KR20220101972A - 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 폐리튬이차전지에 포함된 유용금속을 회수하기 위한 방법으로 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합한 후, 황산화배소과정을 통해 폐리튬이차전지에 포함된 불용성 산화물 형태의 금속을 수용성의 황산염 형태로 바꾸고, 수침출과정을 통해 리튬(Li)은 염과 결합한 후 물에 녹아 이온 상태로, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 잔사 형태로 분리해 회수할 수 있으며, 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 탄소를 환원제로 추가하여 유용금속의 회수율을 향상시킬 수 있고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자력을 띤 잔사 형태로 변화시켜 자력 선별에 의해 용이하게 회수할 수 있는 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 파쇄된 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합하는 황산염혼합과정(10); 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 혼합물을 환원분위기에서 가열처리하는 황산화배소과정(20); 및 황산화배소과정(20)에 의해 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 고형물을 분쇄한 후 증류수를 포함한 침출제에 침지하고, 가열 및 교반하는 수침출과정(30)을 포함하고, 황산염혼합과정(10)에서는 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 탄소가 환원제로 추가되는 것을 포함하며, 수침출과정(30)에 의해 리튬(Li)은 용액 내에서 이온형태로 분리되며, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자성을 띤 잔사 형태로 분리되는 것을 포함하는 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법을 제공한다.

Description

폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법 {Method for recovering useful metals by water leaching of sulfate roasted products of waste lithium secondary batteries}
본 발명은 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 폐리튬이차전지에 포함된 유용금속을 회수하기 위한 방법으로 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합한 후, 황산화배소과정을 통해 폐리튬이차전지에 포함된 불용성 산화물 형태의 금속을 수용성의 황산염 형태로 바꾸고, 수침출과정을 통해 리튬(Li)은 염과 결합한 후 물에 녹아 이온 상태로, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 잔사 형태로 분리해 회수할 수 있으며, 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 탄소를 환원제로 추가하여 유용금속의 회수율을 향상시킬 수 있고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자력을 띤 잔사 형태로 변화시켜 자력 선별에 의해 용이하게 회수할 수 있는 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법에 관한 것이다.
전기 자동차에 중요한 기술은 자동차에 에너지를 공급하는 배터리 기술이며, 다양한 배터리 종류 중 리튬이차전지는 높은 전기 에너지 밀도, 높은 작동 전압, 긴 수명 및 비메모리 효과 등의 많은 장점을 가지고 있어 전기 자동차에 적합하다고 평가되고 있다.
리튬이차전지는 리튬(Li), 코발트(Co), 니켈(Ni) 그리고 망간(Mn) 등을 주요 원료로 사용하고 있다.
그러나, 전기자동차에 사용되는 리튬이차전지는 초기 용량대비 70% 이하로 감소하면 주행거리 감소, 충전 속도 저하 및 안전성 위험 증가 등 운행상 문제로 교체가 필요하다.
즉, 리튬이온배터리의 소비량이 증가하면 자연스레 폐기물의 양 또한 증가할 것으로 예상되며, 현재 폐리튬이차전지(Spent Lithium ion battery, "LIB”)는 별다른 처리 없이 버려지고 있어 환경오염에 대한 우려가 있는 실정이다.
현재, 폐리튬이차전지의 유용금속을 회수하는 활동도 전체 폐기량의 4% 정도로 행해지고 있으며, 폐리튬이차전지에서 니켈, 망간, 코발트 및 리튬 등의 희유금속을 회수하는 재활용 기술은 크게 건식공정과 습식공정으로 구분되고, 건식공정은 1500도의 고온에서 이차전지 전체를 녹여서 가라앉는 금속을 회수하는 방법이며, 습식공정은 황산과 알칼리의 화학반응을 통해 금속을 이온상태로 만들어 회수하는 방법이다.
종래에 습식제련을 이용하여 폐리튬이차전지로부터 유용금속을 회수하는 공정은 침출, 여과, 저장, 용매추출, 결정화, 전해채취 순으로 진행되며, 침출 단계에서 대량의 황산용액을 이용하며 지속적으로 환원제인 과산화수소(H2O2)를 투입해야하는 불연속 공정으로 전체 회수 공정이 복잡하고, 시간이 오래 걸리며, 대량으로 유용금속을 회수하지 못하며, 유용금속의 회수율이 낮다는 단점이 있다.
따라서, 폐리튬이차전지로부터 유용금속을 회수할 수 있는 공정을 단순화하여 전체 공정 시간을 단축하는 동시에 유용금속의 회수율을 향상시킬 수 있는 새로운 방식의 공정이 필요하다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-1621312호(2016.05.10. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폐리튬이차전지에 포함된 유용금속을 회수하기 위한 방법으로 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합한 후, 황산화배소과정을 통해 폐리튬이차전지에 포함된 불용성 산화물 형태의 금속을 수용성의 황산염 형태로 바꾸고, 수침출과정을 통해 리튬(Li)은 염과 결합한 후 물에 녹아 이온 상태로, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 잔사 형태로 분리해 회수할 수 있으며, 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 탄소를 환원제로 추가하여 유용금속의 회수율을 향상시킬 수 있고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자력을 띤 잔사 형태로 변화시켜 자력 선별에 의해 용이하게 회수할 수 있는 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법는 파쇄된 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합하는 황산염혼합과정(10); 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 혼합물을 환원분위기에서 가열처리하는 황산화배소과정(20); 및 황산화배소과정(20)에 의해 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 고형물을 분쇄한 후 증류수를 포함한 침출제에 침지하고, 가열 및 교반하는 수침출과정을 포함하고, 황산염혼합과정(10)에서는 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 탄소가 환원제로 추가되는 것을 포함하며, 수침출과정에 의해 리튬(Li)은 용액 내에서 이온형태로 분리되며, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자성을 띤 잔사 형태로 분리되는 것을 포함한다.
또한, 황산염혼합과정(10)에서 폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비는 1:11.7 인 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 황산화배소과정(20)에서 배소 온도는 700℃ 인 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 폐리튬이차전지로부터 유용금속을 회수하기 위한 공정이 간단하고, 빠른 시간 내 공정을 완료할 수 있는 동시에 유용금속의 회수 효율을 향상시킬 수 있어 경제성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법를 도시한 블럭도,
도 2는 수침출과정 후 분석한 각 금속의 농도를 도시한 그래프,
도 3은 폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비에 따라 배소 온도 700℃에서 60분 배소한 후 리튬의 침출률을 그래프로 도시한 도면,
도 4는 배소 온도에 따른 리튬 침출률을 그래프로 도시한 도면,
도 5는 배소 시간 60분 일 때 리튬의 침출률을 그래프로 도시한 도면,
도 6은 배소 시간 90분 일 때 리튬의 침출률을 그래프로 도시한 도면,
도 7은 탄소가 포함되지 않은 양극제 NCM622의 리튬 침출률을 그래프로 도시한 도면,
도 8은 탄소가 없는 상태에서 황산화배소과정과 수침출과정 후 잔사를 XRD로 분석한 그래프를 도시한 도면,
도 9는 탄소가 없는 상태에서 배소하기 전 XRD 분석을 통해 얻은 NCM622 그래프를 도시한 도면,
도 10은 Na2SO4 황산염 없이 리튬이차전지에 탄소만을 혼합(NCM622+C)하여 배소한 NCM622를 XRD 분석한 결과를 도시한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법를 도시한 블럭도, 도 2는 수침출과정 후 분석한 각 금속의 농도를 도시한 그래프, 도 3은 폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비에 따라 배소 온도 700℃에서 60분 배소한 후 리튬의 침출률을 그래프로 도시한 도면, 도 4는 배소 온도에 따른 리튬 침출률을 그래프로 도시한 도면, 도 5는 배소 시간 60분 일 때 리튬의 침출률을 그래프로 도시한 도면, 도 6은 배소 시간 90분 일 때 리튬의 침출률을 그래프로 도시한 도면, 도 7은 탄소가 포함되지 않은 양극제 NCM622의 리튬 침출률을 그래프로 도시한 도면, 도 8은 탄소가 없는 상태에서 황산화배소과정과 수침출과정 후 잔사를 XRD로 분석한 그래프를 도시한 도면, 도 9는 탄소가 없는 상태에서 배소하기 전 XRD 분석을 통해 얻은 NCM622 그래프를 도시한 도면, 도 10은 Na2SO4 황산염 없이 리튬이차전지에 탄소만을 혼합(NCM622+C)하여 배소한 NCM622를 XRD 분석한 결과를 도시한 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법은, 도 1을 참조하면, 황산염혼합과정(10), 황산화배소과정(20), 수침출과정(30)을 포함하여 이루어진다.
먼저, 본 발명에 따른 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법은 폐리튬이차전지에 포함된 유용금속을 회수하기 위한 방법으로 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합한 후, 황산화배소과정(20)을 통해 폐리튬이차전지에 포함된 불용성 산화물 형태의 금속을 수용성의 황산염(금속황화물) 형태로 바꾸고, 수침출과정(30)을 통해 도 2에 도시한 바와 같이 리튬(Li)은 염과 결합한 후 물에 녹아 이온 상태로, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 잔사 형태로 분리해 회수할 수 있는 데 그 특징이 있다.
또한, 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 탄소가 환원제로 작용하면서 유용금속의 회수율을 향상시킬 수 있고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자력을 띤 잔사 형태 변화시켜 자력 선별에 의해 용이하게 회수할 수 있는데 그 특징이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법에 대해 상세하게 설명한다.
폐리튬이차전지는 아래에 서술된 황산염혼합과정(10)에서 폐리튬이차전지에 포함된 금속과 Na2SO4 황산염이 잘 혼합될 수 있도록 각편으로 파쇄된다.
황산염혼합과정(10)은 파쇄된 폐리튬이차전지와 Na2SO4 황산염(Sodium sulfate)을 혼합한다.
황산화배소과정(20)은 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 혼합물을 환원분위기에서 가열처리 한다.
배소(Roasting)는 습식 제련과정에서 분쇄된 폐리튬이차전지에 포함된 금속이 용융되지 않는 정도의 온도범위에서 가열처리하여 화학조성을 변화시키는 과정이며, 배소의 종류에는 산화 배소, 황산화 배소, 환원 배소, 염화 배소 등이 있다.
본 발명에서는 Na2SO4 황산염을 사용하는 황산화 배소방식을 이용하며, 황산화 배소방식의 경우, 폐리튬이차전지에 포함된 불용성 산화물 형태의 금속을 수용성의 황산염(금속황화물) 형태로 바꾸어 아래에 서술된 수침출과정(30)에서 증류수를 포함한 침출제에 용이하게 용해될 수 있도록 한다.
또한, Na2SO4 황산염을 사용하는 황산화 배소방식은 다른 화합물에 비해 경제성이 있고 안정적이며, 폐리튬이차전지에 포함된 금속를 통일성 있는 하나의 산물로 만들 수 있는 장점이 있다.
한편, 황산화배소과정(20)에 의해 배소된 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 고형물은 다시 분쇄과정을 거쳐 분쇄된다.
침출과정은 목적금속을 용매에 녹여 그 용매에 난용성의 불순물 및 맥석을 잔사로 남기는 과정으로서, 용매는 화학적으로 안정하며 목적금속을 선택적으로 빨리 용해하고 대상 염의 용해도가 크며 용액으로부터 금속을 쉽게 환원 및 채취할 수 있어야 하며, 침출의 종류는 용매에 따라 알칼리 침출, 산 침출, 수 침출 등이 있다.
본 발명에서 난용성인 폐리튬이차전지를 수용성으로 바꾸기 위해 수침출방식을 사용하며, 수침출과정(30)은 황산화배소과정(20)에 의해 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 분쇄물을 증류수를 포함한 침출제에 침지하고, 가열 및 교반한다.
수침출과정(30)에서는 증류수를 포함한 침출제에 리튬을 선택적으로 용해시키고, 침출용액으로부터 리튬을 용이하게 환원시켜 채취할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명에서는 폐리튬이차전지에 포함된 금속 중 리튬(Li)은 다른 금속들보다 염과 결합하는 반응열이 매우 작기 때문에 황산염을 리튬만 반응할 수 있는 적정 온도에서 결합시키면 리튬(Li)은 황산염 SO4와 결합한 후 침출제에 이온 상태로 녹아 침출하고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 물에 녹지 않고 잔사로 걸러지면서 분리된다.
또한, 수침출과정(30)에서는 가열에 따른 증발의 영향을 감소시키기 위해 기화되는 증류수를 다시 액체상태로 변화시키기 위한 응축기가 구비된다.
한편, 황산염혼합과정(10)에서 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합되는 혼합 질량비, 및 황산화배소과정(20)에서 배소 온도와 배소 시간은 유용금속의 회수 효율에 영향을 미치는 중요한 인자로 작용한다.
먼저, 황산염혼합과정(10)에서 폐리튬이차전지와 혼합되는 황산염은 그 양이 많을 수록 황산화배소과정(20)에서의 반응은 잘 일어나나, 혼합되는 황산염의 양이 지나치게 많을 경우 오히려 간섭이 일어나 반응의 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 폐리튬이차전지에 포함된 유용금속과 황산염이 황산화배소과정(20)에서의 반응과 수침출과정(30)에서 리튬(Li)의 침출률과 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)의 회수 효율을 높이기 위해 폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비를 구하기 위한 실험을 진행하였으며, 그 조건과 결과는 다음과 같다.
폐리튬이차전지 내에 들어있는 유용금속과 황산염(Sodium sulfate)이 반응하여 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)이 산화물이 되기 위한 최소 당량비는 1:1이고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)이 염과 결합하는 경우 최소 당량비가 1:2인 점을 고려하여 폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비를 1:5, 1:10, 1:11.7, 1:13.3 으로 하여 실험을 진행하였다.
또한, 황산화배소과정(20)에서 배소 온도에 따라 수침출과정(30)에서 리튬(Li)의 침출률을 확인하기 위해 배소 온도는 리튬(Li)의 낮은 용융점으로 인해 고온에서 리튬이 용융 되는 것을 방지하기 위해 600℃, 650℃, 700℃의 온도를 설정하고, 배소 시간은 60분과 90분으로 하여 최적의 배소 온도와 배소 시간을 결정하기 위한 실험을 진행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 황산화배소과정(20)에서 배소 온도 700℃, 배소 시간 60분, 폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비 1:11.7 일 때, 리튬(Li)의 침출률이 89.49%로 가장 좋은 침출률을 나타내는 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 황산염혼합과정(10)에서는 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 환원제로 사용하는 탄소를 추가한 후, 황산화배소과정(20)과 수침출과정(30)을 진행한다.
일반적으로, 파쇄된 폐리튬이차전지에서 전지의 양극물질로 사용되고 있는 전이금속 산화물은 니켈, 코발트, 망간 등의 전이금속에 산소가 결합된 상태로 존재한다.
황산염혼합과정(10)에서 환원제로 사용되는 탄소를 추가하고, 황산염배소과정에서 폐리튬이차전지와 Na2SO4 황산염이 혼합된 혼합물을 배소하면, 환원제로 사용된 탄소는 황산화배소과정(20)에서 폐리튬이차전지의 전이금속과 결합한 산소와 결합하여 기체상태의 일산화탄소 또는 이산화탄소 상태로 대기 중으로 날아가고, 다른 물질과 반응을 하지 않게 된다.
또한, 황산화배소과정(20)에서 리튬(Li)은 황산염의 SO4 2-가 결합하여 수용성 물질로 바뀌고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 탄소로 인해 환원되어 단일의 순 금속형태로 존재하게 되며, 이때, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자성을 띠게 된다.
이후, 수침출과정(30)에서 리튬(Li)은 침출제에 용해되어 이온형태로 분리되고, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자성을 띤 잔사 형태로 분리되어 자력에 의해 선별이 가능하게 된다.
환원제로 추가되는 탄소에 의해 리튬의 침출효과를 증명하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였으며, 실험에서는 리튬이차전지의 양극재로 사용하며 탄소가 섞여 있지 않은 양극제 NCM622를 가장 효율적인 조건이었던 폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비 1:11.7, 배소 온도 700℃, 배소 시간 60분으로 하여 황산화배소과정(20)을 진행 후 수침출과정(30)을 진행하였다.
실험결과 상술한 바와 같이 탄소가 포함된 폐리튬이차전지를 황산화 배소한 후 수침출과정(30)에서의 리튬(Li) 침출률은 89.49% 이고, 도 7에 도시한 바와 같이 탄소가 포함되지 않은 경우 20.78%로서 리튬(Li) 침출률이 현저히 떨어짐을 알 수 있다.
또한, 도 8은 탄소가 없는 상태에서 황산화배소과정(20)과 수침출과정(30) 후 잔사를 XRD로 분석한 그래프이며, 도 9는 탄소가 없는 상태에서 배소하기 전 XRD 분석을 통해 얻은 NCM622 그래프로서, 두 그래프를 비교하면, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 잔사와 피크가 동일하다는 것을 확인할 수 있다.
이는 폐리튬이차전지와 Na2SO4 황산염이 혼합된 혼합물에 탄소가 없을 경우 황산염배소과정에서 NCM622 산화물 구조에는 아무런 변화가 없었다는 것을 나타내며, 황산염혼합과정(10)에서 환원제로 사용되는 탄소를 추가한 후 황산염배소과정에서 폐리튬이차전지와 Na2SO4 황산염이 혼합된 혼합물을 배소하면 탄소가 환원제로 작용하여 NCM622 내의 산소를 떼어내 먼저 그 구조가 분해되고 이후, 황산염의 SO4 2-가 리튬(Li)과 결합해 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 간의 분리가 이루어진다는 것을 알 수 있다.
도 10은 당량비 1:1, 1:1.5, 1:2를 기준으로 Na2SO4 황산염 없이 리튬이차전지 양극재에 탄소만을 혼합(NCM622+C)하여 배소한 NCM622를 XRD 분석한 결과이다.
이는 탄소가 황산화배소과정(20)에서 환원제 역할을 수행하는지를 확인하고자 도출한 자료로 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)이 단일금속형태로 변했다는 것을 확인할 수 있다.
니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 각각 단일금속이나 옥사이드 상태에서 자성을 띄는데 도 10의 시료들 역시 자성을 띄는 것을 확인하면서 탄소의 환원제 역할을 확인할 수 있다.
이는 실제로 수침출과정(30)에서 수침출한 잔사가 자성을 띄었다는 것을 통해 황산화배소과정(20)에서도 위와 같은 반응이 일어났다는 것을 증명할 수 있다.
즉, 탄소가 포함된 폐리튬이차전지를 수침출과정(30) 후 걸러낸 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)의 잔사는 자성을 가진다는 것을 확인할 수 있으며, 이는 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)이 순금속일 경우 자성을 가지기 때문에 각각의 금속이 순금속 상태라는 것을 알 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 황산염혼합과정 20 - 황산화배소과정
30 - 수침출과정

Claims (4)

  1. 파쇄된 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합하는 황산염혼합과정(10);
    폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 혼합물을 환원분위기에서 가열처리하는 황산화배소과정(20); 및
    황산화배소과정(20)에 의해 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 고형물을 분쇄한 후 증류수를 포함한 침출제에 침지하고, 가열 및 교반하는 수침출과정(30)
    을 포함하고,
    수침출과정(30)에 의해 리튬(Li)은 용액 내에서 이온형태로 분리되며, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 잔사 형태로 분리되는 것
    을 포함하는, 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법.
  2. 파쇄된 폐리튬이차전지와 황산염을 혼합하는 황산염혼합과정(10);
    폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 혼합물을 환원분위기에서 가열처리하는 황산화배소과정(20); 및
    황산화배소과정(20)에 의해 폐리튬이차전지와 황산염이 혼합된 고형물을 분쇄한 후 증류수를 포함한 침출제에 침지하고, 가열 및 교반하는 수침출과정(30)
    을 포함하고,
    황산염혼합과정(10)에서는 폐리튬이차전지에 포함된 전이금속 산화물에 결합한 산소를 분리하기 위해 탄소가 환원제로 추가되는 것
    을 포함하며,
    수침출과정(30)에 의해 리튬(Li)은 용액 내에서 이온형태로 분리되며, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 자성을 띤 잔사 형태로 분리되는 것
    을 포함하는, 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    황산염혼합과정(10)에서
    폐리튬이차전지와 황산염의 혼합 질량비는 1:11.7 인 것
    을 포함하는, 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    황산화배소과정(20)에서 배소 온도는 700℃ 인 것
    을 포함하는, 폐리튬이차전지 황산염 배소 산물의 수침출에 따른 유용금속 회수 방법.
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