performed differently from the specified order unless the specific order is clearly stated in the context. have. That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the essence, order, or order of the components are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 회수 시스템의 구성을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 리튬 회수 시스템의 구성을 도시한 구성도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 폐리튬전지 등으로부터 리튬 금속 및 전이금속 등을 회수하기 위하여, 리튬 전이금속 저장부(110)으로부터 리튬 전이금속 산화물을 소성 챔버(120)으로 유입시킨 후 무산소 조건의 환원분위기에서 건식 공정으로 소성시킨다. 1 is a configuration diagram illustrating the configuration of a lithium recovery system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of a lithium recovery system according to another embodiment of the present invention. 1 and 2 , in order to recover lithium metal and transition metal from a waste lithium battery, etc., lithium transition metal oxide is introduced from the lithium transition metal storage unit 110 into the firing chamber 120 under anaerobic conditions. calcined in a dry process in a reducing atmosphere of

상기 리튬 전이금속 산화물은 통상 리튬 이차전지의 양극 활물질로 사용되는 것일 수 있으며, 상기 전이금속은 주기율표 상의 5족(VB족) 내지 11족(VIIIB족)에 속하는 원소들에서 적어도 하나 이상 선택되는 것일 수 있으며, 대표적으로는 NCM계라 불리는 니켈, 코발트, 망간을 포함하는 것일 수 있으며, 일예로 Li[NixCo(1-x)/2Mn(1-x)/2]O2 (0≤x≤1)의 화학식을 가지는 것일 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.The lithium transition metal oxide may be one typically used as a cathode active material of a lithium secondary battery, and the transition metal is at least one selected from elements belonging to Groups 5 (VB) to 11 (Group VIIIB) on the periodic table. and may include nickel, cobalt, and manganese, which are typically called NCM-based, for example Li[Ni x Co (1-x)/2 Mn (1-x)/2 ]O 2 (0≤x) ≤1) may have a chemical formula, but is not necessarily limited thereto.

상기 환원분위기의 건식 공정은 CO2 공급기(130)로부터 이산화탄소(CO2)를 제공받아 수행하는 것이 바람직하며, 이를 통해 산소가 전혀 없는 무산소 분위기를 형성하게 된다. 추가로 상기 소성이 이루어지는 소성 챔버(120)에 산소를 완전히 제거하기 위하여 퍼징(purging) 공정이 추가적으로 수행될 수도 있다.The dry process in the reducing atmosphere is preferably performed by receiving carbon dioxide (CO 2 ) from the CO 2 supplier 130 , thereby forming an oxygen-free atmosphere without oxygen. In addition, a purging process may be additionally performed to completely remove oxygen from the firing chamber 120 in which the firing is performed.

이산화탄소 주입으로 인해, 상기 소성 챔버(120)는 환원분위기를 계속 유지할 수 있으며, 상기 소성 챔버(120)가 적어도 600℃ 내지 800℃로 상승시킨 후에 온도가 상승된 상태의 소성 챔버에 주입하는 것이 바람직하다.Due to the injection of carbon dioxide, the firing chamber 120 can continue to maintain a reducing atmosphere, and after the firing chamber 120 is raised to at least 600°C to 800°C, it is preferable to inject it into the firing chamber in a state in which the temperature is increased. Do.

상기 소성 공정은 600℃ 내지 800℃에서 수행하는 것이 바람직하며, 소성 공정의 반응시간은 1 내지 3 시간동안 수행될 수 있다. 상기 소성 공정이 600℃ 미만의 온도에서 수행되는 경우, 리튬 전이금속 산화물이 제대로 소성되지 않을 수 있고, 800℃를 초과하는 경우 다른 부산물들이 생성되는 문제가 발생할 수 있다. 소성 공정의 반응시간을 1 시간 미만으로 수행할 경우, 리튬 전이금속 산화물이 완전히 분해가 되지 않을 수 있고, 반응 시간이 3시간을 초과하면 소성 반응에 시간이 미치는 영향이 낮아 생산성이 떨어질 수 있다. The calcination process is preferably performed at 600° C. to 800° C., and the reaction time of the calcination process may be performed for 1 to 3 hours. When the firing process is performed at a temperature of less than 600° C., the lithium transition metal oxide may not be properly fired, and when it exceeds 800° C., other by-products may be generated. When the reaction time of the calcination process is less than 1 hour, the lithium transition metal oxide may not be completely decomposed, and if the reaction time exceeds 3 hours, the effect of time on the calcination reaction is low and productivity may be reduced.

상기 무산소 환원 분위기에서의 건식 공정으로 수행되는 리튬 전이금속 산화물의 소성 반응 후 생성물로 탄산리튬(Li2CO3)과 전이금속 산화물이 생성된다. 일 예로 상기 리튬 전이금속 산화물이 LiNiCoMnO2 인 경우의 소성 반응은 아래 반응식 1과 같으며, 전이금속 산화물로는 산화코발트(CoO), 산화니켈(NiO) 및 산화망간(MnO)이 된다. Lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and transition metal oxide are produced as products after the calcination reaction of the lithium transition metal oxide performed in the dry process in the oxygen-free reducing atmosphere. For example, when the lithium transition metal oxide is LiNiCoMnO 2 , the calcination reaction is as shown in Scheme 1 below, and the transition metal oxide is cobalt oxide (CoO), nickel oxide (NiO), and manganese oxide (MnO).

[반응식 1][Scheme 1]

LiNiCoMnO2 + CO2(g) → Li2CO3 + CoO + NiO + MnO + CO(g)LiNiCoMnO 2 + CO 2 (g) → Li 2 CO 3 + CoO + NiO + MnO + CO (g)

다음으로, 상기 생성물의 용해도 차에 따른 상분리를 위해, 제1 반응기(140)는 상기 소성 챔버에서 생성된 생성물이 유입되고, 이후 증류수 저장부(150)로부터 유입된 증류수를 이용하여 상기 생성물을 수세한다.Next, for phase separation according to the difference in solubility of the product, the product generated in the calcination chamber is introduced into the first reactor 140 and then the product is washed with water using distilled water introduced from the distilled water storage unit 150 . do.

탄산리튬(Li2CO3)과 전이금속 산화물의 물에 대한 용해도 차이가 존재하므로, 수세 공정을 통해 상기 탄산리튬(Li2CO3)은 액상의 탄산리튬(Li2CO3)으로 존재하게 되고, 상기 전이금속 산화물은 용해되지 않은 채 고체상으로 존재하게 되어 상분리가 가능하게 된다.Lithium carbonate (Li 2 CO 3) and because the difference in solubility in water of the transition metal oxide present, the lithium carbonate from the water washing step (Li 2 CO 3) is present at the liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3) , the transition metal oxide is present in a solid state without being dissolved, so that phase separation is possible.

상기 생성물과 물의 부피비는 1:1 내지 1:30일 수 있다. 또한, 수세 공정은 1회 내지 3회 반복될 수 있고, 수세 공정 1회의 공정 시간은 30분 내지 2시간일 수 있다.The volume ratio of the product and water may be 1:1 to 1:30. In addition, the water washing process may be repeated 1 to 3 times, and the process time of one water washing process may be 30 minutes to 2 hours.

다음으로, 리튬 환원을 위해, 제2 반응기(160)는 상기 제1 반응기(140)로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응시켜 액상의 수산화리튬(LiOH) 및 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 생성한다.Next, for lithium reduction, the second reactor 160 reacts the liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor 140 with calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) to hydrate the liquid phase. Lithium (LiOH) and solid calcium carbonate (CaCO 3 ) are produced.

사용자의 선택에 따라 상기 제1 반응기(140)에서 생성된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 상기 제2 반응기(160)로 유입시키지 않고 이후 서술할 증발기(200)로 유입하도록 할 수 있다. 이를 위하여, 선택 연결부(170)는 상기 증발기(200) 전단에 위치하고, 상기 제1 반응기(140) 또는 제2 반응기(160) 중 어느 하나로부터 유출된 용액을 증발기(200)로 선택적으로 유입시킨다. 만약, 제1 반응기(140)에서 생성된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)이 제2 반응기(160)로 유입시키지 않고 증발기(200)로 유입되는 경우에는 증발 농축 과정을 통해 최종적으로 탄산리튬(Li2CO3) 결정을 회수하게 된다.According to the user's selection, the liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) generated in the first reactor 140 may be introduced into the evaporator 200 to be described later without flowing into the second reactor 160 . . To this end, the selective connection unit 170 is located at the front end of the evaporator 200 , and selectively introduces a solution discharged from either the first reactor 140 or the second reactor 160 into the evaporator 200 . If the liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) generated in the first reactor 140 is introduced into the evaporator 200 without flowing into the second reactor 160 , finally lithium carbonate through the evaporation and concentration process (Li 2 CO 3 ) The crystal is recovered.

상기 제1 반응기(140)에서 수세공정을 통해 생성된 고체상의 전이금속 산화물을 회수하기 위하여, 전이금속 회수챔버(141)는 상기 제1 반응기(140)로부터 유입된 고체상의 전이금속 산화물을 건조시켜 전이금속 산화물 분말을 회수한다.In order to recover the solid transition metal oxide generated through the water washing process in the first reactor 140 , the transition metal recovery chamber 141 dries the solid transition metal oxide introduced from the first reactor 140 , The transition metal oxide powder is recovered.

추가로, 規* 晃賁 圓갰

Figure pat00001
㎮ Δ 尹 穡亥* 큄* 읕 捌* 隆 ⇔ 몸* ℃裙.In addition, 規*晃賁圓갰
Figure pat00001
㎮ Δ 尹 穡亥* 捌* 隆 ⇔ body* ℃裙.

또한, 제2 반응기(140)에서 생성된 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 회수하기 위하여, 탄산칼슘 회수챔버(161)는 상기 제2 반응기(140)에서 생성된 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 건조시켜 탄산칼슘 분말을 회수한다. In addition, in order to recover the solid calcium carbonate (CaCO 3 ) generated in the second reactor 140 , the calcium carbonate recovery chamber 161 is a solid calcium carbonate (CaCO 3 ) generated in the second reactor 140 . is dried to recover calcium carbonate powder.

증발기(200)는 제1 반응기(140)로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3) 또는 제2 반응기(160)로부터 유입된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 고온의 증기와 열교환시켜 증발 농축시킨 농축액을 생성하게 된다.The evaporator 200 heats the liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor 140 or liquid lithium hydroxide (LiOH) introduced from the second reactor 160 with high-temperature steam to evaporate and concentrate. A concentrated solution is produced.

상기 증발기(200)는 보다 효율적인 증발 농축 공정을 위해 제1 열교환기(210) 및 제2열교환기(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 열교환기(210)은 제1 반응기(140)로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)이나, 또는 제2 반응기로부터 유입된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 고온증기 발생부(180)을 통해 전달받은 고온 증기를 이용하여 열교환을 통한 1차 농축액을 형성한다. 이후 제2 열교환기(220)은 1차 증발기로부터 유입된 1차 농축액을 추가로 증발시켜 2차 농축액을 형성한다. 상기 제2 열교환기(220)는 강하 경막(Vertical Tube Falling Film, VTFF) 방식일 수 있는데, 이러한 강하 경막 방식은 내부에 복수의 증발튜브를 포함하며 열교환기로 유입되는 농축액이 상기 증발튜브의 내벽을 타고 강하 경막을 이루어 흐르면서 상기 증발튜브의 외벽 측으로 공급되는 고온의 증기와의 열교환에 의해 증발되는 것이 특징이다. 이러한 강하 경막 방식은 내부 압력 손실 없이 비점 상승을 억제할 수 있으며, 가열 유체와의 온도차가 작아도 열전달 속도가 매우 높아 수증기 등의 가열체와 접촉시간을 최소화할 수 있고, 또한 1 ~ 2 mm 정도로 유지되는 액체 경막에서의 온도 구배가 매우 작아 열에 민감한 액체의 온도 상승을 최소화할 수 있다는 장점이 있다.The evaporator 200 may be configured to include a first heat exchanger 210 and a second heat exchanger 220 for a more efficient evaporation and concentration process. The first heat exchanger 210 converts the liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor 140 or the liquid lithium hydroxide (LiOH) introduced from the second reactor into the high-temperature steam generator 180 . ) to form a primary concentrate through heat exchange using the high-temperature steam received through Thereafter, the second heat exchanger 220 further evaporates the primary concentrate introduced from the primary evaporator to form a secondary concentrate. The second heat exchanger 220 may be of a vertical tube falling film (VTFF) type, in which the falling film type includes a plurality of evaporation tubes therein, and the concentrated liquid flowing into the heat exchanger passes through the inner wall of the evaporation tube. It is characterized in that it is evaporated by heat exchange with high-temperature steam supplied to the outer wall side of the evaporation tube as it flows through the descending dura mater. This descending film method can suppress the rise of the boiling point without loss of internal pressure, and the heat transfer rate is very high even if the temperature difference with the heating fluid is small, so that the contact time with the heating body such as water vapor can be minimized, and it is maintained at about 1 ~ 2 mm There is an advantage in that the temperature gradient in the liquid dura mater is very small, so that the temperature rise of the heat-sensitive liquid can be minimized.

상기 제2 열교환기(220)는 내부에서 감압 증발(reduced pressure evaporation)을 통해 증발 농축 과정이 수행될 수 있으며 바람직하게는 내부 압력이 약 10-2 mmHg 이하인 진공 상태에서 증발 농축이 이루어지도록 할 수 있다.The second heat exchanger 220 may perform an evaporation concentration process through reduced pressure evaporation inside, and preferably, the evaporation concentration may be performed in a vacuum with an internal pressure of about 10-2 mmHg or less. have.

상기 제2 열교환기(220)에 투입되어 사용한 증기는 기계식 저압 증기 압축장치(Mechanical Vapor Recompressor; MVR)를 이용하여 제2 열교환기(220)에 재투입될 수 있다. The steam used after being input to the second heat exchanger 220 may be re-introduced into the second heat exchanger 220 using a mechanical low pressure vapor recompressor (MVR).

상기 증발기(200)는 추가로 제1,2 열교환기(210, 220)를 거친 농축액의 결정화(Crystalization)를 위해 강제 순환식 증발기(230)를 포함할 수 있다. 상기 강제 순환식 증발기(230)는 제2 열교환기(220)로부터 유입된 농축액을 열 매체를 통해 가열하는 제3 열교환기(231)와 상기 제3열교환기를 통과한 농축액을 챔버 내에 분사하여 증발시켜 증기를 상기 농축액으로부터 분리하는 기액분리장치(232)로 포함하여 구분될 수 있다. 상기 기액분리장치(232)로부터 배출되는 농축액은 펌프를 통해 일정 조건에 따라 다시 상기 제3 열교환기(231)로 재순환될 수 있다.The evaporator 200 may further include a forced circulation evaporator 230 for crystallization of the concentrate that has passed through the first and second heat exchangers 210 and 220 . The forced circulation evaporator 230 is a third heat exchanger 231 that heats the concentrated liquid introduced from the second heat exchanger 220 through a heat medium, and the concentrated liquid that has passed through the third heat exchanger is sprayed into the chamber and evaporated. It can be divided by including a gas-liquid separation device 232 that separates the vapor from the concentrate. The concentrated liquid discharged from the gas-liquid separator 232 may be recirculated back to the third heat exchanger 231 according to a predetermined condition through a pump.

상기 강제 순환식 증발기(200)에서 분리된 증기는 재순환 이송라인(190)을 통해 증류수 저장부(150)로 이송하여 수세 공정에 사용되도록 재순환시킬 수 있다. 이때 상기 분리된 증기는 먼저 압축기(180)로 유입되어 압축된 후 상기 재순환 이송라인(190)을 통해 증류수 저장부(150)로 이송될 수 있다.The vapor separated in the forced circulation evaporator 200 may be transferred to the distilled water storage unit 150 through the recirculation transfer line 190 and recirculated to be used in the water washing process. At this time, the separated vapor may be first introduced into the compressor 180 and compressed, and then transferred to the distilled water storage unit 150 through the recirculation transfer line 190 .

상기 증발기(200)를 통한 증발 농축 과정에서 수행되는 농축 정도는 리튬 화합물 결정이 생성되지 않을 정도가 바람직하며, 그렇지 않을 경우 열교환기 등에 결정 분말이 잔존하여 효율이 저하될 수 있다.The degree of concentration performed in the evaporative concentration process through the evaporator 200 is preferably a degree that lithium compound crystals are not generated, otherwise the crystal powder may remain in the heat exchanger, etc., and thus the efficiency may be reduced.

마지막으로, 상기 강제 순환식 증발기(230)로부터 유입된 3차 농축액에서 고체상의 리튬화합물 결정을 회수하기 위한 수분 제거기(240)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 수분 제거기(240)는 수분을 제거할 수 있는 장치이면 모두 해당될 수 있으며, 일예로 원심력을 이용한 원심분리기일 수 있다.Finally, it is preferable to further include a moisture remover 240 for recovering the solid lithium compound crystals from the tertiary concentrate introduced from the forced circulation evaporator 230 . The water remover 240 may be any device capable of removing water, and may be, for example, a centrifugal separator using centrifugal force.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 회수 방법을 설명하기로 한다.Next, a lithium recovery method according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 회수 방법을 개략적으로 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart schematically illustrating a lithium recovery method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 리튬 전이금속 산화물을 무산소 조건의 환원 분위기에서 600℃ 내지 800℃의 온도로 소성하여 탄산리튬(Li2CO3) 화합물과 전이금속 산화물을 포함하는 생성물을 생성한다. (S100 단계) 본 단계는 소성 챔버(120)에서 수행되며, CO2 공급기(130)로부터 이산화탄소(CO2) 기체를 주입하여 소성하는 것이 바람직하다.First, a lithium transition metal oxide is calcined at a temperature of 600° C. to 800° C. in an oxygen-free reducing atmosphere to produce a product including a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) compound and a transition metal oxide. (Step S100 ) This step is performed in the firing chamber 120 , and it is preferable that carbon dioxide (CO 2 ) gas is injected from the CO 2 supplier 130 to be fired.

다음으로, 상기 생성물을 증류수로 수세하여 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 생성하여 고체상의 전이금속 산화물과 상분리한다.(S200 단계) 이는 소성 후 생성물인 탄산리튬(Li2CO3)과 전이금속 산화물이 물에 대한 용해도 차이가 존재하므로, 수세 공정을 통해 상기 탄산리튬(Li2CO3)을 액상의 탄산리튬(Li2CO3)으로, 상기 전이금속 산화물은 고체상으로 하여 상분리 시킬 수 있다. 상기 생성물과 물의 부피비는 1:1 내지 1:30일 수 있다. 또한, 수세 공정은 1회 내지 3회 반복될 수 있고, 수세 공정 1회의 공정 시간은 30분 내지 2시간일 수 있다.Next, the product is washed with distilled water to generate liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and phase-separated from the solid transition metal oxide (step S200). This is a product after calcination, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and Since the transition metal oxide has a difference in solubility in water, the lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) is converted into a liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and the transition metal oxide is a solid phase through a water washing process. have. The volume ratio of the product and water may be 1:1 to 1:30. In addition, the water washing process may be repeated 1 to 3 times, and the process time of one water washing process may be 30 minutes to 2 hours.

母맺, 상기 생성된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응시켜 액상의 수산화리튬(LiOH) 및 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 생성한다. (S300 단계)The liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) is reacted with calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) to produce liquid lithium hydroxide (LiOH) and solid calcium carbonate (CaCO 3 ). (Step S300)

마지막으로, 상기 생성된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 고온의 증기와 열교환에 의해 증발 농축시켜 고체상의 리튬함유 화합물을 수득한다.(S400 단계) 본 단계에서의 열교환은 적어도 2회 이상 수행하는 것이 바람직하며, 열교환기를 통해 증발 농축 공정을 수행한다. 이때 공정 효율을 위해 상기 열교환기를 저온 및 진공 운전하여 증발 온도를 낮추고, 증기재압축 방식을 적용하여 증기 사용량을 최소화시킬 수 있다. 또한, 열교환을 마친 증기는 압축하여 저장 후 상기 소성과정의 생성물 수세공정에 이송시켜 재사용함으로써 연속 공정이 가능해진다.Finally, the liquid lithium hydroxide (LiOH) produced above is evaporated and concentrated by heat exchange with high-temperature steam to obtain a solid lithium-containing compound. (Step S400) Heat exchange in this step is performed at least twice or more. Preferably, the evaporation concentration process is performed through a heat exchanger. At this time, for process efficiency, the heat exchanger is operated at a low temperature and in a vacuum to lower the evaporation temperature, and a vapor recompression method may be applied to minimize the amount of steam used. In addition, the steam after heat exchange is compressed, stored, transferred to the product washing process of the calcination process, and reused, thereby enabling a continuous process.

상기 열교환을 통해 증발 농축된 농축액은 원심분리장치 등의 탈수장치를 통해 탈수 시켜 고체상의 리튬함유 화합물을 수득하는 것이 바람직하다.The concentrated liquid evaporated through the heat exchange is preferably dehydrated through a dehydrating device such as a centrifugal separator to obtain a solid lithium-containing compound.

참고로, 상기 제1 반응기에서 생성된 고체상의 전이금속 산화물은 별도의 전이금속 회수챔버(141)로 이송한 후 건조시켜 전이금속산화물 형태로 회수할 수 있다. 이때 산화물 형태를 전이금속 분말 형태로 회수하기 위해 별도의 습식공정(산 침출 후 용매 추출)을 적용할 수 있다.For reference, the solid transition metal oxide generated in the first reactor may be transferred to a separate transition metal recovery chamber 141 and dried to recover the transition metal oxide form. In this case, a separate wet process (solvent extraction after acid leaching) may be applied to recover the oxide form in the form of transition metal powder.

또한, 상기 제2 반응기에서 생성된 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)은 별도의 탄산칼슘 회수챔버(151)로 이송한 후 건조시켜 탄산칼슘 분말로 회수할 수 있다.In addition, the solid calcium carbonate (CaCO 3 ) generated in the second reactor may be transferred to a separate calcium carbonate recovery chamber 151 and dried to be recovered as calcium carbonate powder.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

100 : 리튬 회수 시스템
110 : 리튬 전이금속 저장부 120 :소성 챔버
130 : CO2 공급기 140 : 제1 반응기
141 : 전이금속 회수챔버 150 :증류수 저장부
151 : 탄산칼슘 회수챔버 160 : 제2 반응기
170 : 선택 연결부 180 : 압축기
200 : 증발기 210 : 제1 열교환기
220 : 제2 열교환기 230 :강제 순환식 증발기
231 : 제3 열교환기 232 : 기액분리장치
240 : 수분 제거기
100: lithium recovery system
110: lithium transition metal storage unit 120: firing chamber
130: CO2 supplier 140: first reactor
141: transition metal recovery chamber 150: distilled water storage unit
151: calcium carbonate recovery chamber 160: second reactor
170: optional connection 180: compressor
200: evaporator 210: first heat exchanger
220: second heat exchanger 230: forced circulation evaporator
231: third heat exchanger 232: gas-liquid separation device
240: moisture eliminator

Claims (14)

리튬 전이금속 산화물을 수용하는 리튬 전이금속 저장부;
상기 리튬 전이금속 저장부로부터 유입된 리튬 전이금속 산화물을 무산소 조건의 환원 분위기에서 600℃ 내지 800℃의 온도로 소성하여 탄산리튬(Li2CO3) 화합물과 전이금속 산화물을 포함하는 생성물을 생성하는 소성 챔버;
상기 소성 챔버로부터 유입된 생성물을 증류수 저장부로부터 유입된 증류수로 수세하여 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 생성하여 고체상의 전이금속 산화물과 상 분리하는 제1 반응기;
상기 제1 반응기로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응시켜 액상의 수산화리튬(LiOH) 및 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하는 제2 반응기; 및
상기 제1 반응기로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3) 또는 상기 제2 반응기로부터 유입된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 고온의 증기와 열교환에 의해 증발 농축시킨 농축액을 생성하는 증발기;
를 포함하는 리튬 회수 시스템.
a lithium transition metal storage unit accommodating a lithium transition metal oxide;
The lithium transition metal oxide introduced from the lithium transition metal storage unit is calcined at a temperature of 600° C. to 800° C. in a reducing atmosphere under anoxic conditions to produce a product containing a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) compound and a transition metal oxide. firing chamber;
a first reactor for washing the product introduced from the calcination chamber with distilled water flowing from the distilled water storage unit to generate liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and phase-separating the solid transition metal oxide;
Liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor reacts with calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) to produce liquid lithium hydroxide (LiOH) and solid calcium carbonate (CaCO 3 ) reactor; and
an evaporator for generating a concentrated solution obtained by evaporating and concentrating liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor or liquid lithium hydroxide (LiOH) introduced from the second reactor by heat exchange with high-temperature steam;
Lithium recovery system comprising a.
제1항에 있어서,
상기 증발기 전단에 위치하고, 상기 제1 반응기 또는 제2 반응기 중 어느 하나로부터 유출된 용액을 상기 증발기로 선택적으로 유입시키는 선택 연결부;를 더 포함하는, 리튬 회수 시스템.
According to claim 1,
The lithium recovery system further comprising a; located in front of the evaporator, the selective connection for selectively introducing the solution discharged from either the first reactor or the second reactor into the evaporator.
제1항에 있어서,
상기 증발기는 상기 제1 반응기로부터 유입된 액상의 탄산리튬(Li2CO3) 또는 상기 제2 반응기로부터 유입된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 1차 증발시켜 1차 농축액을 형성하는 1차 열교환기; 상기 1차 열교환기로부터 유입된 1차 농축액을 추가 증발시켜 2차 농축액을 형성하는 2차 열교환기;를 포함하는, 리튬 회수 시스템.
According to claim 1,
The evaporator is a primary heat exchanger for first evaporating liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) introduced from the first reactor or liquid lithium hydroxide (LiOH) introduced from the second reactor to form a primary concentrate ; A lithium recovery system comprising a; a secondary heat exchanger for further evaporating the primary concentrate introduced from the primary heat exchanger to form a secondary concentrate.
제3항에 있어서,
상기 증발농축기는 상기 2차 농축액을 추가 증발시켜 3차 농축액을 형성하고, 열교환된 증기를 저장하는 강제 순환식 증발기;를 더 포함하는, 리튬 회수 시스템.
4. The method of claim 3,
The evaporator further includes a forced circulation type evaporator for further evaporating the secondary concentrate to form a tertiary concentrate, and to store the heat-exchanged vapor.
제4항에 있어서,
상기 강제 순환식 증발기에 저장된 증기를 상기 증류수 저장부로 이송하여 재순환시키는 재순환 이송라인;을 더 포함하는, 리튬 회수 시스템.
5. The method of claim 4,
A lithium recovery system further comprising a; a recirculation transfer line for recirculating the vapor stored in the forced circulation evaporator by transferring it to the distilled water storage unit.
제4항에 있어서,
상기 강제 순환식 증발기로부터 유입된 3차 농축액을 탈수시커 고체상의 리튬화합물 결정을 생성하는 수분 제거기;를 더 포함하는, 리튬 회수 시스템.
5. The method of claim 4,
The lithium recovery system further comprising a; water remover for dehydrating the tertiary concentrate introduced from the forced circulation evaporator to produce a solid lithium compound crystal.
제1항에 있어서,
상기 소성 챔버에 이산화탄소(CO2) 기체를 주입하여 리튬 전이금속 산화물을 소성시키는, 리튬 회수 시스템.
According to claim 1,
A lithium recovery system for firing a lithium transition metal oxide by injecting carbon dioxide (CO 2 ) gas into the firing chamber.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기로부터 유입된 고체상의 전이금속 산화물을 건조시켜 전이금속 분말을 회수하는 전이금속 회수챔버;를 더 포함하는, 리튬 회수 시스템.
According to claim 1,
The lithium recovery system further comprising; a transition metal recovery chamber for recovering the transition metal powder by drying the solid transition metal oxide introduced from the first reactor.
제1항에 있어서,
상기 제2 반응기로부터 유입된 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 건조시켜 탄산칼슘 분말을 회수하는 탄산칼슘 회수챔버;를 더 포함하는, 리튬 회수 시스템.
According to claim 1,
The lithium recovery system further comprising a; calcium carbonate recovery chamber for recovering the calcium carbonate powder by drying the solid calcium carbonate (CaCO 3 ) introduced from the second reactor.
리튬 전이금속 산화물을 무산소 조건의 환원 분위기에서 600℃ 내지 800℃의 온도로 소성하여 탄산리튬(Li2CO3) 화합물과 전이금속 산화물을 포함하는 생성물을 생성하는 1 단계;
상기 생성물을 증류수로 수세하여 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 생성하여 고체상의 전이금속 산화물과 상분리하는 2 단계;
상기 생성된 액상의 탄산리튬(Li2CO3)을 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 반응시켜 액상의 수산화리튬(LiOH) 및 고체상의 탄산칼슘(CaCO3)을 생성하는 3 단계; 및
상기 생성된 액상의 수산화리튬(LiOH)을 고온의 증기와 열교환에 의해 증발 농축시켜 고체상의 수산화리튬을 수득하는 4 단계;
를 포함하는, 리튬 회수 방법.
1 step of calcining the lithium transition metal oxide at a temperature of 600° C. to 800° C. in a reducing atmosphere under anoxic conditions to produce a product including a lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) compound and a transition metal oxide;
a second step of washing the product with distilled water to generate liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and phase-separating the solid transition metal oxide;
Step 3 of reacting the generated liquid lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) with calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) to produce liquid lithium hydroxide (LiOH) and solid calcium carbonate (CaCO 3 ); and
a fourth step of evaporating and concentrating the generated liquid lithium hydroxide (LiOH) by heat exchange with high-temperature steam to obtain solid lithium hydroxide;
comprising, a lithium recovery method.
제10항에 있어서,
열교환을 마친 증기는 상기 2단계의 수세에 이용하기 위하여 이송시키는 것을 특징으로 하는, 리튬 회수 방법.
11. The method of claim 10,
Lithium recovery method, characterized in that the steam after heat exchange is transferred for use in the water washing in the second step.
제10항에 있어서,
상기 열교환은 적어도 2회 이상 수행하는 것을 특징으로 하는, 리튬 회수 방법.
11. The method of claim 10,
The method for recovering lithium, characterized in that the heat exchange is performed at least twice or more.
제10항에 있어서,
고체상의 수산화리튬(LiOH) 수득을 위해, 열교환에 의해 증발 농축 후 수분 제거기를 통해 탈수시키는 것을 특징으로 하는, 리튬 회수 방법.
11. The method of claim 10,
In order to obtain solid lithium hydroxide (LiOH), the lithium recovery method, characterized in that dehydration through a water remover after evaporation and concentration by heat exchange.
제10항에 있어서,
상기 소성 과정에서, 이산화탄소(CO2) 기체를 주입하여 리튬 전이금속 산화물을 소성시키는 것을 특징으로 하는, 리튬 회수 방법.
11. The method of claim 10,
In the sintering process, carbon dioxide (CO 2 ) gas is injected to sinter the lithium transition metal oxide, the lithium recovery method.
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