KR20200100819A - 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법을 개시한다. 본 방법은, 리튬 광석 농축물을 이용하여 황산 리튬 침출액을 준비하는 단계; 알칼리를 첨가함으로써 황산 리튬 침출액 내의 Fe²⁺ 및 Al³⁺를 제거하는 단계; 이온 교환법에 의해 황산 리튬 침출액 내의 Ca²⁺ 및 Mg²⁺를 제거하는 단계; 생성된 황산 리튬 침출액 농축액에 소다회 포화 용액을 첨가하여 탄산 리튬을 침전시키는 단계; 및 탄산 리튬 침전물을 여과 및 분리하고, 온수로 세척하고, 건조시켜 탄산 리튬의 완제품을 얻는 단계를 포함한다. 본 발명의 채택으로 인해 생산 비용을 절약하고 최종 생성물인 탄산 리튬의 순도를 분명히 개선시킨다. 또한, 본 발명은 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법을 실현하기 위한 시스템을 개시한다.

Description

리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법 및 시스템

본 발명은 리튬염을 제조하는 기술 분야에 관한 것으로서, 구체적으로, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

탄산 리튬을 제조하기 위한 원료들은 주로 염수(salt lake brine)와 리튬 광석으로 구분된다. 최근 몇 년 동안, 중국은 염수 리튬 자원들을 적극적으로 이용하고 있지만, 자원, 기술, 및 기타 요인들의 한계로 인해, 개발 속도는 비교적 느리다. 따라서, 현재 중국은 주로 리튬 광석으로부터 리튬을 추출하고 있다. 일반적으로, 리튬 광석은 리튬 광석, 레피도라이트(lepidolite), 아인산염(phosphite), 및 기타 리튬-함유 광석들을 지칭한다.

현재, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법은 회수율이 높은 황산법을 주로 채택한다. 그 주요 단계들은 리튬 광석을 로스팅(roast)하는 단계, 황산 리튬 침출액을 준비하는 단계, 황산 리튬 침출액을 처리하는 단계 및 리튬을 침전시키는 단계를 포함한다. 황산 리튬 침출액의 정제와 농도는 탄산 리튬의 최종 제품의 품질에 직접적으로 영향을 미친다. 현재, 대부분의 제조업체들의 황산 리튬 침출액의 처리는 불순물 제거, 여과, 증발 및 농축과 같은 일련의 단계들을 포함한다. 불순물 제거 단계는 주로 황산 리튬 침출액 내의 Fe²⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 등과 같이 황산 리튬의 순도에 영향을 미치는 이온을 제거하기 위해 다량의 알칼리의 첨가에 의존하므로, 이러한 단계는 탄산 리튬 제품의 최종 품질에 직접적으로 관련이 있다. 선행기술에서, 불순물을 제거하기 위해 다량의 알칼리를 첨가하는 방법은 생산 효율과 비용에 어느 정도의 영향을 미치고, 최종적인 불순물 제거는 충분하지 않고, 생성된 탄산 리튬 제품의 품질 또한 불안정하다.

중국 특허 문헌 CN106044804A을 통해, 본 출원인은 황산법에 의해 리튬염을 제조하기 위한 새로운 방법을 개시하였다. 이러한 방법에 따른 황산 리튬 침출액의 불순물 제거는 이온 교환법 또는 나노 여과막법이 주로 채택되고, 황산 리튬 침출액 내의 Fe²⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 이온들은 이온 교환법에 의해 제거된다. 이러한 방법은 다량의 알칼리를 첨가하는 원래의 불순물 제거 방법을 완전히 대체하고, 탄산 리튬 제품의 품질을 어느 정도 향상시킬 수 있지만, 알칼리를 첨가하는 방법과 비교하여 제조비가 더 높아진다. 이온 교환법에서 사용되는 이온 교환 수지는 수명이 짧아서 제조비용이 추가적으로 증가되고, 이온 교환 시간을 연장시키거나 이온 교환 수지의 양을 변경하더라도, 생성되는 탄산 리튬 제품의 품질은 더 이상 향상될 수 없다.

본 발명은 전술한 선행기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 선행기술에서 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 과정에서 품질이 낮은 문제를 해결할 수 있도록 개선된 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법은,

1) 리튬 광석 농축물을 이용하여 황산 리튬 침출액을 마련하는 단계;

2) 황산 리튬 침출액 내에서 Fe²⁺ 및 Al³⁺를 침전시키기 위해 알칼리를 첨가한 후 황산 리튬 침출액의 페하(pH)를 9-10으로 조정하는 단계;

3) 단계 2)에서 수득된 황산 리튬 침출액을 여과시켜 황산 리튬 침출액 내에서 Fe²⁺ 및 Al³⁺ 침전물을 제거시키는 단계;

4) 이온 교환법을 사용하여 여과된 황산 리튬 침출액을 처리하여 황산 리튬 침출액으로부터 Ca²⁺ 및 Mg²⁺를 제거하는 단계;

5) 이후, 농축액 내의 Fe²⁺의 농도가 0.0005% 미만이고, Al³⁺의 농도가 0.0005% 미만이고, Ca²⁺의 농도가 0.0024% 미만이고, Mg²⁺의 농도가 0.0040% 미만이고, 따라서 농축액 내의 황산 리튬의 농도가 15-20%가 되도록, 이온 교환법에 의해 수득된 황산 리튬 침출액을 멤브레인 농축시켜 황산 리튬 침출액의 농축액을 얻는 단계; 및

6) 단계 5)에서 수득된 황산 리튬 침출액의 농축액에 소다회(soda ash) 포화 용액을 첨가하여 탄산 리튬을 침전시키고, 탄산 리튬 침전물을 여과 및 분리하고, 온수로 세척하고, 건조시켜 탄산 리튬의 최종 생성물을 수득하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법은, 이전 단계의 알칼리 첨가 공정에서 Fe²⁺ 및 Al³⁺가 제거됨으로써, 최종 생성물인 탄산 리튬의 순도를 향상시킴은 물론 Fe²⁺의 존재로 인해 이온 교환 수지가 산화되어 수지의 구조가 변경되고 교환 용량이 손실되는 문제를 방지한다. Fe²⁺ 및 Al³⁺의 침전물은 먼저 여과됨으로써 이들 침전물이 이온 교환 수지의 수지 공극들을 차단하여 이온 교환 수지의 무기물 훼손을 방지함으로써, 이온 교환 수지의 효과적인 재활용을 보장한다. 본 발명의 이후 단계에서, 이온 교환법에 의해 황산 리튬 침출액 내의 Ca²⁺ 및 Mg²⁺가 보다 완전하게 제거되고, 최종 생성물인 탄산 리튬의 순도가 향상된다.

또한, 단계 5)에서 황산 리튬 침출액을 농축시키기 전에, 황산 리튬 침출액 내의 현탁 물질을 제거하고고 황산 리튬 침출액의 pH를 조정한다.

또한, 단계 5)에서 멤브레인 농축 공정은, 한외여과막 여과 및 역삼투 여과를 포함한다.

또한, 본 발명은 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템을 개시한다. 이러한 시스템은, Li₂SO₄ 침출액 생성 시스템, 리튬 침전 시스템 및 건조 시스템을 구비하고, 연속적으로 연결된 정밀 여과 디바이스, 이온 교환 설비, 및 멤브레인 농축 여과 시스템를 구비하고, 정밀 여과 디바이스의 액체 입구는 Li₂SO₄ 침출액 생성 시스템의 액체 출구와 연결되고, 멤브레인 농축 여과 시스템의 농축액 출구는 순차적으로 리튬 침전 시스템과 건조 시스템에 연결된다.

본 발명은, Li₂SO₄ 침출액을 먼저 정밀 여과시키기 위한 정밀 여과 디바이스를 채택하고, 이는 선행기술의 플레이트 및 프레임 필터보다 여과 효과가 우수하고, Ca²⁺ 및 Mg²⁺를 제거하기 위해 이온 교환 수지가 사용되고, 공정이 간단하고, 제거 효과가 우수하다. 멤브레인 농축 여과 시스템는 원래의 증발 농축 디바이스를 대체함으로써, 생산 에너지 소비를 줄이고 제품의 품질을 향상시킨다. 선행기술과 비교하여, 본 발명은 Li₂SO₄ 침출액에 대하여 처리 효과가 보다 우수하고, 구조가 더 간단하고 생산 비용이 더 낮아 진다. 리튬 광석을 사용하여 탄산 리튬을 제조하는 시스템은, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법을 실현할 수 있고, 황산법에 의해 탄산 리튬을 제조하는 제조 공정에 적합하다.

또한, 멤브레인 농축 여과 시스템은, 순서대로 연결된 한외 여과막 여과 디바이스와 적어도 일단(single-stage)의 디스크-튜브형(disk-tube) 역삼투막 여과 디바이스를 구비한다. 한외 여과막 여과 디바이스는 주로 거대 분자의 입자상 물질을 걸러 내는 것이고, 이어서 물질은 농축을 위해 일단 또는 다단(multi-stage) 디스크-튜브형 역삼투막 여과 디바이스로 들어간다. 전체 시스템의 생성수(produced water)는 사용을 위해 제조 시스템으로 복귀될 수 있고, Li₂SO₄의 농도는 15 ~ 20%에 도달할 수 있다.

또한, 한외 여과막 여과 디바이스는 분자량이 2000보다 크고 직경이 0.005-0.05μm인 물질을 차단하는 여과 디바이스이다. 이러한 조건에서, 한외 여과막 여과 디바이스는 거대 분자의 입자상 물질에 대한 더 나은 차단 효과를 가지게 된다.

또한, 디스크-튜브형 역삼투막 여과 디바이스는 분자량이 50 내지 150이고 직경이 0.0001 내지 0.001μm인 물질을 차단하는 여과 디바이스이다. 이러한 조건 하에서, 디스크-튜브형 역삼투막 여과 디바이스는 여과된 Li₂SO₄ 침출액에 대한 최상의 농도 효과를 갖는다.

또한, 정밀 여과 디바이스는 0.1㎛보다 큰 분자 직경을 가진 물질을 차단하는 여과 디바이스이다. 이러한 조건 하에서, Li₂SO₄ 침출액 내의 대부분의 고체 불순물들이 차단될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템은 이온 교환 설비와 멤브레인 농축 여과 디바이스 사이에 마련되는 전처리 설비를 더 구비할 수 있다. 전처리 설비를 구비하게 되면, 멤브레인 농도 여과 디바이스로 유입되는 액체의 품질을 보장할 수 있다.

또한, 전처리 설비는 1차 여과 디바이스 및 pH 조절 디바이스를 포함한다. 따라서, 전처리 설비에 의해 멤브레인 농축 여과 시스템으로 들어가는 Li₂SO₄ 침출액의 불순물의 농도와 pH가 제어되어, 보다 우수한 농도 효과가 보장된다.

본 발명은 도면 및 특정의 실시예들과 관련하여 아래에서 더 상세히 설명될 것이다. 본 발명의 다른 양태들과 이점들은 이어지는 상세한 설명에서 부분적으로 주어질 것이고, 일부는 아래의 상세한 설명으로부터 명백해지거나 본 발명의 실시예들을 통해 이해될 수 있다.

본 발명의 일부를 구성하는 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 사용된다. 본 발명의 도면들 및 관련 설명에 제공된 내용은 본 발명을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 본 발명을 부적절하게 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 방법 및 시스템의 개략적 구성도이다.

본 발명은 아래에서 도면을 참조하여 명확하고 완전하게 기술될 것이다. 당업자는 이러한 상세한 설명에 기반하여 본 발명을 구현할 수 있을 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기 전에, 특히 다음 내용을 밝히고자 한다.

본 발명에서, 이하의 설명을 포함하는 다양한 부분에 제공된 기술적 해결책 및 기술적 특징은 충돌없이 서로 결합될 수 있다.

또한, 이하의 상세한 설명에 포함되는 본 발명의 실시예는 모든 실시예들을 포섭하는 것이 아니라 일반적으로 본 발명의 하위 섹션일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 실시예에 기반하여, 창의적인 작업없이 당업자에 의해 획득된 다른 모든 실시예들은 본 발명의 보호 범위 내에 속할 것이다.

본 발명에서 사용되는 용어들 및 단위들과 관련하여. 본 발명의 명세서, 청구 범위 및 관련 부분에서 용어 "포함하는", "구비하는" 및 그 변형들은 비-배타적인 의미를 가지는 것으로 의도된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법은 다음 단계들을 포함한다.

1) 리튬 광석 농축물을 사용하여 황산 리튬 침출액이 마련된다. 황산 리튬 침출액의 특정 제조 공정은 선행기술의 제조 공정이 사용된다. 이러한 특정의 실시양태에서 황산 리튬 침출물을 제조하는 공정은 다음과 같다.

리튬 광석 농축물을 취해서 먼저 로스팅(roasting)한 다음, 그것을 냉각하여 리튬 광석 하소(calcine)를 얻는다. 리튬 광석 하소를 분쇄하여 리튬 광석 분말을 얻는다. 리튬 광석 분말에 황산을 첨가하고 로스팅하여 산 클링커(acid clinker)를 얻는다. 산 클링커에 탄산 칼슘을 첨가하여 혼합물을 얻고, 혼합물에 물을 첨가한다. 혼합물의 pH 값이 5.5 내지 6.0인 경우, 여과하여 황산 리튬 침출액를 얻는다.

2) 황산 리튬 침출액 내의 Fe²⁺ 및 Al³⁺를 침전시키기 위해 알칼리를 첨가한 후 황산 리튬 침출액의 pH를 9-10으로 조정한다

3) 단계 2)에서 수득된 황산 리튬 침출액을 여과하여 황산 리튬 침출액 내에서 Fe²⁺ 및 Al³⁺ 침전물을 제거한다.

4) 이온 교환법을 사용하여, 여과된 황산 리튬 침출액을 처리하여 황산 리튬 침출액에서 Ca²⁺ 및 Mg²⁺를 제거한다.

5) 이후, 농축액 내의 Fe²⁺의 농도가 0.0005% 미만이고, Al³⁺의 농도가 0.0005% 미만이고, Ca²⁺의 농도가 0.0024% 미만이고, Mg²⁺의 농도가 0.0040% 미만이고, 따라서 농축액 내의 황산 리튬의 농도가 15-20%가 되도록, 이온 교환법에 의해 수득된 황산 리튬 침출액을 멤브레인 농축(membrane concentration)시켜 황산 리튬 침출액의 농축액을 얻는다.

6) 단계 5)에서 수득된 황산 리튬 침출액의 농축액에 소다회 포화 용액을 첨가하여 탄산 리튬을 침전시키고, 탄산 리튬 침전물을 여과 및 분리하고, 온수로 세척하고, 건조시켜 탄산 리튬의 최종 생성물을 얻는다.

단계 5)에서 황산 리튬 침출액를 농축시키기 전에, 황산 리튬 침출액 내의 현탁 물질을 제거하고 황산 리튬 침출액의 pH를 조정한다.

단계 5)에서, 멤브레인 농축 공정은 한외 여과막 여과 공정 및 역삼투막 여과 공정을 포함한다.

다음은 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 다양한 비교 방법들과 본 발명에 따라 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법을 상세하게 설명한다.

비교 실험 1:

리튬 광석 농축물을 사용하여 황산 리튬 침출액을 준비한 다음, 불순물을 제거하기 위해 다량의 알칼리만을 황산 리튬 침출액에 첨가하였다.

비교 실험 2:

리튬 광석 농축물을 사용하여 황산 리튬 침출액을 준비한 후, 이온 교환법에 의해 황산 리튬 침출액을 제거하였다.

Example 1: 본 발명에 따른 리튬 광석을 사용하여 탄산 리튬을 제조하는 방법.

다음 [표 1]은 위의 3가지 실험 방법들의 실험 효과를 비교한다.

시험 방법	시험 효과	제조 비용	불순물 제거 후 황산 리튬 침출액의 이온 농도(%)
비교 실험 1	시스템 장비가 복잡하고 공정 단계가 많고; 불확실한 요소가 많고 불순물 제거 효과의 보장이어려움	약제 비용을 고려해야 하고,약 240-340 위안/톤의 물이 소요되어 3가지 방법들 중 처리 비용이 가장 높음.	c(Fe2+)<0.0005 c(Al3+)<0.0005 c(Ca2+)<0.0027 c(Mg2+)<0.0045
비교 실험 2	이온성 수지는 철 이온의 존재로 인해 "철 훼손"의 경향이 있고, 수지를 불활성화시켜 재활용할 수 없고, 공정 비용을 증가시킴; 처리된 수지는 고형 폐기물로 처리해야 함	수지 재활용율이 낮기 때문에, 약 150-270 위안/톤의 물이 소요되어 처리 비용을 간접적으로 증가시킴	c(Fe2+)<0.0005 c(Al3+)<0.0005 c(Ca2+)<0.0026 c(Mg2+)<0.0043
Example 1	공정 단계들이 적고; 수지 재생률을 보장할 수 있고; 위의 2가지 방법들보다 불순물 제거 효과가 양호함	처리 비용을 줄일 수 있을뿐만 아니라 이온 제거율을 보장하고, 수지 훼손의 위험이 적고, 재활용률이 높다. 약 120-200 위안/톤의 물이 소요되어 3가지 방법들 중 처리 비용이 가장 낮음	c(Fe2+)<0.0005 c(Al3+)<0.0005 c(Ca2+)<0.0024 c(Mg2+)<0.0040

상기 [표 1]의 비교로부터, 본 발명의 example 1의 시험 효과가 가장 우수하고, 제조 비용이 가장 낮고, 황산 리튬 침출액으로부터 제조된 탄산 리튬 생성물의 품질이 최고임을 알 수 있다. 상술한 이온 농도는 이온 질량 대 황산 리튬 침출액의 질량의 비를 지칭한다.

이러한 예에서, Example 1의 단계 5)에서, 농축된 용액 내의 황산 리튬의 농도는 3개의 실시예 그룹으로서 15%, 18% 및 20%로 변경되고, 최종 시험 효과는 Example 1과 동일하다 .

용어, "정밀 여과"는 수중의 모래 여과에 의해 제거될 수 없는 미세 현탁 물질 또는 콜로이드 입자를 제거하기 위한 여과 처리 공정을 지칭한다. 초순수 제조용 전처리 설비로서 물 공급 처리에 종종 사용된다.

또한, 본 발명의 특정의 실시예는 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기위한 시스템을 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 특정의 실시예에서, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템은 Li₂SO₄ 침출액 생성 시스템(6), 정밀 여과 디바이스(1), 이온 교환 설비(2), 전처리 설비(3), 한외 여과막 여과 디바이스(4), 디스크-튜브형 역삼투막 여과 디바이스(5), 리튬 침전 시스템(7), 및 건조 시스템(8)를 구비한다.

전처리 설비(3)는 1차 여과 디바이스와 pH 조절 디바이스를 포함한다. 정밀 여과 디바이스(1)는 여과 온도가 50 내지 70℃로 제어되는 여과 디바이스이다.

바람직하게, 정밀 여과 디바이스(1)는 0.1㎛보다 큰 분자 직경을 가진 물질을 차단하는 여과 디바이스이고, 한외 여과막 여과 디바이스(4)는 분자량이 2000보다 크고 직경이 0.005 내지 0.05μm인 물질을 차단하는 여과 디바이스이고, 디스크-튜브형 역침투막 여과 디바이스(5)는 분자량이 50 내지 150이고 직경이 0.0001 내지 0.001μm인 물질을 차단하는 여과 디바이스이다.

그 중에서도, Li₂SO₄ 침출액 생성 시스템(6)은 리튬 광석 농축물의 미세 분쇄, 로스팅, 황산과 CaCO₃의 첨가 후 Li₂SO₄ 침출액을 침출하는데 주로 사용된다.

리튬 침전 시스템(7)은 주로 디스크-튜브형 역삼투막 여과 디바이스(5)에 의해 수득된 Li₂SO₄ 농축액의 온도를 제어하고, 85-95℃에서 포화 Na₂CO₃ 용액을 첨가하여 탄산 리튬 고체를 함유하는 액체를 수득하는데 사용된다. 고액 분리 후, 건조 시스템(8)은 분리된 탄산 리튬 고체를 건조시켜 Li₂CO₃ 완제품을 얻는데 사용된다.

이러한 특정의 실시예에서 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템은 Li₂SO₄ 침출액을 먼저 정밀 여과하기 위해 정밀 여과 디바이스(1)를 사용하므로, 이는 선행기술의 플레이트 및 프레임 여과보다 우수한 여과 효과를 가지고, 이온 수지 교환은 Ca²⁺와 Mg²⁺를 제거하고, 공정이 간단하고, 제거 효과가 더 양호하다. 그 후, 멤브레인 농축 여과 디바이스로 들어가는 Li₂SO₄ 침출액의 불순물 농도와 pH는 전처리 설비에서 1차 여과 디바이스 및 pH 조절 디바이스를 통해 제어되고, 멤브레인 농축 여과 디바이스에서, 한외 여과막 여과 디바이스(4)와 디스크-튜브형 역침투막 여과 디바이스(5)의 후속 사용은 원래의 증발 농축 디바이스를 대체하여 생산 에너지 소비를 감소시키고 제품 품질을 향상시킨다.

선행기술과 비교하여, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템은 Ca²⁺ 및 Mg²⁺를 보다 철저히 제거하기 위해 이온 교환 설비로서 이온 교환 수지를 채택하고, 멤브레인 농축 여과 디바이스는 증발 공정을 대체하여 에너지 소비를 줄이고, 비용을 절감하고, 생성된 물을 제조 시스템에서 재사용할 수 있다. 본 발명은 낮은 운영 비용, 간단한 제어 및 환경에 대한 2차 오염없이 황산 리튬염 생산 산업의 정제와 농축 처리에 널리 사용될 수 있다.

본 발명의 관련 내용에 대하여 설명하였다. 당업자는 이러한 설명에 기반하여 본 발명을 구현할 수 있을 것이다. 전술한 본 발명의 내용에 기반하여, 창조적인 작업없이 당업자에 의해 획득된 다른 모든 실시예들은 본 발명의 보호 범위 내에 속할 것이다.

상기 설명은 본 발명의 바람직한 실시예일뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 본 발명의 사상과 원리 내에서 이루어진 임의의 변형, 등가의 교체, 개선 등은 본 발명의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.

1...정밀 여과 디바이스 2...이온 교환 설비
3...전처리 설비 4...한외 여과막 여과 디바이스
5...디스크-튜브형 역삼투막 여과 디바이스 6...Li₂SO₄ 침출액 생성 시스템
7...리튬 침전 시스템 8...건조 시스템

Claims (10)

1. 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법으로서,
   1) 리튬 광석 농축물을 사용하여 황산 리튬 침출액을 준비하는 단계;
   2) 상기 황산 리튬 침출액 내에서 Fe²⁺ 및 Al³⁺를 침전시키기 위해 알칼리를 첨가한 후 상기 황산 리튬 침출액의 pH를 9-10으로 조정하는 단계;
   3) 상기 단계 2)에서 수득된 황산 리튬 침출액를 여과시켜 상기 황산 리튬 침출액 내에서 Fe²⁺ 및 Al³⁺ 침전물을 제거하는 단계;
   4) 이온 교환 방법을 사용하여 여과된 황산 리튬 침출액를 처리하여 상기 황산 리튬 침출액 내에서 Ca²⁺ 및 Mg²⁺를 제거하는 단계;
   5) 농축액 내의 Fe²⁺의 농도가 0.0005% 미만이고, Al³⁺의 농도가 0.0005% 미만이고, Ca²⁺의 농도가 0.0024% 미만이고, Mg²⁺의 농도가 0.0040% 미만이고, 따라서 농축액 내의 황산 리튬의 농도가 15-20%가 되도록, 수득된 황산 리튬 침출액에 이온 교환법에 의한 멤브레인 농축시켜 황산 리튬 침출액의 농축액을 얻는 단계; 및
   6) 상기 단계 5)에서 수득된 황산 리튬 침출액의 농축액에 소다회 포화 용액을 첨가하여 탄산 리튬을 침전시키고, 탄산 리튬 침전물을 여과 및 분리하고, 온수로 세척하고, 건조시켜 탄산 리튬의 최종 생성물을 수득하는 단계를 포함하는, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법.
   
2. 청구항 1에서,
   상기 상기 단계 5)에서 황산 리튬 침출액을 농축하기 전에, 상기 황산 리튬 침출액 내의 현탁 물질을 제거하고 상기 황산 리튬 침출액의 pH를 조정하는, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법.
   
3. 청구항 1에서,
   상기 단계 5)의 멤브레인 농축 공정은 한외 여과막 여과 공정 및 역삼투막 여과 공정을 포함하는, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하는 방법.
   
4. Li₂SO₄ 침출액 생성 시스템(6), 리튬 침전 시스템(7), 및 건조 시스템를 구비하는 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템으로서,
   순서대로 연결된 정밀 여과 디바이스(1), 이온 교환 설비(2) 및 멤브레인 농축 및 여과 디바이스를 구비하고,
   상기 정밀 여과 디바이스(1)의 액체 입구는 상기 Li₂SO₄ 침출액 생성 시스템(6)의 액체 출구와 연결되고,
   상기 멤브레인 농축 여과 시스템의 농축액 출구는 차례대로 상기 리튬 침전 시스템(7)과 상기 건조 시스템(8)에 연결된, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템.
   
5. 청구항 4에서,
   상기 멤브레인 농축 여과 시스템은 순서대로 연결된 한외 여과막 여과 디바이스(4) 및 적어도 하나의 디스크-튜브형 역삼투막 여과 디바이스(5)를 포함하는, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템.
   
6. 청구항 5에서,
   상기 한외 여과막 여과 디바이스(4)는 분자량이 2000보다 크고 직경이 0.005-0.05μm인 물질을 차단하는 여과 디바이스인, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템.
   
7. 청구항 5에서,
   상기 디스크-튜브형 역침투막 여과 디바이스(5)는 분자량이 50-150이고 직경이 0.0001-0.001μm인 물질을 차단하는데 사용되는, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템.
   
8. 청구항 4에서,
   상기 정밀 여과 디바이스(1)는 0.1㎛ 이상의 분자 직경을 가진 물질을 차단하는 여과 디바이스인, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템.
   
9. 청구항 4에서,
   상기 이온 교환 설비(2)와 상기 멤브레인 농축 여과 시스템 사이에 마련된 전처리 설비(3)를 더 구비하는, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템.
   
10. 청구항 4에서,
    상기 전처리 설비(3)는 1차 여과 디바이스 및 pH 조정 디바이스를 포함하는, 리튬 광석으로부터 탄산 리튬을 제조하기 위한 시스템.

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