JP5459656B2 - Method and apparatus for producing lithium salt - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムが溶解した溶液のリチウムイオン濃度の測定方法ならびにそれを利用したリチウム塩の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a method for measuring a lithium ion concentration of a solution in which lithium is dissolved, and a method and an apparatus for producing a lithium salt using the method.
一般に、リチウム電池の製造工場(または処理工場)で発生するリチウムが溶解した排水の多くは、海洋などに廃棄処分されている。この排水中には、数千mg/Lのリチウムが溶解している。一方、リチウム塩を製造するための原料としては、リチウムイオン濃度が数十〜1000mg/L程度のかん水が用いられることが多い。つまり、リチウム電池の工場などで発生する排水には、かん水に比して高濃度のリチウムが溶解しているにもかかわらず、通常、廃棄処分されているという現状がある。 In general, most of the wastewater in which lithium is dissolved in a lithium battery manufacturing factory (or processing factory) is disposed of in the ocean or the like. Several thousand mg / L of lithium is dissolved in this waste water. On the other hand, as a raw material for producing a lithium salt, brine having a lithium ion concentration of about several tens to 1000 mg / L is often used. In other words, wastewater generated at lithium battery factories and the like is normally disposed of despite the fact that lithium is dissolved at a higher concentration than brine.
かん水からリチウム塩を製造するための技術に関しては、例えば、特許文献1〜3に記載されたようなものがある。また、使用済みのリチウム電池から炭酸リチウムとしてリチウムを回収する技術に関して、例えば、特許文献4、5に記載されている。
Regarding the technique for producing a lithium salt from brine, for example, there are those described in Patent Documents 1 to 3. Further, for example,
特許文献4、5に記載されているリチウムの回収方法は、いずれも、使用済みのリチウム電池からリチウムを回収する技術である。しかしながら、使用済みのリチウム電池からリチウムを分離回収する場合、その分離回収の過程で生じさせるリチウムが溶解した溶液には、リチウム以外に様々な不純物が多く含まれている。リチウムだけでなく様々な不純物が多く含まれている溶液からリチウム塩だけを回収するのは容易でない。
The lithium recovery methods described in
一方、リチウム塩を製造するための原料としてかん水を用いる場合、前記したように、かん水のリチウムイオン濃度は数十〜1000mg/L程度と低いため、濃縮に手間がかかる。また、かん水は天然水のため不純物が多いことも懸念される。 On the other hand, when brine is used as a raw material for producing a lithium salt, as described above, since the lithium ion concentration of brine is as low as several tens to 1000 mg / L, it takes time to concentrate. There is also a concern that brine is a natural water and contains a lot of impurities.
ところで、リチウムが溶解した溶液からリチウム塩を製造するにあたり、当該溶液のリチウムイオン濃度を測定(把握)する必要がある。特許文献1には、溶液中のリチウムイオン濃度の測定方法として、光学検出器(Optical detector)を用いて吸着剤からの流出液のリチウムイオンを検出する方法が挙げられている。また、特許文献3には、吸着カラムクロマトグラフィーを用いたリチウムイオン濃度の測定方法が記載されている。 By the way, in producing a lithium salt from a solution in which lithium is dissolved, it is necessary to measure (understand) the lithium ion concentration of the solution. Patent Document 1 discloses a method for detecting lithium ions in an effluent from an adsorbent using an optical detector (Optical detector) as a method for measuring a lithium ion concentration in a solution. Patent Document 3 describes a method for measuring a lithium ion concentration using adsorption column chromatography.
特許文献1、3に記載された方法で溶液中のリチウムイオン濃度を測定する場合、溶液に対してサンプリング作業が必要になるとともにサンプリング液の分析にも時間を要する。リチウム塩を製造するにあたり、特許文献1、3に記載されたようなリチウムイオン濃度の測定方法を用いると、リチウム塩の製造とは別に、すなわちオフラインでの分析(測定)作業が必要となるので、手間であるとともに時間がかかる。この問題を解決する方法としてオンラインでのリチウムイオン濃度の測定がある。オンラインでリチウムイオン濃度を測定するとは、製造ライン中に測定計器を組み込み、溶液のリチウムイオン濃度をリチウム塩の製造中に当該測定計器で逐次(連続して)、測定することをいう。 When the lithium ion concentration in a solution is measured by the method described in Patent Documents 1 and 3, a sampling operation is required for the solution, and time is also required for analyzing the sampling solution. When producing a lithium salt, if the method for measuring the lithium ion concentration as described in Patent Documents 1 and 3 is used, an analysis (measurement) work offline is required separately from the production of the lithium salt. It ’s time consuming and time consuming. As a method for solving this problem, there is an online measurement of lithium ion concentration. Measuring lithium ion concentration online means incorporating a measurement instrument in the production line and measuring the lithium ion concentration of the solution sequentially (continuously) with the measurement instrument during the production of the lithium salt.
オンラインでリチウムイオン濃度を測定できる装置は既に存在する。しかしながら、その装置は汎用装置ではなく非常に高価なものである。このように、オンラインで容易にリチウムイオン濃度を測定できる技術は確立されていない。 Devices that can measure lithium ion concentration online already exist. However, the device is not a general-purpose device and is very expensive. Thus, no technology has been established that can easily measure the lithium ion concentration online.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、リチウムイオン濃度が比較的高くかつ不純物含有量が比較的少ないというリチウム塩製造に適した溶液を見出し、且つその溶液からリチウム塩を製造するにあたりオンラインでリチウムイオン濃度を容易に測定することができる方法、およびそれを利用したリチウム塩の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to find a solution suitable for lithium salt production having a relatively high lithium ion concentration and a relatively low impurity content, and from the solution. It is an object of the present invention to provide a method capable of easily measuring a lithium ion concentration online in producing a lithium salt, and a method for producing a lithium salt using the method.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、不純物含有量が比較的少ない溶液として、例えばリチウムイオン二次電池の製造過程で発生するリチウムが溶解した活物質製造排水に着目した。また、リチウムイオン濃度と電気伝導度との間に相関関係があることを見出した。これらの知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have focused on active material production wastewater in which lithium generated in the production process of a lithium ion secondary battery is dissolved, for example, as a solution having a relatively small impurity content. . Moreover, it discovered that there was a correlation between lithium ion concentration and electrical conductivity. Based on these findings, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、リチウムが溶解した活物質製造排水の電気伝導度を測定し、当該電気伝導度から当該活物質製造排水中のリチウムイオン濃度を算出するリチウムイオン濃度の測定方法である。 That is, the present invention is a method for measuring a lithium ion concentration by measuring the electrical conductivity of an active material production wastewater in which lithium is dissolved, and calculating the lithium ion concentration in the active material production wastewater from the electrical conductivity.
溶液の電気伝導度は、市販の電気伝導度計で容易に測定することができる。また、電気伝導度計はリチウム塩の製造ライン中に容易に組み込むことができ、製造ラインを流れる溶液の電気伝導度を当該電気伝導度計で測定することができる。すなわち、リチウムイオン濃度と相関関係のある電気伝導度をリチウムイオン濃度の測定に利用することで、リチウム塩を製造するにあたりリチウムイオン濃度をオンラインで容易に測定することができるようになる。 The electrical conductivity of the solution can be easily measured with a commercially available electrical conductivity meter. In addition, the electric conductivity meter can be easily incorporated in the lithium salt production line, and the electric conductivity of the solution flowing through the production line can be measured by the electric conductivity meter. That is, by using the electrical conductivity having a correlation with the lithium ion concentration for the measurement of the lithium ion concentration, the lithium ion concentration can be easily measured on-line in producing the lithium salt.
一方、リチウムが溶解した活物質製造排水は、かん水に比してリチウムイオン濃度が高い。かつ、当該活物質製造排水は、使用済みのリチウム電池からリチウムを分離回収する過程で生じる溶液に比して不純物含有量が少ない。すなわち、当該活物質製造排水をリチウム塩の原料とすることで、かん水を原料とする場合に比して濃縮の際の処理量が少なくて済む(濃縮に手間がかからない)。かつ、使用済みのリチウム電池からリチウムを分離回収する過程で生じる溶液を原料とする場合に比して、純度の高いリチウムをリチウム塩として回収することができる。 On the other hand, the active material production waste water in which lithium is dissolved has a higher lithium ion concentration than brine. Moreover, the active material production wastewater has a lower impurity content than a solution produced in the process of separating and recovering lithium from a used lithium battery. That is, by using the active material production wastewater as a lithium salt raw material, the amount of treatment during concentration is less than when using brine as a raw material (concentration does not take time). In addition, it is possible to recover lithium having a high purity as a lithium salt as compared with a case where a raw material is a solution generated in the process of separating and recovering lithium from a used lithium battery.
なお、前記したように、リチウムが溶解した活物質製造排水は不純物含有量が少ない。そのため、不純物含有量の少ない当該活物質製造排水が測定対象であることで、電気伝導度を利用したリチウムイオン濃度の測定においてその測定誤差は小さくなる。 As described above, the active material production wastewater in which lithium is dissolved has a low impurity content. Therefore, the measurement error is reduced in the measurement of the lithium ion concentration using electric conductivity because the active material production wastewater having a small impurity content is a measurement target.
また本発明は、リチウムが溶解した活物質製造排水を濃縮する濃縮工程と、濃縮された前記活物質製造排水に析出剤を添加してリチウム塩を析出させる析出工程と、析出した前記リチウム塩を固液分離して回収する固液分離工程と、を備えるリチウム塩の製造方法であって、前記活物質製造排水の電気伝導度を測定し、当該電気伝導度から算出したリチウムイオン濃度に基づき、前記濃縮工程および前記析出工程のうちの少なくともいずれかを制御する、リチウム塩の製造方法である。 The present invention also provides a concentration step of concentrating the active material production wastewater in which lithium is dissolved, a precipitation step of precipitating a lithium salt by adding a precipitant to the concentrated active material production wastewater, and the precipitated lithium salt. A solid-liquid separation step for solid-liquid separation and recovery, and a method for producing a lithium salt, measuring the electrical conductivity of the active material production wastewater, based on the lithium ion concentration calculated from the electrical conductivity, It is a method for producing a lithium salt, which controls at least one of the concentration step and the precipitation step.
前記したように、リチウムが溶解した活物質製造排水からリチウム塩を製造するにあたり当該リチウムイオン濃度の測定に電気伝導度を利用することでリチウムイオン濃度をオンラインで測定することができるようになる。また、溶液の電気伝導度を市販の電気伝導度計で容易に測定することができる。すなわち、この構成によると、オフラインでの分析(測定)作業を不要とすることができるとともに濃度測定計器に係る費用も抑えることができ、リチウム塩を従来に比して容易にかつ安価に製造することができる。また、オンラインで分析できるので排水性状の変化に対して迅速に運転制御を行うことができる。 As described above, the lithium ion concentration can be measured online by using the electrical conductivity for the measurement of the lithium ion concentration in the production of the lithium salt from the active material production waste water in which lithium is dissolved. Moreover, the electrical conductivity of a solution can be easily measured with a commercially available electrical conductivity meter. That is, according to this configuration, offline analysis (measurement) work can be eliminated and the cost of the concentration measuring instrument can be suppressed, and lithium salt can be manufactured easily and inexpensively as compared with the conventional case. be able to. Moreover, since it can analyze on-line, operation control can be quickly performed with respect to the change of drainage property.
また本発明において、前記析出工程において、前記濃縮工程で濃縮された前記活物質製造排水の電気伝導度から算出したリチウムイオン濃度に基づき前記析出剤の添加量を制御することが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable to control the addition amount of the said precipitation agent in the said precipitation process based on the lithium ion concentration computed from the electrical conductivity of the said active material manufacture waste_water | drain concentrated by the said concentration process.
濃縮前の活物質製造排水のリチウムイオン濃度を電気伝導度から求めて、当該リチウムイオン濃度から析出剤の添加量を制御してもよい。しかしながら、濃縮工程において活物質製造排水中のリチウムの一部が系外に出ていくことがある。この場合、析出剤の添加量が多めになってしまう。一方、本発明の上記構成によると、濃縮工程において系外に出ていくリチウム量を考慮する必要がなく、すなわち、析出剤の添加量をより正確なものとすることができる。 The lithium ion concentration of the active material production waste water before concentration may be obtained from the electrical conductivity, and the addition amount of the precipitation agent may be controlled from the lithium ion concentration. However, in the concentration step, a part of lithium in the active material production wastewater sometimes goes out of the system. In this case, the amount of the precipitant added becomes large. On the other hand, according to the above configuration of the present invention, it is not necessary to consider the amount of lithium that goes out of the system in the concentration step, that is, the addition amount of the precipitation agent can be made more accurate.
さらに本発明において、前記濃縮工程において、当該濃縮工程で濃縮された前記活物質製造排水の電気伝導度から算出したリチウムイオン濃度に基づき、当該リチウムイオン濃度が一定となるように活物質製造排水の濃縮を制御することが好ましい。 Further, in the present invention, in the concentration step, based on the lithium ion concentration calculated from the electrical conductivity of the active material production wastewater concentrated in the concentration step, the active material production wastewater is adjusted so that the lithium ion concentration is constant. It is preferred to control the concentration.
この構成によると、濃縮された活物質製造排水のリチウムイオン濃度が安定する。これにより、リチウム塩の析出が安定する。 According to this structure, the lithium ion concentration of the concentrated active material production wastewater is stabilized. Thereby, precipitation of lithium salt is stabilized.
また本発明は、その第2の態様によれば、リチウムが溶解した活物質製造排水を濃縮する濃縮手段と、濃縮された前記活物質製造排水に析出剤を添加してリチウム塩を析出させる析出手段と、析出した前記リチウム塩を固液分離して回収する固液分離手段と、前記活物質製造排水の電気伝導度を測定し、当該電気伝導度から算出したリチウムイオン濃度に基づき、前記濃縮手段および前記析出手段のうちの少なくともいずれかを制御する制御手段と、を備えるリチウム塩の製造装置である。 According to the second aspect of the present invention, the concentration means for concentrating the active material production wastewater in which lithium is dissolved, and the precipitation for adding a precipitant to the concentrated active material production wastewater to precipitate the lithium salt Means, solid-liquid separation means for separating and recovering the deposited lithium salt by solid-liquid separation, and measuring the electrical conductivity of the active material production wastewater, and based on the lithium ion concentration calculated from the electrical conductivity, the concentration And a control means for controlling at least one of the precipitation means and a lithium salt production apparatus.
リチウムが溶解した活物質製造排水は、かん水に比してリチウムイオン濃度が高い。かつ、当該活物質製造排水は、使用済みのリチウム電池からリチウムを分離回収する過程で生じる溶液に比して不純物含有量が少ない。すなわち、リチウムが溶解した活物質製造排水は、リチウム塩を製造するための原料として適している。また、当該活物質製造排水からリチウム塩を製造するにあたり電気伝導度を利用してリチウムイオン濃度を測定することで、オンラインで且つ容易にリチウムイオン濃度を測定することができるようになる。 The active material production waste water in which lithium is dissolved has a higher lithium ion concentration than brine. Moreover, the active material production wastewater has a lower impurity content than a solution produced in the process of separating and recovering lithium from a used lithium battery. That is, the active material production waste water in which lithium is dissolved is suitable as a raw material for producing a lithium salt. In addition, when lithium salt is produced from the active material production wastewater, the lithium ion concentration can be measured on-line and easily by measuring the lithium ion concentration using electrical conductivity.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係るリチウム塩の製造装置の一実施形態を示すブロック図である。以下の説明では、図1に示したリチウム塩の製造装置100の構成およびリチウムイオン濃度の測定方法について説明し、その後、リチウム塩の製造方法(製造装置100の動作)について説明する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a lithium salt production apparatus according to the present invention. In the following description, the configuration of the lithium
なお、本発明に係るリチウムイオン濃度の測定方法は、リチウム塩を製造するためだけの用途で用いることができる測定方法ではない。リチウムが溶解した活物質製造排水中のリチウムイオン濃度を単に測定するだけにでも当然ながら用いることができる。 In addition, the measuring method of the lithium ion concentration according to the present invention is not a measuring method that can be used only for the purpose of producing a lithium salt. Naturally, it can be used simply by measuring the lithium ion concentration in the active material production waste water in which lithium is dissolved.
(製造装置の構成)
本実施形態に係るリチウム塩の製造装置100は、処理工程の上流側から順に、逆浸透膜装置1、反応槽2、および固液分離手段3を備えている。これらの機器は、経路13、14で相互に接続されている。また、製造装置100は、経路12、15〜17、および制御装置4(制御手段)も備えている。経路12〜17は例えば配管からなる。
(Configuration of manufacturing equipment)
The lithium
(濃縮手段)
逆浸透膜装置1(RO膜装置)は、本発明の濃縮手段に相当する。逆浸透膜装置1は、水は透過させイオンなどの水以外の不純物(イオンや塩類など)は透過させない装置である。逆浸透膜装置1は、逆浸透膜(RO膜)を有する本体1aおよび高圧ポンプ1bなどから構成される。高圧ポンプ1bは、経路12に取り付けられ、活物質製造排水を本体1aに供給するためのポンプである。本体1aを構成する逆浸透膜(RO膜)の膜材質は、ポリアミド、酢酸セルロースなどである。
(Concentration means)
The reverse osmosis membrane device 1 (RO membrane device) corresponds to the concentration means of the present invention. The reverse osmosis membrane device 1 is a device that allows water to pass therethrough and does not pass impurities (such as ions and salts) other than water such as ions. The reverse osmosis membrane device 1 includes a
高圧ポンプ1bと逆浸透膜装置1との間の経路12には、上流側から順に、流量計6、電気伝導度計7、および圧力計8が取り付けられている。高圧ポンプ1b、流量計6、電気伝導度計7、および圧力計8は、制御装置4と電気的に接続されている。電気伝導度計7は、市販の電気伝導度計を用いればよい。本実施形態において、流量計6および電気伝導度計7は、経路12を流れる活物質製造排水の流量およびそのリチウムイオン濃度を把握するための測定計器である。なお、流量計6および電気伝導度計7を、逆浸透膜装置1や反応槽2(フィーダ5)の運転制御に用いることもできる。
A flow meter 6, an electric conductivity meter 7, and a pressure gauge 8 are attached to the
ここに、活物質製造排水とは、活物質を製造する過程で発生する排水のことをいう。例えば、リチウムイオン二次電池の正極電極を製作するために、コバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物を製造する。このコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物が活物質である。 Here, the active material production wastewater refers to wastewater generated in the process of producing the active material. For example, in order to manufacture a positive electrode of a lithium ion secondary battery, a lithium transition metal oxide such as lithium cobalt oxide is manufactured. The lithium transition metal oxide such as lithium cobalt oxide is an active material.
なお、リチウムイオン二次電池などの活物質製造排水の中には、数千mg/Lのリチウムが溶解している。一方、この活物質製造排水は、使用済みのリチウム電池からリチウムを分離回収する過程で生じる溶液に比して不純物の含有量が少ない。ここでいう不純物とは、リチウムを除く様々な元素・化合物の溶解物(イオンや塩類など)や固形物のことをいい、特に電気伝導計を利用して排水中の電気伝導度を測定する際に電気伝導度に影響を与えるリチウムイオン以外の物質をいい、例えば、コバルト、ニッケルなどが挙げられる。不純物含有量の少ない活物質製造排水からリチウム塩を製造することで、純度の高いリチウム塩を製造することができる。また、活物質製造排水は、かん水に比してリチウムイオン濃度が高いので、例えば同量のリチウムを製造しようとする場合、活物質製造排水を原料とすることで、かん水を用いる場合に比して濃縮の際の処理量が少なくて済む。すなわち、リチウムが溶解した活物質製造排水は、リチウム塩を製造するための原料として好適である。
なお、本発明を好適に適用できる排水としては、排水中の不純物含有量が少ない排水に適用できるが、例えば、排水中の不純物量/排水中のリチウムイオン濃度=0.1以下の排水に好適に適用することが出来る。
In the active material production wastewater such as a lithium ion secondary battery, several thousand mg / L of lithium is dissolved. On the other hand, this active material production wastewater contains less impurities than a solution produced in the process of separating and recovering lithium from a used lithium battery. Impurities here refer to dissolved substances (ions, salts, etc.) and solids of various elements and compounds other than lithium, especially when measuring electrical conductivity in wastewater using an electric conductivity meter. Substances other than lithium ions that affect the electrical conductivity, such as cobalt and nickel. A lithium salt with high purity can be produced by producing a lithium salt from an active material production wastewater having a low impurity content. In addition, since the active material production wastewater has a higher lithium ion concentration than the brine, for example, when producing the same amount of lithium, using the active material production wastewater as a raw material, compared with using brine. Therefore, the processing amount for concentration is small. That is, the active material production waste water in which lithium is dissolved is suitable as a raw material for producing a lithium salt.
In addition, as wastewater to which the present invention can be suitably applied, it can be applied to wastewater with a low content of impurities in wastewater. I can do it.
逆浸透膜装置1以外の濃縮手段としては、蒸発濃縮装置を挙げることができる。蒸発濃縮装置とは、沸点の差を利用した濃縮装置のことをいう。蒸発濃縮装置により水分を蒸発させ、水より沸点の高い成分を残すことで当該成分を濃縮する。蒸発濃縮装置には、薄膜蒸発装置、自然循環外部加熱管型装置、自然循環カランドリヤ型装置、強制循環型装置などがある。 Examples of the concentration means other than the reverse osmosis membrane device 1 include an evaporation concentration device. An evaporative concentration device refers to a concentration device that utilizes the difference in boiling points. Water is evaporated by an evaporating and concentrating device, and the component is concentrated by leaving a component having a boiling point higher than that of water. Examples of the evaporation concentration apparatus include a thin film evaporation apparatus, a natural circulation external heating pipe type apparatus, a natural circulation calandria type apparatus, and a forced circulation type apparatus.
(析出手段)
反応槽2は、本発明の析出手段に相当する。反応槽2は攪拌機2a、液位計2b、およびフィーダ5を付属品として備える。フィーダ5は、炭酸水素ナトリウムなどの析出剤を反応槽2に投入するためのものである。攪拌機2aは、反応槽2に投入された濃縮後の活物質製造排水と、析出剤とを混合・攪拌してリチウム塩の析出を促進させるためのものである。液位計2bは、反応槽2内の液位を監視するためのものであり、反応槽2内の液量の把握・攪拌機2aの空運転防止などに用いる。電極式の液位計2bを例示したが、差圧式の液位計などを用いてもよい。なお、析出手段は、図1に示した反応槽2のような装置に限られるものではない。
(Precipitation means)
The
逆浸透膜装置1と反応槽2とを接続する経路13には、自動弁9、流量計10および電気伝導度計11が上流側から順に取り付けられている。自動弁9は、逆浸透膜装置1の付属品であって電動または空気作動の弁である。自動弁9、流量計10、電気伝導度計11、液位計2b、およびフィーダ5は、制御装置4と電気的に接続されている。電気伝導度計11は、市販の電気伝導度計を用いればよい。
An automatic valve 9, a
(固液分離手段)
固液分離手段3は、濃縮後の活物質製造排水中に析出したリチウム塩を固液分離により回収するためのものである。固液分離手段3としては、遠心分離機、フィルタープレス、ろ過装置などを挙げることができる。また、これら装置(機械)を組み合せて固液分離手段3を構成してもよい。例えば、析出したリチウム塩を含有する活物質製造排水を遠心分離機に通した後、遠心上澄み水を更にろ過装置にかけるなどして、遠心分離機とろ過装置とで固液分離手段3を構成してもよい。
(Solid-liquid separation means)
The solid-liquid separation means 3 is for recovering lithium salt precipitated in the active material production waste water after concentration by solid-liquid separation. Examples of the solid-liquid separation means 3 include a centrifuge, a filter press, and a filtration device. Further, the solid-liquid separation means 3 may be configured by combining these devices (machines). For example, after the active material production waste water containing the precipitated lithium salt is passed through a centrifuge, the solid solution separation means 3 is constituted by the centrifuge and the filtration device by further passing the centrifugal supernatant water through the filtration device. May be.
(リチウムイオン濃度の測定方法)
本発明者らは、溶液のリチウムイオン濃度と電気伝導度との間に相関関係があることを実験により見出した。リチウムイオン濃度の異なる溶液を複数用意し、それぞれの溶液の電気伝導度を電気伝導度計で測定した。図2は、リチウムイオン濃度と電気伝導度との相関関係を示すグラフである。図2に示したように、リチウムイオン濃度と電気伝導度との間には直線関係の相関がある。
(Measurement method of lithium ion concentration)
The present inventors have found through experiments that there is a correlation between the lithium ion concentration of the solution and the electrical conductivity. A plurality of solutions having different lithium ion concentrations were prepared, and the electric conductivity of each solution was measured with an electric conductivity meter. FIG. 2 is a graph showing the correlation between lithium ion concentration and electrical conductivity. As shown in FIG. 2, there is a linear relationship between lithium ion concentration and electrical conductivity.
これより、リチウムが溶解した活物質製造排水の電気伝導度を測定し、当該電気伝導度から活物質製造排水中のリチウムイオン濃度を算出することで、リチウムイオン濃度を知ることができる。 From this, the lithium ion concentration can be known by measuring the electrical conductivity of the active material production wastewater in which lithium is dissolved and calculating the lithium ion concentration in the active material production wastewater from the electrical conductivity.
ここで、溶液の電気伝導度は、市販の電気伝導度計で容易に測定することができる。また、電気伝導度計はリチウム塩の製造ライン中(例えば、経路13中や経路12中)に容易に組み込むことができ、製造ラインを流れる溶液の電気伝導度を電気伝導度計7、11で連続測定することができる。すなわち、リチウムイオン濃度と相関関係のある電気伝導度をリチウムイオン濃度の測定に利用することで、リチウム塩を製造するにあたりリチウムイオン濃度をオンラインで容易に測定することができるようになる。
Here, the electrical conductivity of the solution can be easily measured with a commercially available electrical conductivity meter. In addition, the electric conductivity meter can be easily incorporated into the lithium salt production line (for example, in the
なお、前記したように、リチウムが溶解した活物質製造排水は不純物含有量が少ない。そのため、不純物含有量の少ない当該活物質製造排水が測定対象であることで、電気伝導度を利用したリチウムイオン濃度の測定においてその測定誤差は小さくなる。 As described above, the active material production wastewater in which lithium is dissolved has a low impurity content. Therefore, the measurement error is reduced in the measurement of the lithium ion concentration using electric conductivity because the active material production wastewater having a small impurity content is a measurement target.
(制御手段)
本実施形態のリチウム塩の製造装置100では、制御装置4内で自動的にリチウムイオン濃度を求める。制御装置4は、析出剤の添加量および活物質製造排水の濃縮(濃度)を制御するための装置である。
(Control means)
In the lithium
析出剤の添加量および活物質製造排水の濃縮(濃度)を制御するための電気回路が、各種スイッチ・リレー(継電器)などを用いて制御盤内で構成されたり、これら制御を行うためのプログラムが入力されたシーケンサが制御盤内に入れられたりする。各種スイッチ・リレー(継電器)などから構成される電気回路が組み込まれた制御盤や、制御プログラムが入力されたシーケンサが入れられた制御盤が、制御装置4であり、本発明の制御手段に相当する。制御装置4は、例えば逆浸透膜装置1の傍らに設置される。
An electric circuit for controlling the amount of added precipitant and the concentration (concentration) of active material production wastewater is configured in the control panel using various switches and relays (relays), etc., and a program for performing these controls A sequencer that has been entered may be placed in the control panel. A control panel in which an electric circuit composed of various switches / relays (relays) or the like is incorporated, or a control panel in which a sequencer to which a control program is input is provided is the
次に、リチウム塩の製造方法(製造装置100の動作)について説明する。 Next, a method for manufacturing a lithium salt (operation of the manufacturing apparatus 100) will be described.
(濃縮工程)
リチウムが溶解した活物質製造排水を逆浸透膜装置1により濃縮する。図1に示すように、リチウムが溶解した活物質製造排水を高圧ポンプ1bから逆浸透膜装置1の本体1aへ供給して当該活物質製造排水を濃縮する。本体1aの逆浸透膜(RO膜)を透過した透過水は排水などとして排出される。一方、逆浸透膜(RO膜)を透過しなかった活物質製造排水、すなわち、濃縮された活物質製造排水は、反応槽2に投入される。
(Concentration process)
The active material production waste water in which lithium is dissolved is concentrated by the reverse osmosis membrane device 1. As shown in FIG. 1, the active material production waste water in which lithium is dissolved is supplied from the
(活物質製造排水の濃縮制御)
制御装置4内の例えばシーケンサには、電気伝導度からリチウムイオン濃度を求めるための算出式(例えば図2に基づく一次式)が予め入力されている。制御装置4は、逆浸透膜装置1により濃縮された活物質製造排水の電気伝導度に係る電気信号を電気伝導度計11から受け取る。制御装置4は、この電気信号から上記算出式に基づきリチウムイオン濃度D1(mg/L)を算出するとともに算出したリチウムイオン濃度D1に基づき活物質製造排水の濃縮を制御する。
(Concentration control of active material manufacturing wastewater)
For example, a calculation formula (for example, a primary formula based on FIG. 2) for obtaining the lithium ion concentration from the electrical conductivity is input in advance to the sequencer in the
具体的には、制御装置4は、濃縮液(濃縮された活物質製造排水)のリチウムイオン濃度D1(mg/L)が所定の濃度で一定となるように、活物質製造排水の濃縮を制御する。これにより、濃縮液のリチウムイオン濃度が安定する。その結果、リチウム塩の析出が安定する。
Specifically, the
例えば、濃縮液のリチウムイオン濃度D1(mg/L)に基づき、制御装置4は自動弁9の開度を制御する。リチウムイオン濃度D1が所定の値よりも高い場合は自動弁9の開度を大側に制御し、所定の値よりも低い場合は開度を小側に制御する。自動弁9の開度が大きくなると経路13を流れる流量が増加し、逆浸透膜で濃縮されずに経路13を流れる流量が増加するのでリチウムイオン濃度D1は低下する。一方、自動弁9の開度が小さくなると経路13を流れる流量が減少し、抵抗が大きくなり逆浸透膜装置1の本体1aを通過する透過水の流量が増加するのでリチウムイオン濃度D1は上昇する。
For example, the
また、濃縮液のリチウムイオン濃度D1(mg/L)に基づき、高圧ポンプ1bの回転数を制御してもよい。リチウムイオン濃度D1が所定の値よりも高い場合は高圧ポンプ1bの回転数を下げ側に制御し、所定の値よりも低い場合は回転数を上げ側に制御する。高圧ポンプ1bの回転数が下がると、ろ過圧が低下し透過水が減少するのでリチウムイオン濃度D1は低下する。一方、高圧ポンプ1bの回転数が上がると、ろ過圧が上昇し透過水が増加するのでリチウムイオン濃度D1は上昇する。ろ過圧は圧力計8で把握することができる。高圧ポンプ1bの回転数を制御するためには例えばインバータを使用する。
Moreover, you may control the rotation speed of the
なお、自動弁9の開度制御および高圧ポンプ1bの回転数制御のうちのいずれかを制御装置4で行ってもよいし、これら2つの制御を組み合せてもよい。
Note that either the opening control of the automatic valve 9 or the rotation speed control of the high-
次に、表1に、各種リチウム塩の溶解度およびこの溶解度から換算したリチウム溶解度(リチウムイオン濃度)を示す。いずれの溶解度も25℃、1atm(気圧)での溶解度である。 Next, Table 1 shows the solubility of various lithium salts and the lithium solubility (lithium ion concentration) converted from this solubility. All the solubilities are those at 25 ° C. and 1 atm (atmospheric pressure).
本発明の製造対象であるリチウム塩としては、表1に示した炭酸リチウム、臭化リチウム、塩化リチウム、硫酸リチウムなどが挙げられる。ここで、製造対象であるリチウム塩は炭酸リチウムであることが好ましい。表1に示したように、炭酸リチウムの溶解度(25℃、1atm)は、1.29g/100mLであり、他のリチウム塩に比して溶解度が小さい。すなわち、塩としてリチウムが析出しやすい。つまり、炭酸リチウムを製造することで、より多くのリチウムを回収しやすい。以下の説明では、製造対象であるリチウム塩を炭酸リチウムとして説明する。 Examples of the lithium salt that is the production target of the present invention include lithium carbonate, lithium bromide, lithium chloride, and lithium sulfate shown in Table 1. Here, the lithium salt to be manufactured is preferably lithium carbonate. As shown in Table 1, the solubility (25 ° C., 1 atm) of lithium carbonate is 1.29 g / 100 mL, which is lower than other lithium salts. That is, lithium is likely to precipitate as a salt. That is, it is easy to collect more lithium by producing lithium carbonate. In the following description, the lithium salt to be manufactured is described as lithium carbonate.
前記したように、濃縮液のリチウムイオン濃度D1(mg/L)が所定の濃度で一定となるように、活物質製造排水の濃縮を制御することが好ましいが、さらに、5000mg/L以上20000mg/L以下の範囲の中での所定の一定濃度となるように濃縮を制御することが好ましい。 As described above, it is preferable to control the concentration of the active material production waste water so that the lithium ion concentration D1 (mg / L) of the concentrated solution is constant at a predetermined concentration, but it is more preferably 5000 mg / L or more and 20000 mg / L. It is preferable to control the concentration so that a predetermined constant concentration within a range of L or less is obtained.
表1より、炭酸リチウムのリチウム溶解度(リチウムイオン濃度)は、2440mg/L(25℃、1atm))である。これに対して、リチウムとしての溶解度が2番目に低い硫酸リチウムのリチウム溶解度は、21900mg/L(25℃、1atm))である。さらに、炭酸リチウムおよび硫酸リチウム以外の表1に示したリチウム塩のリチウム溶解度は、いずれも硫酸リチウムのリチウム溶解度よりも大きい。 From Table 1, the lithium solubility (lithium ion concentration) of lithium carbonate is 2440 mg / L (25 ° C., 1 atm). On the other hand, the lithium solubility of lithium sulfate having the second lowest solubility as lithium is 21900 mg / L (25 ° C., 1 atm). Furthermore, the lithium solubility of the lithium salts shown in Table 1 other than lithium carbonate and lithium sulfate is higher than the lithium solubility of lithium sulfate.
したがい、リチウムイオン濃度D1を20000mg/L以下にすることで、硫酸リチウムなどのその他の塩の析出を防止できる。すなわち、硫酸リチウムなどの不純物の析出を抑制することができ、結果として、純度の高い炭酸リチウムを製造することができる。また、リチウムイオン濃度D1を5000mg/L以上にすることで、炭酸リチウムの析出を確実なものとすることができるとともに、後段の析出工程および固液分離工程での処理量を少なくできる。 Therefore, the precipitation of other salts such as lithium sulfate can be prevented by setting the lithium ion concentration D1 to 20000 mg / L or less. That is, precipitation of impurities such as lithium sulfate can be suppressed, and as a result, high-purity lithium carbonate can be produced. Further, by setting the lithium ion concentration D1 to 5000 mg / L or more, it is possible to ensure the precipitation of lithium carbonate, and it is possible to reduce the throughput in the subsequent precipitation step and solid-liquid separation step.
なお、必ずしもリチウムイオン濃度D1(mg/L)が所定の濃度で一定となるように制御する必要はなく、5000mg/L以上20000mg/L以下の範囲に入るようにリチウムイオン濃度D1(mg/L)を制御してもよい。 The lithium ion concentration D1 (mg / L) does not necessarily need to be controlled to be constant at a predetermined concentration, and the lithium ion concentration D1 (mg / L) is in a range of 5000 mg / L to 20000 mg / L. ) May be controlled.
(RO濃縮実験結果)
リチウムイオン濃度:3690mg/Lの溶液を逆浸透膜装置1に供給して濃縮実験を行った。実験結果は、濃縮水および透過水のリチウムイオン濃度が、それぞれ9490mg/L、57.6mg/Lというものであった。なお、逆浸透膜装置1を構成する高圧ポンプは、揚程(圧力):4MPaのポンプを用いた。このように、逆浸透膜装置1を用いて活物質製造排水を濃縮することにより、少ないロスで活物質製造排水を濃縮することができる。すなわち、リチウムの回収率を高めることができる。なお、透過水に含まれるリチウム(透過水の量(L)×57.6mg/L)がロスとなるが、ロスする量は非常に少なく1%以下であるため、リチウムの回収率にほとんど影響しない。また、逆浸透膜装置1を用いることで、容易に活物質製造排水を濃縮することができる。
(RO enrichment experiment results)
A lithium ion concentration: 3690 mg / L of solution was supplied to the reverse osmosis membrane device 1 to conduct a concentration experiment. The experimental results were such that the lithium ion concentrations of concentrated water and permeated water were 9490 mg / L and 57.6 mg / L, respectively. In addition, the high pressure pump which comprises the reverse osmosis membrane apparatus 1 used the pump of lift (pressure): 4MPa. Thus, by concentrating the active material production wastewater using the reverse osmosis membrane device 1, the active material production wastewater can be concentrated with little loss. That is, the recovery rate of lithium can be increased. The lithium contained in the permeated water (the amount of permeated water (L) × 57.6 mg / L) is a loss, but the loss is very small and less than 1%, so it has little effect on the recovery rate of lithium. do not do. Moreover, by using the reverse osmosis membrane device 1, the active material production waste water can be easily concentrated.
なお、前記した薄膜蒸発装置などの蒸発濃縮装置も、濃縮手段として好適である。蒸発濃縮装置を用いることで、逆浸透膜装置1の場合に必要となる高圧運転が不要となる。また、後述する析出工程では活物質製造排水を加温する場合があるが、蒸発濃縮装置によると、濃縮工程の段階で活物質製造排水の温度が上昇するため、析出工程における加温が不要となる。 An evaporation concentrator such as the above-described thin film evaporator is also suitable as the concentration means. By using the evaporating and concentrating device, the high-pressure operation required in the case of the reverse osmosis membrane device 1 becomes unnecessary. In addition, in the precipitation process described later, the active material production wastewater may be heated. However, according to the evaporative concentration apparatus, the temperature of the active material production wastewater rises at the stage of the concentration process, so that heating in the precipitation process is unnecessary. Become.
(酸の添加)
図1に示したように、活物質製造排水に酸を添加して当該活物質製造排水のpHを7以上10以下とし、その後、逆浸透膜装置1を用いてこのpH調整した活物質製造排水を濃縮することが好ましい。添加する酸としては、塩酸、硫酸などを挙げることができる。なお、添加する酸は特に限定されるものではなく、その他の酸であってもよい。
(Addition of acid)
As shown in FIG. 1, acid is added to the active material production wastewater to adjust the pH of the active material production wastewater to 7 or more and 10 or less, and then the pH is adjusted using the reverse osmosis membrane device 1. Is preferably concentrated. Examples of the acid to be added include hydrochloric acid and sulfuric acid. The acid to be added is not particularly limited, and other acids may be used.
リチウムが溶解した活物質製造排水のpHは12以上であることが多い。この活物質製造排水に酸を添加して当該活物質製造排水のpHを7以上10以下とすることで、逆浸透膜(RO膜)の劣化を防止することができる。なお、活物質製造排水のpHを7よりも下に低下させたとしても、逆浸透膜(RO膜)の劣化防止効果が飛躍的に高まるわけではない。逆に、酸(薬品)の使用量が多くなる、というデメリットがある。また、活物質製造排水への酸の添加により、活物質製造排水中の塩濃度(リチウム以外の塩濃度)が上昇する。ここで、リチウム以外の塩は、逆浸透膜装置1により濃縮された活物質製造排水中に不純物として残存することになる。つまり、pHを7よりも下に低下させることは好ましくない。このため、pHを7以上にすることが好ましく、更にはpH9以上とすることが好ましい。 The pH of the active material production waste water in which lithium is dissolved is often 12 or more. By adding an acid to the active material production wastewater and setting the pH of the active material production wastewater to 7 or more and 10 or less, deterioration of the reverse osmosis membrane (RO membrane) can be prevented. Note that even if the pH of the active material production wastewater is lowered below 7, the effect of preventing the reverse osmosis membrane (RO membrane) from being deteriorated does not increase dramatically. Conversely, there is a demerit that the amount of acid (chemical) used is increased. Moreover, the salt concentration (salt concentration other than lithium) in active material manufacture waste_water | drain rises by addition of the acid to active material manufacture waste_water | drain. Here, salts other than lithium remain as impurities in the active material production wastewater concentrated by the reverse osmosis membrane device 1. That is, it is not preferable to lower the pH below 7. For this reason, the pH is preferably 7 or more, and more preferably 9 or more.
また、後述する析出工程では、濃縮された活物質製造排水に析出剤として炭酸塩または二酸化炭素を添加して炭酸リチウムを析出させる。ここで、酸性状態の活物質製造排水に炭酸塩などを添加すると、一部の炭酸が空気中に逃げてしまう。その結果、添加する炭酸塩または二酸化炭素の量が多くなってしまう。つまり、アルカリ状態で炭酸リチウムを析出させることが好ましい。この観点からも、pHを7よりも下に低下させることは好ましくなく、活物質製造排水のpHを7以上10以下、更にはpHを9以上とすることが好ましい。 Moreover, in the precipitation process mentioned later, carbonate or a carbon dioxide is added to the concentrated active material manufacture waste_water | drain as a depositing agent, and lithium carbonate is deposited. Here, when carbonate etc. are added to the active material manufacturing waste_water | drain of an acidic state, some carbonic acid will escape in the air. As a result, the amount of carbonate or carbon dioxide added increases. That is, it is preferable to deposit lithium carbonate in an alkaline state. Also from this viewpoint, it is not preferable to lower the pH below 7, and the pH of the active material production waste water is preferably 7 or more and 10 or less, and more preferably 9 or more.
(析出工程)
析出工程では、濃縮工程で逆浸透膜装置1により濃縮された活物質製造排水に析出剤として炭酸塩または二酸化炭素(炭酸ガス)を添加して炭酸リチウムを析出させる。逆浸透膜装置1から反応槽2へ供給された濃縮液(濃縮された活物質製造排水)に、例えば炭酸水素ナトリウムをフィーダ5から添加して攪拌機2aで攪拌する。これにより、炭酸リチウムが析出する。
(Precipitation process)
In the precipitation step, carbonate or carbon dioxide (carbon dioxide) is added as a precipitating agent to the active material production wastewater concentrated by the reverse osmosis membrane device 1 in the concentration step to precipitate lithium carbonate. For example, sodium hydrogen carbonate is added from the
さらに具体的には、反応槽2へ濃縮液を供給し、反応槽2内の液量が所定量(例えばV(m3)、液位H(m))に達したら濃縮液の供給をいったん停止する。そして、添加した炭酸水素ナトリウムと濃縮液とを十分に攪拌させて炭酸リチウムを析出させる。その後、析出した炭酸リチウムを含む攪拌液(活物質製造排水)を反応槽2から抜いて固液分離手段3に送る(このような運転をバッチ運転と呼ぶ)。
More specifically, the concentrated liquid is supplied to the
なお、反応槽2が大きい場合、反応槽2が長い場合(濃縮液の流入位置と抜出位置とが遠く離れている場合)などは、リチウム塩の析出をバッチ運転で行わず、連続運転で行ってもよい。連続運転とは、反応槽2へ濃縮液を供給しつつ反応槽2から濃縮液を抜き出す運転のことをいう。
In addition, when the
(析出剤の添加量制御)
濃縮液(濃縮された活物質製造排水)の電気伝導度を利用した制御装置4によるリチウムイオン濃度D1(mg/L)の算出については前記したとおりである。制御装置4は、このリチウムイオン濃度D1から析出剤の添加量を算出する。そして、算出した添加量となるようにフィーダ5に対して指令を出す。このようにして、制御装置4により析出剤の添加量を制御する。
(Controlling the amount of precipitation agent added)
The calculation of the lithium ion concentration D1 (mg / L) by the
(析出剤添加量の算出)
炭酸リチウムの化学式はLi2CO3であるので、活物質製造排水に溶解しているリチウムに対して等量のCO3を添加する場合、LiとCO3とのモル比は2:1となる。すなわち、1モルのLiに対して1/2モルのCO3を添加することになる。以下に、炭酸水素ナトリウムを析出剤として用いた場合の添加量の算出例を示す。
(Calculation of precipitation agent addition amount)
Since the chemical formula of lithium carbonate is Li 2 CO 3 , when an equal amount of CO 3 is added to lithium dissolved in the active material production wastewater, the molar ratio of Li and CO 3 is 2: 1. . That is, 1/2 mol of CO 3 is added to 1 mol of Li. Below, the example of calculation of the addition amount at the time of using sodium hydrogencarbonate as a precipitation agent is shown.
(濃縮液のリチウムイオン濃度一定制御、かつバッチ運転の場合)
反応槽2の容量、すなわち1バッチでの処理量をV(m3)とすると、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)の添加量q(g/1バッチ)は次式により算出される。この場合、リチウムイオン濃度D1が一定であるため、添加量q(g/1バッチ)も一定となる。
q=V×D1×1/2×84/7
84:炭酸水素ナトリウムの分子量
7:リチウムの原子量
(Concentrated lithium ion concentration control and batch operation)
Assuming that the capacity of the
q = V × D1 × 1/2 × 84/7
84: Molecular weight of sodium bicarbonate 7: Atomic weight of lithium
(濃縮液のリチウムイオン濃度を一定制御しない、かつバッチ運転の場合)
1バッチ中の時刻tiでのリチウムイオン濃度をD1i(mg/L)とすると、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)の添加量q(g/1バッチ)は次式により算出される。この場合、制御装置4による電気伝導度計11からの信号取得間隔は短いほうが好ましい。
q=V×ΣD1i×1/2×84/7
84:炭酸水素ナトリウムの分子量
7:リチウムの原子量
(In the case of batch operation without constant control of the lithium ion concentration of the concentrate)
When the lithium ion concentration at time t i in one batch is D1 i (mg / L), the addition amount q (g / 1 batch) of sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) is calculated by the following equation. In this case, it is preferable that the signal acquisition interval from the
q = V × ΣD1 i × 1/2 × 84/7
84: Molecular weight of sodium bicarbonate 7: Atomic weight of lithium
(連続運転の場合)
流量計10からの電気信号より求めた濃縮液の流量をQ1(m3/秒)とすると、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)の添加量q(g/秒)は次式により算出される。なお、制御装置4により、流量Q1およびリチウムイオン濃度D1の値は所定間隔で更新されていく。更新間隔は短いほうが好ましい。
q=Q1×D1×1/2×84/7
84:炭酸水素ナトリウムの分子量
7:リチウムの原子量
(For continuous operation)
Assuming that the flow rate of the concentrate obtained from the electrical signal from the
q = Q1 × D1 × 1/2 × 84/7
84: Molecular weight of sodium bicarbonate 7: Atomic weight of lithium
炭酸塩(析出剤)としては、炭酸水素ナトリウム以外に、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウムなどがある。表2に、これら炭酸塩の炭酸含有率を示す。なお、炭酸塩または二酸化炭素以外の析出剤として、硫酸塩、硝酸塩などを用いてもよい。 Examples of the carbonate (precipitating agent) include sodium carbonate, magnesium carbonate, potassium bicarbonate, potassium carbonate, and calcium carbonate in addition to sodium bicarbonate. Table 2 shows the carbonic acid content of these carbonates. In addition, as a precipitating agent other than carbonate or carbon dioxide, sulfate, nitrate, or the like may be used.
表2に示したように、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸マグネシウムの炭酸含有率が、他の炭酸塩の炭酸含有率よりも高い。すなわち、炭酸塩の使用量(薬品使用量)を少なくするには、炭酸水素ナトリウムまたは炭酸マグネシウムの使用が適している。炭酸水素ナトリウムと炭酸マグネシウムとを比較するに、炭酸マグネシウムよりも炭酸水素ナトリウムのほうが一般的に安価である。したがい、炭酸マグネシウムよりも炭酸水素ナトリウムのほうが添加する炭酸塩としてより適している。 As shown in Table 2, the carbonate content of sodium bicarbonate and magnesium carbonate is higher than the carbonate content of other carbonates. That is, sodium bicarbonate or magnesium carbonate is suitable for reducing the amount of carbonate used (the amount of chemical used). When comparing sodium bicarbonate and magnesium carbonate, sodium bicarbonate is generally less expensive than magnesium carbonate. Therefore, sodium bicarbonate is more suitable as a carbonate to be added than magnesium carbonate.
(固液分離工程)
固液分離工程では、析出工程で析出した炭酸リチウムを固液分離して回収する。反応槽2で十分に攪拌された攪拌液(活物質製造排水)は、固液分離手段3に送られる。当該攪拌液中に析出している炭酸リチウムは固液分離手段3により捕捉されて回収される。
(Solid-liquid separation process)
In the solid-liquid separation step, the lithium carbonate precipitated in the precipitation step is recovered by solid-liquid separation. The stirring liquid (active material production waste water) sufficiently stirred in the
固液分離をろ過装置で行うことにより、安定した固液分離が可能となる。また、固液分離を遠心分離機で行うことにより、ろ過装置の場合に比して安価な固液分離が可能となる。また、固液分離をフィルタープレスで行うことにより、ろ過装置の場合に比して容易にかつ安価に固液分離を行うことができ、かつ安定した固液分離が可能となる。 By performing solid-liquid separation with a filtration device, stable solid-liquid separation becomes possible. In addition, by performing solid-liquid separation with a centrifuge, it is possible to perform solid-liquid separation at a lower cost than in the case of a filtration device. Further, by performing solid-liquid separation with a filter press, solid-liquid separation can be performed easily and at a lower cost than in the case of a filtration device, and stable solid-liquid separation is possible.
また、固液分離をろ過装置で行う前に遠心分離機で行ってもよい。遠心分離機で固液分離を行った後、遠心上澄み水をろ過装置でさらに固液分離することにより、ろ過装置の負荷を低減することができ、ろ過装置単体で固液分離する場合に比して、ろ過装置の維持管理費を抑えることができる。 Moreover, you may perform with a centrifuge before performing solid-liquid separation with a filtration apparatus. After performing solid-liquid separation with a centrifuge, the centrifugal supernatant water can be further solid-liquid separated with a filtration device to reduce the load on the filtration device. Compared to solid-liquid separation with a single filtration device. Thus, the maintenance cost of the filtration device can be reduced.
以上説明したように、本発明のリチウム塩の製造方法によると、オフラインでの分析(測定)作業を不要とすることができるとともに濃度測定計器に係る費用も抑えることができ(市販の電気伝導度計を用いればよいため)、リチウム塩を従来に比して容易にかつ安価に製造することができる。また、オンライン測定をすることにより、リチウムイオン濃度に大きな変動があったとしても、析出剤の添加量を容易に最適化することができる。換言すれば、リチウム塩の製造を停止することなく析出剤の添加量を最適化することができる。 As explained above, according to the method for producing a lithium salt of the present invention, offline analysis (measurement) work can be eliminated and the cost of the concentration measuring instrument can be reduced (commercial electric conductivity). Therefore, the lithium salt can be easily and inexpensively manufactured as compared with the conventional case. Further, by performing on-line measurement, it is possible to easily optimize the addition amount of the precipitation agent even if there is a large variation in the lithium ion concentration. In other words, the amount of precipitation agent added can be optimized without stopping production of the lithium salt.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .
上記した実施形態では、濃縮工程で濃縮された活物質製造排水(濃縮液)の電気伝導度から算出したリチウムイオン濃度に基づき析出剤の添加量を制御する例を示したが、濃縮前の活物質製造排水のリチウムイオン濃度D0(mg/L)を電気伝導度計7からの信号から求めて、当該リチウムイオン濃度D0から析出剤の添加量を制御装置4により制御してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the addition amount of the precipitating agent is controlled based on the lithium ion concentration calculated from the electrical conductivity of the active material production wastewater (concentrated liquid) concentrated in the concentration step has been described. The lithium ion concentration D0 (mg / L) of the substance production waste water may be obtained from the signal from the electric conductivity meter 7, and the addition amount of the precipitation agent may be controlled by the
また、濃縮前の活物質製造排水のリチウムイオン濃度D0(mg/L)を電気伝導度計7からの信号から求めて、当該リチウムイオン濃度D0から濃縮後の活物質製造排水のリチウムイオン濃度D1を制御してもよい。 Further, the lithium ion concentration D0 (mg / L) of the active material production waste water before concentration is obtained from the signal from the electric conductivity meter 7, and the lithium ion concentration D1 of the active material production waste water after concentration from the lithium ion concentration D0. May be controlled.
また、本発明において、図2に示す相関式を用いて測定した電気伝導度からリチウムイオン濃度を求めるようにしてもよく、必要に応じて、事前に処理対象となる排水の濃度を変えて、オフライン分析により、それぞれの濃度における電気伝導度とリチウムイオン濃度を測定し、当該排水における電気伝導度とリチウムイオン濃度の相関式を求めておき、この相関式を用いて、当該排水における電気伝導度の測定値からリチウムイオン濃度を求めるようにしても良い。もともと不純物含有量が少ない排水であるため、図2に示す相関式によりリチウムイオン濃度を求めることができるが、排水毎に相関式を求めて、当該相関式を利用することで、より正確に個別の排水中のリチウムイオン濃度を求めることができる。 In the present invention, the lithium ion concentration may be obtained from the electrical conductivity measured using the correlation equation shown in FIG. 2, and if necessary, the concentration of wastewater to be treated is changed in advance. The off-line analysis measures the electrical conductivity and lithium ion concentration at each concentration, and obtains a correlation between the electrical conductivity and lithium ion concentration in the wastewater. Using this correlation, the electrical conductivity in the wastewater The lithium ion concentration may be obtained from the measured value. Since the wastewater is originally low in impurity content, the lithium ion concentration can be obtained by the correlation equation shown in FIG. 2, but by obtaining the correlation equation for each drainage and using the correlation equation, the individual can be more accurately obtained. The lithium ion concentration in the waste water can be obtained.
また、濃縮制御について、電気伝導度計7の後段から経路13の流量計10の前段との間をバイパス経路で接続し、ここに自動弁を設けるようにしても良い。例えば、濃縮液のリチウムイオン濃度D1(mg/L)に基づき、制御装置4はバイパス経路に設けた自動弁の開度を制御する。リチウムイオン濃度D1が所定の値よりも高い場合は自動弁の開度を大側に制御し、所定の値よりも低い場合は開度を小側に制御する。自動弁の開度が大きくなるとバイパス経路を流れる流量が増加し、濃縮されずにバイパスされる流量が増加するのでリチウムイオン濃度D1は低下する。一方、自動弁の開度が小さくなるとバイパス経路を流れる流量が減少し、逆浸透膜装置1の本体1aを通過する流量が増加するのでリチウムイオン濃度D1は上昇する。このように制御することで経路13を流れる濃縮液中のリチウムイオン濃度と流量を略一定に制御することもできる。また、自動弁9も併せて設置し、前記バイパス経路を自動弁9と流量計10の間に接続するようにしてもよい。
In addition, regarding the concentration control, a bypass path may be connected between the latter stage of the electric conductivity meter 7 and the former stage of the
上記した実施形態では、析出剤の添加量制御および活物質製造排水の濃縮制御の両方を制御装置4で行う例を示したが、析出剤の添加量制御および活物質製造排水の濃縮制御のうちのいずれか一方のみを制御装置4で行ってもよい。
In the above-described embodiment, an example is shown in which both the amount control of the precipitating agent and the concentration control of the active material production wastewater are performed by the
1:逆浸透膜装置
1a:逆浸透膜装置の本体
1b:高圧ポンプ
2:反応槽
3:固液分離手段
4:制御装置
6、10:流量計
7、11:電気伝導度計
100:リチウム塩の製造装置
1: Reverse
Claims (3)
濃縮された前記活物質製造排水に析出剤を添加してリチウム塩を析出させる析出工程と、
析出した前記リチウム塩を固液分離して回収する固液分離工程と、
を備えるリチウム塩の製造方法であって、
前記析出工程において、前記濃縮工程で濃縮された前記活物質製造排水の電気伝導度から算出したリチウムイオン濃度に基づき前記析出剤の添加量を制御する、リチウム塩の製造方法。 A concentration step of concentrating the active material production wastewater in which lithium is dissolved;
A precipitation step of adding a precipitating agent to the concentrated active material production wastewater to precipitate a lithium salt;
A solid-liquid separation step of recovering the precipitated lithium salt by solid-liquid separation; and
A method for producing a lithium salt comprising:
The method for producing a lithium salt, wherein, in the precipitation step, the amount of the precipitation agent is controlled based on a lithium ion concentration calculated from the electrical conductivity of the active material production waste water concentrated in the concentration step .
濃縮された前記活物質製造排水に析出剤を添加してリチウム塩を析出させる析出手段と、
析出した前記リチウム塩を固液分離して回収する固液分離手段と、
前記濃縮手段により濃縮された前記活物質製造排水の電気伝導度を測定し、当該電気伝導度から算出したリチウムイオン濃度に基づき前記析出剤の添加量を制御する制御手段と、
を備える、リチウム塩の製造装置。 A concentration means for concentrating the active material production wastewater in which lithium is dissolved;
A precipitation means for adding a precipitant to the concentrated active material production wastewater to precipitate a lithium salt;
Solid-liquid separation means for solid-liquid separation and recovery of the deposited lithium salt;
Control means for measuring the electrical conductivity of the active material production wastewater concentrated by the concentration means, and controlling the amount of the precipitation agent based on the lithium ion concentration calculated from the electrical conductivity;
An apparatus for producing a lithium salt.
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