KR20220135703A - 리튬 폐액의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 리튬계 이차전지 제조 공정에서 발생하는 리튬을 함유한 폐액을 처리하는 방법으로서, 상기 리튬 폐액을 가열 및 회전증발시켜 농축액을 분리하는 농축단계; 이산화탄소 또는 탄산가스를 이용하여 상기 농축액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 단계:를 포함한다.
상기 농축단계는, 구체적으로 상기 리튬 폐액을 고온에서 회전시키는 회전 증발 농축 단계; 상기 회전 증발 농축 단계를 거친 폐액을 일정 압력의 감압 하에 두어 상기 농축액을 얻는 감압 농축 단계; 및 상기 회전 증발 농축 단계에서 증발된 액체를 회수하고 냉각하여 응축수를 얻는 응축 단계:를 포함한다.
상기 응축 단계에서 얻은 응축수는 이온교환 수지를 통해 양이온이 제거되고, 최종적으로 희석 방류되거나 공업수로 재활용될 수 있다.

Description

리튬 폐액의 처리 방법{Treatment Method Of Waste Solution Containing Lithium}

본 발명은 리튬계 이차전지 제조 공정에서 발생하는 리튬 폐액의 처리 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 농축 공정을 통해 상기 폐액을 농축액과 응축수로 분리하여, 농축액으로부터 리튬 화합물을 제조 및 회수하고 응축수를 이온교환수지에 통과시켜 방류하거나 공업수로 재활용하는 리튬 폐액의 처리 방법에 관한 것이다.

리튬계 이차전지는 휴대전화 및 전기자동차 등의 관련 산업의 폭발적인 성장과 더불어 상당한 기술 견인이 이루어지고 그 수요도 크게 증가하고 있으며, 한국은 전 세계 이차전지 사업의 40%를 점유하는 리튬 이차전지 제조 강국 위치에 있다.

폐기된 리튬이차전지의 경우 대부분은 스크랩 형태로 유가금속 회수 차원에서 재활용되고 있으나, 코발트와 니켈 등 유가금속 회수 후 폐액은 잔류 리튬 농도에 따라 일부 여과없이 폐기되는 실정이며, 본 기술과 관련한 리튬 이차전지 제조 공정 시 발생하는 폐액에 관한 연구는 전무하다. 뿐만 아니라 국내의 경우 산업폐수 방류수에 대한 규정은 해마다 엄격해지고 있음에도, 미량의 리튬 이온 농도에 의한 수계 오염 가능성에 관한 연구도 진행되지 않고 있다.

고니켈계 리튬 이차전지 제조의 경우, 전지의 특성 향상을 위해 리튬 전구체 하소 후 전극에 코팅하기 전에 수세 공정을 통해 잔여 리튬을 제어하는 공정이 새로 추가되었다. 이때 발생하는 리튬 수세액은 리튬 이온이 용액 내에 400 ~ 5,000 ppm 정도로 함유되어 있다. 이러한 폐액은 폐수처리공정으로 유출되는 실정으로 폐액 내 불순물로서는 양극재 미분과 나트륨, 칼륨 등이 일부 포함되어 있으나, 기타 중금속 등은 없는 것으로 알려져 있다.

현재 일부 기업이 실시하고 있는 리튬 재활용 공정은 인산 리튬 형태로 회수되는 공정으로, 재활용 공정 후 폐액 내에 잔류하는 소량의 인(phosphor) 성분으로 인해 폐액 방류 시 부영양화가 야기되어 문제화될 가능성이 높아, 인산 리튬 회수 후 폐수 처리에 대한 방법이 시급하며, 특히 생물학적 독성에 대한 근본적인 문제해결이 필요하다.

일반적으로 폐수의 생물학적 독성 유무를 조사하기 위하여 수질오염 공정시험 방법에 따른 분석을 수행한다. 수질오염물질의 배출허용 기준은 환경정책 기본법 시행령 기준으로 청정지역, (가)지역, (나)지역, 특례지역으로 구분하고, 생물화학적 산소요구량(biochemical oxygen demand, BOD), 화학적 산소요구량(chemical oxygen demand, COD), 부유물질량(suspended solid, SS)등 항목별 배출 허용 기준을 세분화하고 지역별 하수도법에 의거 공공하수처리시설의 방류수 수질기준을 적용하며, 2020년 1월부터 기존 화학적 산소요구량 항목은 총 유기 탄소량(total organic carbon, TOC) 으로 변경되어 수질 내 난분해성 유기물질까지 포함한 전체 유기 물질 총량을 측정하기 위해 지침을 개정하는 등 해마다 수질기준은 엄격해지고 있다.

또한, 생태독성 평가는 수계의 생태계에서 생산자와 소비자 역할을 하는 조류, 물벼룩, 어류 등의 영향을 미치는 독성을 조사해 방류수가 수생태계에 미치는 영향을 최소화하기 위한 것인데, 산업폐수 방류수는 생태독성이 1 미만 값으로 배출될 것이 요구된다. 따라서, 리튬 폐액 내에 리튬 이온과 생태독성 간의 상호 연관관계를 고려하여 이차전지 관련 산업의 폐수처리 방법을 제시할 필요가 있다.

생태독성 실험에 이용할 수 있는 물벼룩은 전 세계적으로 분포하고 있으며, 동물성 플랑크톤 집단을 대표하며 담수 먹이사슬의 중요한 위치에 있다. 크기가 작아 다루기 편하며, 실내 배양이 용이하고 약제에 대한 감수성이 높은 특징이 있다. 물벼룩은 아가미에서, 많은 양의 물과 접촉하여 2분 동안 체내 수분의 80%를 교환할 수 있다고 알려져 있어, 독성물질의 민감성이 매우 높으며, 배양과 민감성에서 다른 생물에 비해 유리하다. 국제기구의 생태독성 시험은 Daphnia magna를 사용하도록 권장하고 있다.

미량이라 할 지라도 리튬의 방류가 환경에 미치는 영향에 대한 연구 등이 이루어지지 않는 상황에서, 이차전지 제조과정에서 발생하는 리튬 폐액의 잔류 리튬 농도에 따라 일부 여과없이 폐기하는 현 실정은 추후에 환경 문제를 야기할 수 있다.

또한, 한국은 이차전지 제조 강국으로서 상당한 물량의 이차전지를 생산하고있는 바, 앞으로 처리해야 하는 리튬 폐액의 양은 계속해서 늘어날 것으로 예상되므로, 해마다 강화되고 신설되는 산업폐수 방류수에 대한 규정을 충족할 수 있는 리튬 폐액 처리 방법이 요구된다.

일부의 기업에서 실시되고 있는 리튬 재활용 공정으로서, 인산 리튬 형태로 회수되는 공정은 폐액 방류시 부영양화가 야기되어 문제화 될 가능성이 높아, 인산 리튬 회수 후 폐수처리에 대한 방법이 시급하며, 특히 생물학적 독성에 대한 근본적인 문제해결이 필요하다.

리튬 폐액에서 리튬화합물을 회수해 부가적인 수익을 창출하고, 잔여물은 일정한 처리를 통해 방류하거나 공업수로 재활용하여 이차전지 제조 공정의 경제성과 생산성을 향상시키고 자원을 최대한 활용할 방안이 필요하다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 일 양태로서, 본 발명은 리튬계 이차전지 제조 공정에서 발생하는 리튬 폐액을 처리하는 방법으로,

상기 리튬 폐액을 가열 및 회전증발시켜 농축액을 분리하는 농축단계; 및

이산화탄소 또는 탄산가스를 이용하여 상기 농축액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 단계:를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 농축단계는,

상기 리튬 폐액을 고온에서 회전시키는 회전 증발 농축 단계;

상기 회전 증발 농축 단계를 거친 폐액을 일정 압력의 감압 하에 두어 상기 농축액을 얻는 감압 농축 단계; 및

상기 회전 증발 농축 단계에서 증발된 액체를 회수하고 냉각하여 응축수를 얻는 응축 단계:를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 리튬 폐액의 리튬 농도는 300 내지 5,000ppm이며, 상기 농축단계를 거친 상기 농축액의 리튬 농도는 5,000 내지 20,000ppm인 것을 특징으로 할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 응축 단계에서 얻은 응축수는 이온교환 수지를 통해 양이온이 제거되는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 이온교환 수지를 거친 응축수는 리튬 농도가 0 내지 1ppm, pH가 6 내지 8이고, 상기 이온교환 수지를 거쳐 양이온이 제거된 응축수는 희석 방류하거나 공업수로 재활용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 리튬화합물은 Li₂CO₃ 및 LiOH을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

구체적으로, 상기 리튬 폐액은 리튬 이차전지의 고 니켈계 양극재 제조 공정에서 전극 코팅 시 수세공정에서 발생하는 폐액인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 리튬 폐액의 처리 방법에 따르면, 이차전지 제조과정에서 발생하는 리튬 폐액을 BOD와 TOC 등 외에도 생태독성 등 산업폐수 방류수 기준에 부합하도록 처리할 수 있어 상기 리튬 폐액을 방류하더라도 환경문제를 일으킬 염려가 적다.

또한, 산업폐수 방류수에 대한 규정이 해마다 강화되고 신설되더라도 본 발명은 그러한 규정에 유연하게 대응할 수 있는 리튬 폐액 처리 방법이다.

본 발명의 리튬 폐액 처리 방법 중, 리튬의 회수는 인산 리튬의 형태가 아니어서 폐액 방류시 잔류 인에 따른 부영양화가 야기되지 않으며, 리튬을 농축하고 남은 응축수도 이온교환수지 등에 의해 처리되어 생태독성 값이 1이하가 되므로 생물학적 독성에 대한 해결책이 될 수 있다.

더불어, 리튬 폐액에서 리튬을 농축해 화합물로 회수하여 부가적인 수익을 창출할 수 있고, 잔여물은 공업수로 재활용하거나 일정한 처리를 통해 방류할 수 있어 폐액 처리 비용을 절감할 수 있으므로, 이차전지 제조 공정의 경제성이 향상되며, 자원을 최대한 활용할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 리튬을 함유한 폐액의 처리 방법의 순서도이다.
도 2는 생태독성, 리튬이온 농도, pH 간의 상관관계를 나타낸 것이다.

이하에서 본원 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 본원 발명의 기술 분야 또는 유사 분야에서 숙련된 자이면 충분히 인식하고 유추할 수 있는 것은 본원 명세서의 설명에서 생략한다.

이하에서 도 1을 참조하여 본 발명의 리튬 폐액의 처리 방법을 살펴본다.

본 발명은, 리튬계 이차전지 제조 공정에서 발생하는 리튬을 함유한 폐액을 처리하는 방법으로서, 상기 리튬 폐액을 가열 및 회전증발시켜 농축액을 분리하는 농축단계; 이산화탄소 또는 탄산가스를 이용하여 상기 농축액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 단계:를 포함한다.

상기 농축단계는, 구체적으로 상기 리튬 폐액을 고온에서 회전시키는 회전 증발 농축 단계; 상기 회전 증발 농축 단계를 거친 폐액을 일정 압력의 감압 하에 두어 상기 농축액을 얻는 감압 농축 단계; 및 상기 회전 증발 농축 단계에서 증발된 액체를 회수하고 냉각하여 응축수를 얻는 응축 단계:를 포함한다.

상기 응축 단계에서 얻은 응축수는 이온교환 수지를 통해 양이온이 제거되고, 최종적으로 희석 방류되거나 공업수로 재활용될 수 있다.

상기 리튬계 이차전지 제조 공정은 더욱 구체적으로는, 고 니켈계 NCM 양극재 제조 공정에서 전극 코팅을 위한 공정이 될 수 있다.

고 니켈계 양극재 코팅 수세 공정에서 발생하는 리튬 폐액은 크게 2가지가 있으며, 고니켈계 양극재 활물질 코팅 1차 수세액 공정에서 발생하는 폐액과 2차 및 3차 수세액이 혼합된 폐액이 있다. 전자의 경우 리튬 이온농도가 높고, 후자의 경우 전체 폐액 양은 더 많으나 10배 이상 희석되어 리튬 이온 농도는 상대적으로 낮다.

리튬 폐액 중 리튬이온을 회수하는 방법으로는, 농축액에 탄산가스 또는 이산화탄소를 가하여 농축액 내 리튬 양이온으로 탄산리튬(Li₂CO₃)을 제조하여 회수하는 것이 있다. 또는 알칼리 물질을 투입하여 수산화리튬(LiOH)의 형태로 회수할 수 있다.

수산화리튬은 탄산리튬과 함께 리튬이차전지의 필수 소재이며, 탄산리튬은 노트북과 휴대폰용 배터리에 자주 사용되고, 수산화리튬은 고성능 전기차 배터리에 사용된다. 수산화리튬이 고용량 전기차 배터리용으로 주로 사용되는 이유는 배터리 용량을 키우는 니켈과 합성하기 쉽기 때문이다. 따라서, 상기 리튬화합물 회수단계를 통해 리튬폐액에 함유되어 버려질 수 있는 리튬 양이온을 이차전지 생산에 필요한 리튬화합물로 회수함으로서 리튬이차전지의 생산성 향상에 기여할 수 있다.

회전 증발 농축 공정에서 발생하는 응축수(표 2, Vapor Condensate)의 경우 원료 폐액이 기화되어 일부 리튬 이온이 응축수로 이동하여, 리튬 이온 농도는 0.5 ~ 2 ppm 정도로 나타나며, 증발량에 따라 응축수 내의 리튬 이온 농도는 수백 ppm 이상 증가할 수 있으므로, 응축수 내 리튬 이온 농도를 10 ppm 이하 저농도로 유지하기 위해 증발량 및 농축량을 일정하게 유지하는 것이 중요하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본원 발명을 보다 상세히 설명한다. 하기 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니된다.

실시예

회전 증발 농축기를 이용해 고 니켈계 양극재 코팅 수세 공정에서 회수된 리튬이온 농도 465 ppm의 리튬 폐액 9L를 투입한 원액 플라스크를 80 rpm으로 회전시키고 80 ℃에서 증발시켰다. 진공펌프를 이용해 10^-1 torr 압력으로 약 3시간 유지시켜 2.5 L의 농축액를 제조하고 콘덴서는 칠러를 이용해 -10℃로 설정하였다. 최종적으로 약 2.5 L의 농축액와 약 6.5 L의 응축수를 제조하였다.

농축액는 리튬 농도가 15,000 ppm 이상으로 탄산가스를 이용해 리튬 화합물 회수 공정을 실시하였고, 회전 증발 농축기로 발생한 응축수는 복합수지 형태로 양이온 및 음이온이 2:3 vol.%로 배합된 이온교환 수지를 통해 최종 리튬 농도를 0 내지 1 ppm 으로 제어하고 pH를 6 내지 8수준으로 조절하였다.

이하에서, 본 발명의 효과를 검증하기 위한 실험예를 살펴본다.

실험예

1.분석방법

본 발명의 효과확인을 위하여, 고 니켈계 양극재 코팅 수세 공정에서 회수한 리튬 폐액을 원료로 하여 전처리 없이 리튬 페액 내의 리튬 이온을 포함한 생태독성에 영향을 미칠수 있는 양이온의 분석을 위해 ICP(Inductively Coupled Plasma) 분석을 수행하였다.

pH 및 전도도는 Thermo Fisher Scientific (Orion Star A215, USA)를 이용하였다.

본 발명의 처리 방법을 거친 폐액(응축수)를 방류하거나 공업수로 재활용 할 수 있는지 즉, 응축수 방류 시 환경에 영향을 미치는지 여부는 생태독성 값을 통하여 살펴본다.

물벼룩을 생태독성 값과 이화학적 항목의 상관분석에 대한 선행 연구 결과에 따르면 생태독성 값과 BOD, COD, 중금속 등의 농도와 상관관계가 매우 낮은 것으로 알려져 있으나, 생태독성 값은 산업시설의 공정마다 폐수 발생 특성을 나타내며, 상기 선행 연구 결과는 배출수의 농도가 낮거나 불검출 항목이 많아 낮은 상관관계로 분석되었다는 보고가 있다.

2.생태독성 실험방법 및 비교 대조군

본 실험에서 생태독성 시험은 수질 오염공정시험기준 제49항 물벼룩을 이용한 급성독성 시험법에 준하여 실험을 실시하였다. 시료 별 농도를 6.25%, 100%로 나누어 물벼룩 개체수를 20개 투입하여 유영저해 개체수를 측정하였다.

비교 대조군인 경수(hard water)를 192 mg/L NaHCO₃, 120 mg/L CaSO₄ㆍ2H₂O, 120 mg/L MgSO₄, 8 mg/L KCl의 농도로 제조하였다. 이때 경도(degree of water hardness)는 160 ~ 180 mg/L, 알칼리도는 110 ~ 120 ppm, pH는 7.6 ~ 8.0으로 측정되었다.

3.비교 대조군(경수)와 폐액(6.25%, 100%)의 수질 분석 결과 비교

리튬 폐액의 수질 분석 결과를 살펴보면, 비교 대조군(표 1. Reference, 경수)에 비해 경도, 염분, TDS(total Dissolved Solids, 총용존고형물질), 전도도 등이 큰 차이를 나타내는 것을 확인할 수 있었으나 생태독성에 영향을 미치는 잔류염소 및 암모니아, 중금속(철, 아연, 망간, 구리, 크롬, 납) 등은 검출되지 않았다. 그러나 원료 폐액(100% 시료)은 그 pH와 리튬 이온 농도조건(500 ppm 이하)에서 생태독성 TU가 16 이상으로 측정되었다.

이를 통해 원료 폐액은 생태독성에 매우 치명적이기 때문에 세밀한 폐액 관리가 요구된다는 것을 알 수 있다.

4. 생태독성 값 계산

생태독성값(toxic unit, TU) 계산은 물벼룩 개체 수 및 누적 유영저해 개체 수를 일으키는 시료 농도 EC₅₀을 100/EC₅₀으로 환산한 값이다. 100% 시료에서 물벼룩의 0~10% 영향이 있으면 Tu를 0 으로 하고, 100% 시료에서 물벼룩의 10~49%에 영향이 있으면 ‘0.02 X 영향 받은 퍼센트'로 Tu를 계산하였다. 50% 이상 영향이 있으면 EC₅₀과 95% 신뢰구간의 통계를 위해 Trimmed Spearman-Karber Method를 이용해 생태독성 값을 계산하였다.

통상적으로 표준 독성 평가 결과는 K₂Cr₂O₇의 EC₅₀값의 0.9 ~ 2.1 mg/L범위로 신뢰도 평가를 하는데, 모든 생태독성 실험에서 표준 독성평가 결과 1.0 ~ 1.1 mg/L의 값을 얻을 수 있었다.

5.대조군 1, 2 및 탈 이온수와 각 공정별 리튬의 농도 및 수질시험 결과

As-received: 고 니켈계 양극재 코팅 수세 공정에서 회수된 리튬 폐액

Li reference solution 1: 8.7 ppm의 리튬 황산염 수화물

Li reference solution 2: 23.7 ppm의 리튬 황산염 수화물

Vapor Condensate: 이온교환 수지 통과 전 응축수

Ion exchange-treated solution: 이온교환 수지 통과액

Commercial D.I. water: 시약급 탈 이온수 (ThermoFisher Scientific, 중금속 최대 0.01 ppm 이하, 실리카 0.01 ppm 이하)

pH를 제외한 리튬 이온 농도에 의한 생태독성 결과를 비교하기 위해 리튬 황산염 수화물(Li₂SO₄ㆍH₂O, Sigma-Aldrich, USA)(표 2, Li reference solution 1, 2)를 증류수에 농도별 용해시켜 제조해 각 ICP 측정을 통해 리튬 이온 농도를 측정하고, 생태독성 시험하였다. ICP 측정한 결과, 리튬 이온 농도는 8.7 ppm과 23.7 ppm으로 측정되었고, 생태독성은 각각 1.5와 3.1로 높게 나타났다.

회수한 응축수(Vapor Condensate)의 생태독성 TU는 1.4로 측정되어 TU ≤1 로 관리되어야 하는 사업소에서는 응축수 형태로 방류가 불가능하였으며, 이온교환 수지를 이용해 양ㆍ음이온을 제거하여 탈 이온수급에 준하는 이온교환 수지 통과액(Ion exchange-treated solution)의 경우에도 TU가 1.4이어서 그대로 방류할 수 없는 것으로 나타났다.

이온교환수지 통과액과 비교를 위해 불순물이 완전히 제어된 시약급 탈 이온수(표 2, Commercial D.I water)를 비교군으로 생태독성을 시험하였다. 탈 이온수는 0.87 μs/cm 의 전도도를 갖는 제품으로 TU가 1로 측정되었다.

시판되는 탈 이온수 역시 생태독성 1 미만으로 관리되어야 하는 사업장에서는 직접적인 방류가 불가능하고, 1 ppm 이하의 극미량의 리튬 이온 등의 불순물이 혼입되면 TU가 1 이상으로 상승할 수 있으므로 역시 방류가 불가능하다. 따라서 유사 이차전지 제조 공정에서 발생하는 리튬 함유 폐액을 처리할 경우 불순물을 포함한 리튬 이온의 농도를 최소화 하는 것이 매우 중요하다.

6.생태독성 TU, 리튬 이온 농도, pH의 상관관계 분석

도 2는 본 실험 결과를 바탕으로 생태독성 TU, 리튬 이온 농도, pH의 상관관계를 나타낸 것이다. 이온교환수지 통과액(표 2, Ion exchange-treated solution)의 경우 중금속 및 철 등 생태독성에 직접적인 영향을 미치는 물질이 없음에도 불구하고 생태독성 TU는 1.4이므로 폐액 처리가 난해한 것을 확인할 수 있다.

7.리튬 폐액 처리 용액의 활용

이온교환수지 통과액(Ion exchange-treated solution)을 방류하기 위한 리튬 폐액의 처리 기준은 리튬 이온의 농도에 국한된 것이 아니라 물의 경도(Ca²⁺, Mg²⁺ 의 농도, Hardness) 등이 복합적으로 고려되어야 한다. 특히 폐액 처리된 리튬 폐액과 탈 이온수의 경우 경도가 0 mg/L으로 측정되므로 물벼룩을 이용한 생태독성 시험에서 수생물의 독성발현을 낮추기 위해 물의 경도를 증가시키는 것이 중요하다.

따라서, 리튬 이온이 포함된 폐액의 방류를 위해 제안한 폐액 처리 공정을 거친 후 경도 향상을 위해 상수도를 일부 섞는 방법을 통해 방류가 가능하다. 혹은 이온교환 수지 공정을 거친 탈 이온수급의 리튬 폐액 처리 용액은 공업수로 재활용하여 사용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명은 리튬 이온이 포함된 폐액의 배출을 위한 처리 방법으로서 활용될 수 있으므로, 리튬이 함유된 폐액의 배출이 이루어지는 다양한 산업에 적용이 가능할 것으로 사료된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 리튬 폐액의 처리 방법에 따르면, 이차전지 제조과정에서 발생하는 리튬 폐액을 BOD, TOC 등 외에도 생태독성 등 산업폐수 방류수 기준에 부합하도록 처리할 수 있어 상기 리튬 폐액을 방류하더라도 환경문제를 일으킬 염려가 적다.

또한, 산업폐수 방류수에 대한 규정이 해마다 강화되고 신설되더라도 본 발명은 그러한 규정에 유연하게 대응할 수 있는 리튬 폐액 처리 방법이다.

본 발명의 리튬 폐액 처리 방법 중, 리튬의 회수는 인산 리튬의 형태가 아니어서 폐액 방류시 잔류 인에 따른 부영양화가 야기되지 않으며, 리튬을 농축하고 남은 응축수도 이온교환수지 등에 의해 처리되어 생태독성 값이 1이하가 되므로 생물학적 독성에 대한 해결책이 될 수 있다.

더불어, 리튬 폐액에서 리튬을 농축해 화합물로 회수하여 부가적인 수익을 창출할 수 있고, 잔여물은 공업수로 재활용하거나 일정한 처리를 통해 방류할 수 있어 폐액 처리 비용을 절감할 수 있으므로, 이차전지 제조 공정의 경제성이 향상되며, 자원을 최대한 활용할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.

Claims (7)

1. 리튬계 이차전지 제조 공정에서 발생하는 리튬 폐액을 처리하는 방법으로서,
   상기 리튬 폐액을 가열 및 회전증발시켜 농축액을 분리하는 농축단계; 및
   이산화탄소 또는 탄산가스를 이용하여 상기 농축액으로부터 리튬 화합물을 회수하는 단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 폐액의 처리 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 농축단계는,
   상기 리튬 폐액을 고온에서 회전시키는 회전 증발 농축 단계;
   상기 회전 증발 농축 단계를 거친 폐액을 일정 압력의 감압 하에 두어 상기 농축액을 얻는 감압 농축 단계; 및
   상기 회전 증발 농축 단계에서 증발된 액체를 회수하고 냉각하여 응축수를 얻는 응축 단계:를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 폐액의 처리 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 리튬 폐액의 리튬 농도는 300 내지 5,000 ppm이며,
   상기 농축단계를 거친 상기 농축액의 리튬 농도는 5,000 내지 20,000 ppm인 것을 특징으로 하는 리튬 폐액의 처리 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 응축 단계에서 얻은 응축수는 이온교환 수지를 통해 양이온이 제거되는 것을 특징으로 하는 리튬 폐액의 처리 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 이온교환 수지를 거친 응축수는 리튬 농도가 0 내지 1ppm, pH가 6 내지 8이고,
   상기 이온교환 수지를 거쳐 양이온이 제거된 응축수는 희석 방류하거나 공업수로 재활용되는 것을 특징으로 하는 리튬 폐액의 처리 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 리튬화합물은 Li₂CO₃ 및 LiOH을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 폐액의 처리 방법.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 리튬 폐액은 리튬 이차전지의 고 니켈계 양극재 제조 공정에서 전극 코팅 시 수세공정에서 발생하는 폐액인 것을 특징으로 하는 리튬 폐액의 처리 방법.

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