[논문]리튬 함유 물질로부터 탄산리튬 회수에 대한 고찰

김대원; 박재량; 안낙균; 최광묵; 진연호; 양재교

doi:10.6111/jkcgct.2019.29.3.091

리튬 함유 물질로부터 탄산리튬 회수에 대한 고찰
A review on the recovery of the lithium carbonate powders from lithium-containing substances 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.29 no.3, 2019년, pp.91 - 106

김대원 (고등기술연구원) , 박재량 (고등기술연구원) , 안낙균 (고등기술연구원) , 최광묵 (고등기술연구원) , 진연호 (고등기술연구원) , 양재교 (고등기술연구원)

초록
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친환경 자동차용(EV: Electric Vehicle, HEV: Hybrid Electric Vehicle, PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 리튬계 이차전지의 폭발적인 증가로 인하여 리튬의 수요가 매우 가파르게 증가하고 있다. 전통적인 리튬의 생산은 주로 리튬 함유 광물이나 염호에서 이루어졌으나, 최근에는 리튬계 이차전지의 재활용 시 유가금속과 함께 회수되고 있다. 본 연구에서는 리튬이 함유된 물질로부터 리튬을 회수하는 방법에 대하여 종합적으로 고찰하고자 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The demand for lithium has increased sharply due to the explosive increase in lithium secondary batteries for environment-friendly vehicles (EV: Electric Vehicle, HEV: Hybrid Electric Vehicle, PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle). Traditionally, lithium has been produced mainly from lithium-containing minerals and brine, and recently it also has been recovered along with other valuable metals by recycling cathode materials of lithium secondary batteries. In this study, we comprehensively reviewed various recovering precesses of lithium from lithium-containing substances.

주제어

표/그림 (20)

그림 Fig. 1. Comparison of lithium recovery/production process according to the raw material.
그림 Fig. 2. Major lithium deposits by type [23].
표 Table 1 World’s total resource of lithium
표 Table 2 World’s total reserve of lithium
표 Table 3 World lithium production in 2018
표 Table 4 Types of brines and main ingredients [29, 30]
표 Table 5 Principal lithium mineral [29]
그림 Fig. 3. Price change of lithium carbonate (US$/ton, spot price in china).
표 Table 6 Major deposits of lithium mineral [29]
그림 Fig. 4. Lithium worldwide uses in 2017 and 2025.
표 Table 7 The varierty of lithium usage by device [29]
그림 Fig. 5. Total import price (left) and weight (right) of lithium by year.
그림 Fig. 6. General flow sheet for production of lithium compounds from mineral sources.
표 Table 8 The producer of lithium compounds in China and the supplier ofspodumene
그림 Fig. 7. Typical lithium recovery process for hard rock.
표 Table 9 Recovery method for the extraction of lithium from minerals
그림 Fig. 8. Flow chart of lithium recovery process for brine.
표 Table 10Production capacity of lithium compounds from brines (2012) (unit: ton, LCE) [63]
그림 Fig. 9. General process for lithium recovery from waste lithium battery.
표 Table 11 Hydrometallurgy process for recovering lithium from waste lithium batteries

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	리튬은 무엇이며 언제 최초 발견하였는가?	리튬(Lithium)은 원자번호 3으로 지각에는 약 0.006 %정도 함유되어 있으며, 1817년 스웨덴의 요한 아우구스트 아르프뱃손(John August Arfwedson)에 의해 리튬의 존재를 최초로 확인하였다. 이후 1818년 영국에서 윌리엄 토머스 브란드(William Thomas Brande)와 험프리데이비(Humphry Davy)가 산화 리튬(Li2O)의 전기분해를 통해 순수한 리튬을 얻는 데에 성공했다.
	광석 리튬으로부터의 리튬 생산의 장단점은 무엇인가?	호주 및 중국 광산에서 공급되는 스포듀민은 중국 내 리튬 가공 공장에서 리튬 화합물(탄산리튬, 수산화리튬, 염화리튬) 등으로 제조하고 있으며, 스포듀민 공급처에 따른 생산 업체는 Table 8과 같다. 광석으로부터 리튬 생산 기술은 설비 투자비용이 9천 9백만 US$ 수준으로 비교적 낮으며, 기술적 난이도가 낮고 생산 소요 시간이 1년 미만으로 짧은 장점이 있다. 그러나 운영비용이 상대적으로 높으며, 열처리 등에 필요한 높은 에너지 비용 및 채광 비용의 문제점이 있고, 탐사에서 생산까지 장시간이 소요된다. 또한 전 세계적으로 고품위 광석이 희귀하며, 다량의 황산 사용에 따른 환경 부담이 있는 공법이다.
	리튬의 용도는 어떻게 되는가?	리튬의 용도는 2차 대전 직후까지 전통적으로 리튬화합물로써 유리의 녹는점을 낮추는 첨가제나 내열성 및 저열팽창 특성 등의 열적우수성으로 인하여 유리 및 세라믹 산업에 주요한 원료로서 사용되어 왔으며[1], 2007년부터 리튬계 이차전지의 용도로서 그 사용성이 확장되었다. 최근에는 전기자동차 및 에너지저장장치(ESS: Energy Storage System)와 같은 전방산업 확대와 더불어 핵심소재인 리튬을 기반으로 한 이차전지 산업의 폭발적인수요가 예상되고 있으며, 이러한 친환경 산업구조로의 변화에 따라 리튬은 새로운 미래 전략 물질로서 인식되기 시작하였다.

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