KR102822630B1 - Method for manufacturing organic acid based deep eutectic solvents and re-using after valuable metal recovery - Google Patents

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Abstract

본원발명은 블랙파우더를 준비하는 제1단계, 상기 제1단계에서 준비된 블랙파우더에서 전처리공정을 통해 리튬을 1차 분리하는 제2단계, 상기 리튬이 1차 분리된 블랙파우더를 DES에 침출하여 제1용매가 제공되는 제3단계, 상기 제3단계는 블랙파우더 침출을 위해 수소결합억셉터 및 수소결합도너를 일정 몰(mol)비로 합성한 상기 DES를 준비하는 제3-1단계 및 상기 블랙파우더를 상기 DES에 투입하는 제3-2단계를 포함하고, 상기 제1용매에서 제1여과공정을 통해 니켈이 분리된 제2용매가 제공되는 제4단계, 상기 제2용매에서 제1응집공정을 통해 유기산으로 응집하는 제5단계,상기 제5단계는 유기산으로 응집하기 위해 초순수, 증류수 또는 응집용 유기산 중 어느 하나 이상이 투입되는 제5-1단계를 포함하고, 상기 유기산으로 응집된 제2용매를 제2여과공정을 통해 코발트 및 망간이 분리된 제3용매가 제공되는 제6단계, 상기 제3용매에서 제2응집공정을 통해 에탄올로 응집 및 침전시키는 제7단계, 상기 에탄올로 응집된 제3용매에서 제3여과공정을 통해 리튬을 2차 분리하는 제8단계, 상기 리튬이 2차 분리된 제3용매에서 사용된 DES를 회수하는 제9-1단계 및 상기 회수된 DES을 재생시키기 위해 상기 수소결합억셉터 및 상기 수소결합도너 중 어느 하나 이상을 첨가하여 DES의 몰(mol) 비를 보정하는 제9-2단계를 포함하는 후첨공정인 제9단계 및 상기 보정된 DES를 상기 제3단계에 공급하여 재이용하는 제10단계를 포함하는 용매재생방법을 제공한다.The present invention comprises a first step of preparing black powder, a second step of first separating lithium from the black powder prepared in the first step through a pretreatment process, a third step of leaching the black powder from which the lithium is first separated into DES to provide a first solvent, the third step comprising a third-1 step of preparing the DES in which a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor are synthesized at a certain molar ratio for leaching the black powder, and a third-2 step of introducing the black powder into the DES, a fourth step of providing a second solvent in which nickel is separated from the first solvent through a first filtration process, a fifth step of coagulating the second solvent into an organic acid through a first coagulation process, the fifth step comprising a fifth-1 step in which at least one of ultrapure water, distilled water, or an organic acid for coagulation is introduced for coagulation into an organic acid, and the second solvent coagulated into the organic acid is separated into cobalt and manganese through a second filtration process. The present invention provides a solvent regeneration method, comprising: a 6th step in which a third solvent is provided; a 7th step in which the third solvent is coagulated and precipitated into ethanol through a second coagulation process; an 8th step in which lithium is secondarily separated from the third solvent coagulated with ethanol through a third filtration process; a 9th step which is a post-addition process including a 9-1 step in which DES used in the third solvent from which lithium is secondarily separated is recovered; and a 9th step in which at least one of the hydrogen bond acceptor and the hydrogen bond donor is added to correct the molar ratio of the DES to regenerate the recovered DES; and a 10th step in which the corrected DES is supplied to the 3rd step for reuse.

Description

폐배터리 유가금속 자원회수를 위한 유기산 기반 DES 제조 및 회수 후 용매재생공정{Method for manufacturing organic acid based deep eutectic solvents and re-using after valuable metal recovery}{Method for manufacturing organic acid based deep eutectic solvents and re-using after valuable metal recovery}

본원발명은 폐배터리의 자원회수 방법에 관한 것으로, DES(Deep Eutectic Solvent)를 이용해 배터리 유가금속인 리튬, 니켈, 코발트, 망간 등을 포함하는 금속자원 회수 및 용매를 재생하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering resources from waste batteries, and to a method for recovering metal resources including lithium, nickel, cobalt, manganese, etc., which are valuable battery metals, and regenerating the solvent using DES (Deep Eutectic Solvent).

최근 온실가스 배출에 대한 경각심이 확대되면서 전기차의 비중이 날로 높아지고 있다. 전기차는 기존의 화석연료 대신 전기를 이용하여 구동되며, 전기는 리튬 이온 배터리(LIB)를 이용하여 저장하고 사용한다. 이와 같은 전기차의 판매량이 기하급수적으로 증가함에 따라 LIB의 생산량 또한 급격히 증가하고 있으나, 자동차용 LIB의 수명은 7-10년으로 예상되기 때문에 약 2028년경부터 폐배터리 발생량이 기하급수적으로 증가할 전망이다. 폐배터리는 화재 위험, 독성 금속 함유 문제로 일반 폐기물로 처분이 불가능하기 때문에 별도의 보관, 처리, 재사용 방안 등이 거론되고 있다. 전기차에서 LIB가 차지하는 비용은 약 40%에 달하는 것으로 보고되고 있으며, 이 중 가장 큰 비용을 차지하는 것은 양극재로 LIB 비용의 약 40%에 달하는 것으로 추산된다. 자동차용 LIB 양극재로는 LiCoO2 (LCO), Li(Ni,Co,Al)O2 (NCA), LiMn2O4 (LMO), Li(Ni,Co,Mn)O2 (NCM) 등 다양한 소재가 적용되고 있으며, 폐배터리 처리 시 재활용을 통한 부가가치 창출이 가능한 유망 분야로 꼽히고 있다. 화석연료를 사용하지 않기 때문에 환경 오염 물질을 배출하지 않으며, 유지비가 저렴하다는 장점으로 인해 전기차의 사용이 증가함에 따라, 사용되고 폐기되는 배터리의 양이 증가하고 있다.Recently, as awareness of greenhouse gas emissions has increased, the proportion of electric vehicles is increasing day by day. Electric vehicles are powered by electricity instead of conventional fossil fuels, and the electricity is stored and used using lithium-ion batteries (LIBs). As the sales of such electric vehicles increase exponentially, the production of LIBs is also rapidly increasing. However, since the lifespan of automotive LIBs is expected to be 7-10 years, the amount of waste batteries is expected to increase exponentially starting around 2028. Since waste batteries cannot be disposed of as general waste due to fire hazards and toxic metal content, separate storage, processing, and reuse methods are being discussed. It is reported that the cost of LIBs in electric vehicles is approximately 40%, and the largest cost of this is the cathode material, which is estimated to account for approximately 40% of the cost of LIBs. Various materials such as LiCoO 2 (LCO), Li(Ni,Co,Al)O 2 (NCA), LiMn 2 O 4 (LMO), and Li(Ni,Co,Mn)O 2 (NCM) are applied as automotive LIB cathode materials, and it is considered a promising field where added value can be created through recycling when processing waste batteries. Since it does not use fossil fuels, it does not emit environmental pollutants, and due to the advantages of low maintenance costs, the amount of batteries used and discarded is increasing as the use of electric vehicles increases.

전기차의 배터리에는 코발트, 니켈, 리튬 등 경제적 가치를 가지는 자원이 많이 포함되어 있으므로, 폐배터리를 재활용하면 친환경적일 뿐만 아니라 배터리 제조 비용의 절감 효과도 얻을 수 있는 장점이 있다.Since electric vehicle batteries contain many resources with economic value, such as cobalt, nickel, and lithium, recycling waste batteries is not only environmentally friendly, but also has the advantage of reducing battery manufacturing costs.

국내 폐배터리 재활용 산업은 습식제련 중심으로 형성되어 환경성 및 안전성 등으로 지속적인 이슈가 발생되고 있다.The domestic waste battery recycling industry is centered on wet refining, and there are ongoing issues regarding environmental friendliness and safety.

또한, EU의 핵심원자재법, 신배터리지침 등 주요 선진국은 배터리 제품의 재생원료 의무사용 규제 추진, 국내 배터리 수출 기업의 재생원료 수요 급증이 전망되고, '23년 기준 국내 EV용 폐배터리 발생량은 1,451대 분으로 재생원료 의무사용량을 충족하기에 미미한 수준이므로 수출 의존성이 큰 국내 배터리 산업에서는 폐배터리 재생원료를 확보하는 방안이 시급한 상황이다.In addition, major advanced countries such as the EU's Core Materials Act and the New Battery Directive are promoting regulations on mandatory use of recycled raw materials in battery products, and a surge in demand for recycled raw materials from domestic battery export companies is expected. As of 2023, the amount of waste batteries generated for domestic EVs is estimated at 1,451 units, which is insignificant compared to meeting the mandatory use of recycled raw materials. Therefore, securing recycled raw materials for waste batteries is an urgent matter for the domestic battery industry, which is highly dependent on exports.

따라서 국내외 폐배터리 자원으로부터 재생원료를 확보하기 위한 혁신적인 재활용 기술개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop innovative recycling technologies to secure recycled raw materials from domestic and foreign waste battery resources.

중국 공개특허공보 제117276731호는 폐리튬 이온 전지 회수 처리 분야에 관한 것으로, DES(Deep Eutectic Solvent)를 이용한 폐리튬 이온 전지 양극재의 회수 및 재생방법에 관한 것으로, DES를 이용하여 리튬, 니켈, 코발트 및 망간을 침출하는 기술을 개시하고 있으며, 수소 결합 수용체(구아니딘 염산염) 및 수소 결합 공여체(Fomic Acid)만 개시하고 있어, 염화콜린을 이용한 DES 합성에 대하여는 개시하지 못하고 있다.Chinese Patent Publication No. 117276731 relates to the field of waste lithium-ion battery recovery and processing, and relates to a method for recovery and regeneration of waste lithium-ion battery cathode materials using DES (Deep Eutectic Solvent). It discloses a technology for leaching lithium, nickel, cobalt, and manganese using DES, and only discloses a hydrogen bond acceptor (guanidine hydrochloride) and a hydrogen bond donor (fomic acid), and does not disclose DES synthesis using choline chloride.

중국 공개특허공보 제116751987호는 폐리튬 이온 전지 양극재의 회수 방법에 관한 것이로, 공융 용매로 염화콜린, 베타인, 포름아미드 및 아세트 아미드 중 적어도 하나를 포함하는 수소 결합 수용체 및 포름산, 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 옥살산, 말론산, 숙신산 및 클루타르산 중 적어도 하나는 포함하는 수소 결합 공여체에 개시하고 있고, 염화콜린:포름산 몰비 1:1, 1:2, 1:4 및 1:5를 개시하면서 침출시간, 연마시간, 가열온도를 상이하게 한 데이터를 제공하고 있으나, 용매의 재생을 고려하지 않고 있는 점이 본원 발명과 차이가 있다.Chinese Patent Publication No. 116751987 relates to a method for recovering a spent lithium ion battery cathode material, and discloses a hydrogen bond acceptor comprising at least one of choline chloride, betaine, formamide, and acetamide as a eutectic solvent, and a hydrogen bond donor comprising at least one of formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, and glutaric acid. The invention discloses choline chloride:formic acid molar ratios of 1:1, 1:2, 1:4, and 1:5, and provides data for different leaching times, polishing times, and heating temperatures. However, the invention differs from the present invention in that it does not consider regeneration of the solvent.

중국 공개특허공보 제116676484호 폐리튬 전지의 유가 금속을 선택적으로 침출하기 위한 깊은공융용매에 관한 것으로, 수소 결합 수용체는 염산 베타인이고, 수소 결합 공여체로 포름산을 이용하며, 몰비는 1:7 내지 12, 바람직하게는 1:9로 합성되는 용매를 개시하고 있으나, 염화콜린을 이용한 DES 합성에 대하여는 개시하지 못하고 있다.Chinese Patent Publication No. 116676484 relates to a deep eutectic solvent for selectively leaching valuable metals from spent lithium batteries, wherein the solvent is synthesized in which betaine hydrochloride is a hydrogen bond acceptor and formic acid is used as a hydrogen bond donor, and the molar ratio is 1:7 to 12, preferably 1:9. However, it does not disclose DES synthesis using choline chloride.

중국 공개특허공보 제115216620호는 폐삼원 리튬 전지로부터 단계별로 니켈, 코발트 및 망간 침전물을 회수하는 방법에 관한 것으로, 수소 결합 공여체는 formic acid, acetic acid, oxalic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid and ascorbic acid 중 어느 하나 이상을 이용하고, 수소 결합 수용체는 choline chloride, succinylcholine chloride, acetylcholine chloride and bethanechol chloride 중 어느 하나 이상을 이용하고 있으나, 염화콜린과 포름산을 이용해 합성되 DES에 대한 구체적인 효율 등을 개시하지 못하고 있다.Chinese Patent Publication No. 115216620 relates to a method for recovering nickel, cobalt and manganese precipitates step by step from spent ternary lithium batteries, wherein at least one of formic acid, acetic acid, oxalic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid and ascorbic acid is used as a hydrogen bond donor, and at least one of choline chloride, succinylcholine chloride, acetylcholine chloride and bethanechol chloride is used as a hydrogen bond acceptor. However, it does not disclose specific efficiency, etc. for DES synthesized using choline chloride and formic acid.

중국 공개특허공보 제117418106호는 폐삼원 리튬 전지에서 리튬, 니켈, 코발트 및 망간을 단계별 침출법으로 회수하는 방법에 관한 것이로, 수소 결합 공여체는 2.5~5 mol/L의 acid, acetic acid, oxalic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid and ascorbic acid를 이용하고, 수소 결합 수용체는 3~8 mol/L의 choline chloride, succinylcholine chloride, acetylcholine chloride and carbamoyl choline chloride을 이용하고 있으나, 염화콜린과 포름산을 이용해 합성되 DES에 대한 구체적인 효율 등을 개시하지 못하고 있다. Chinese Patent Application Publication No. 117418106 relates to a method for recovering lithium, nickel, cobalt and manganese from spent ternary lithium batteries by a step-by-step leaching method. The hydrogen bond donors include 2.5 to 5 mol/L of acid, acetic acid, oxalic acid, citric acid, tartaric acid, malic acid, lactic acid and ascorbic acid, and the hydrogen bond acceptors include 3 to 8 mol/L of choline chloride, succinylcholine chloride, acetylcholine chloride and carbamoyl choline chloride. However, the specific efficiency of DES synthesized using choline chloride and formic acid is not disclosed.

중국 공개특허공보 제114300777호는 리튬 전지 양극 분말 회수방법에 관한 것으로, 수소 결합 수용체로 염화콜린을 포함하고, 수소 결합 공여체는 3-hydroxypyridine, 2-cyanophenol, 4-cyanophenol, and p-nitrophenol을 이용하고 있으나, 염화콜린과 포름산 합성에 대해서는 개시하지 못하고 있다.Chinese Patent Publication No. 114300777 relates to a method for recovering lithium battery cathode powder, which includes choline chloride as a hydrogen bond acceptor and uses 3-hydroxypyridine, 2-cyanophenol, 4-cyanophenol, and p-nitrophenol as hydrogen bond donors, but does not disclose the synthesis of choline chloride and formic acid.

상기 종래기술에서 염화콜린과 포름산을 이용한 DES는 개시되어 있으나, 본 발명에서 목적하는 용매 재생에 대하여 개시하지 못하고 있어, 구체적인 재생공정에 대하여 개시된 바 없다.Although DES using choline chloride and formic acid is disclosed in the above prior art, the solvent regeneration targeted in the present invention is not disclosed, and thus, a specific regeneration process is not disclosed.

중국 공개특허공보 제117276731호Chinese Patent Publication No. 117276731 중국 공개특허공보 제116751987호Chinese Patent Publication No. 116751987 중국 공개특허공보 제116676484호Chinese Patent Publication No. 116676484 중국 공개특허공보 제115216620호Chinese Patent Publication No. 115216620 중국 공개특허공보 제117418106호Chinese Patent Publication No. 117418106 중국 공개특허공보 제114300777호Chinese Patent Publication No. 114300777

본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 염화콜린(Choline Chloride)과 포름산(Formic acid)을 이용해 합성된 DES를 이용하여 폐배터리로부터 재생원료를 효율적으로 회수하고 난 후 용매를 재생하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention is intended to solve the above problems, and provides a method for efficiently recovering a regenerative raw material from a spent battery using DES synthesized using choline chloride and formic acid, and then regenerating the solvent.

이러한 목적을 달성하기 위해 블랙파우더를 준비하는 제1단계, 상기 제1단계에서 준비된 블랙파우더에서 전처리공정을 통해 리튬을 1차 분리하는 제2단계, 상기 리튬이 1차 분리된 블랙파우더를 DES에 침출하여 제1용매가 제공되는 제3단계, 상기 제3단계는 블랙파우더 침출을 위해 수소결합억셉터 및 수소결합도너를 일정 몰(mol)비로 합성한 상기 DES를 준비하는 제3-1단계 및 상기 블랙파우더를 상기 DES에 투입하는 제3-2단계를 포함하고, 상기 제1용매에서 제1여과공정을 통해 니켈이 분리된 제2용매가 제공되는 제4단계, 상기 제2용매에서 제1응집공정을 통해 유기산으로 응집하는 제5단계, 상기 5단계는 유기산으로 응집하기 위해 초순수, 증류수 또는 응집용 유기산 중 어느 하나 이상이 투입되는 제5-1단계를 포함하고, 상기 유기산으로 응집된 제2용매를 제2여과공정을 통해 코발트 및 망간이 분리된 제3용매가 제공되는 제6단계, 상기 제3용매에서 제2응집공정을 통해 에탄올로 리튬을 응집 및 침전시키는 제7단계, 상기 에탄올로 응집된 제3용매에서 제3여과공정을 통해 리튬을 2차 분리하는 제8단계, 상기 리튬이 2차 분리된 제3용매에서 사용된 DES를 회수하는 제9-1단계 및 상기 회수된 DES을 재생시키기 위해 상기 수소결합억셉터 및 상기 수소결합도너 중 어느 하나 이상을 첨가하여 DES의 몰(mol) 비를 보정하는 제9-2단계를 포함하는 후첨공정인 제9단계 및 상기 보정된 DES를 상기 제3단계에 공급하여 재이용하는 제10단계를 포함하는 용매재생방법을 제공한다.In order to achieve these purposes, a first step of preparing black powder, a second step of first separating lithium from the black powder prepared in the first step through a pretreatment process, a third step of leaching the black powder from which the lithium was first separated into DES to provide a first solvent, the third step including a third-1 step of preparing the DES in which a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor are synthesized at a certain molar ratio for leaching the black powder, and a third-2 step of introducing the black powder into the DES, a fourth step of providing a second solvent in which nickel is separated from the first solvent through a first filtration process, a fifth step of coagulating the second solvent into an organic acid through a first coagulation process, the fifth step including a fifth-1 step in which at least one of ultrapure water, distilled water, or an organic acid for coagulation is introduced for coagulation into an organic acid, and the second solvent coagulated into the organic acid is separated into cobalt and manganese through a second filtration process. The present invention provides a solvent regeneration method, comprising: a 6th step in which a third solvent is provided; a 7th step in which lithium is coagulated and precipitated with ethanol through a second coagulation process in the third solvent; an 8th step in which lithium is secondarily separated from the third solvent coagulated with ethanol through a third filtration process; a 9th step which is a post-addition process including a 9-1 step in which DES used in the third solvent from which lithium is secondarily separated is recovered; and a 9th step in which at least one of the hydrogen bond acceptor and the hydrogen bond donor is added to correct the molar ratio of the DES to regenerate the recovered DES; and a 10th step in which the corrected DES is supplied to the 3rd step for reuse.

또한, 상기 수소결합도너는 포름산(Formic acid), 싸이오요소(Thiourea), 글리세롤(Glycerol), 요소(Urea), 락트산(Lactic acid), 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 아르코르브산(Ascorbic acid), 에틸렌 글라이콜(Ethylene glycol) 및 시트르산(Citric acid) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Additionally, the hydrogen bond donor may include at least one of formic acid, thiourea, glycerol, urea, lactic acid, oxalic acid, malonic acid, ascorbic acid, ethylene glycol, and citric acid.

또한, 상기 수소결합억셉터는 염화콜린(Choline chloride), 글라이신(Glycine), 염화아연(ZnCl2), 베타인(betaine), 염화철Ⅲ(FeCl3) 및 프롤린(Proline) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Additionally, the hydrogen bond acceptor may include one or more of choline chloride, glycine, zinc chloride (ZnCl 2 ), betaine, iron III chloride (FeCl 3 ), and proline.

또한, 상기 제3-1단계에서 합성되는 DES는 수소결합억셉터와 수소결합도너가 1:1 내지 1:5 몰(mol)비로 0℃도 내지 120℃에서 합성될 수 있다.In addition, the DES synthesized in the above step 3-1 can be synthesized at 0°C to 120°C with a molar ratio of hydrogen bond acceptor and hydrogen bond donor of 1:1 to 1:5.

또한, 상기 전처리공정은 수세, 증류, 이온교환막, 이온교환수지, 전착 및 공침 중 어느 하나 이상의 방법을 선택적으로 이용할 수 있다.In addition, the above pretreatment process can selectively utilize one or more of washing, distillation, ion exchange membrane, ion exchange resin, electrodeposition, and coprecipitation.

또한, 상기 제1여과공정, 제2여과공정 및 제3여과공정은 필터여과, 수세, 증류, 이온교환막, 이온교환수지, 전착 및 공침 중 어느 하나 이상의 방법을 선택적으로 이용할 수 있다.In addition, the first filtration process, the second filtration process, and the third filtration process may selectively use one or more of the following methods: filter filtration, washing, distillation, ion exchange membrane, ion exchange resin, electrodeposition, and coprecipitation.

또한, 상기 전처리공정, 제1여과공정, 제2여과공정 및 제3여과공정은 0.1㎛ 내지 1.0㎛의 기공을 갖는 내화학액체필터 또는 원심분리 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.In addition, the above pretreatment process, the first filtration process, the second filtration process, and the third filtration process may utilize at least one of a chemical-resistant liquid filter having pores of 0.1 ㎛ to 1.0 ㎛ or centrifugation.

또한, 상기 블랙파우더를 DES로 침출 효율을 향상시키기 위해, 하기 조건 중 어느 하나 이상을 조절할 수 있다.In addition, in order to improve the leaching efficiency of the black powder into DES, one or more of the following conditions may be adjusted.

1) DES의 공급량, 침출시간, 교반속도 및 침출온도 조절1) Control of DES supply amount, leaching time, stirring speed and leaching temperature

2) DES 원료 혼합비 조절2) DES raw material mixing ratio adjustment

3) 습식 밀링, 초음파, 교반용의, 진동, 순환, 유동화, 버블링, 와류, 드럼, 패들 및 믹서 중 어느 하나 이상의 수단 또는 방법3) One or more means or methods of wet milling, ultrasonic, stirring, vibration, circulation, fluidization, bubbling, vortex, drum, paddle and mixer.

또한, 상기 DES의 몰(mol) 비를 보정하는 제9-2단계는 DES에 수소결합억셉터 및 수소결합도너 중 어느 하나 이상을 첨가할 수 있다.In addition, the 9-2 step of correcting the molar ratio of the DES may add at least one of a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor to the DES.

본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.The present invention can also be provided in a form in which various means for solving the above problems are combined.

이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명은 다량의 침출용매(무기산) 대신 유기산과 염화콜린을 이용한 DES를 이용함으로써, 무기산 및 각 금속에 대한 추출용매를 사용하지 않을 수 있고 재활용할 수 있어, 종래 습식제련 공정에서 발생하는 폐수, 폐기물 및 유해가스 발생을 줄일 수 있다.As described above, the present invention uses DES using organic acid and choline chloride instead of a large amount of leaching solvent (inorganic acid), so that the inorganic acid and extraction solvent for each metal can be omitted and recycled, thereby reducing the generation of wastewater, waste, and hazardous gases generated in the conventional wet refining process.

또한, 종래 건식제련에서 과다한 에너지 사용 및 온실가스 배출 문제를 해소함으로써, 폐배터리 재활용 공정에서 탄소 발생을 크게 줄일 수 있다.In addition, by resolving the problems of excessive energy use and greenhouse gas emissions in conventional dry refining, carbon emissions can be significantly reduced in the waste battery recycling process.

또한, 고품질의 재생원료를 이차전지 소재 제조사에 원활한 공급을 통해 국내 이차전지 사업 위축 우려를 해소할 수 있다.In addition, concerns about a decline in the domestic secondary battery business can be resolved by smoothly supplying high-quality recycled raw materials to secondary battery material manufacturers.

또한, 황산나트륨(Na2SO4)이 발생되지 않아 폐기물을 저감할 수 있다.Additionally, waste can be reduced because sodium sulfate ( Na2SO4 ) is not generated.

또한, 공정 간결화가 가능하며, 사업성이 증대될 수 있다.Additionally, process simplification is possible and profitability can be increased.

또한, 무독성/불연성 친환경 용매로 근로환경이 개선될 수 있다.Additionally, the working environment can be improved by using non-toxic/non-flammable, environmentally friendly solvents.

도 1은 본 발명의 일 실시예로 폐배터리를 가공한 블랙파우더로부터 DES를 활용해 유가금속을 추출하고 사용 후 DES를 재생하여 다시 유가금속 추출에 활용하기 위한 공정 흐름을 나타낸 것이다.
도2는 본 공정을 통해 재생된 DES의 순도를 나타내기 위해 유도결합플라즈마 분광 분석법을 통한 전금속원소분석 결과이다.
도3은 DES의 제조에 활용할 수 있는 HBA와 HBD의 예시이다.
도4는 재생공정에 활용할 수 있는 0.1 내지 1마이크론의 여과성능을 갖는 내화학필터를 직렬 및 병렬로 활용할 수 있는 다순환 여과시스템(멀티패스) 이다.
Figure 1 illustrates a process flow for extracting valuable metals from black powder processed from waste batteries using DES according to one embodiment of the present invention, regenerating the used DES, and reusing it to extract valuable metals again.
Figure 2 shows the results of the total metal element analysis using inductively coupled plasma spectroscopy to demonstrate the purity of DES regenerated through this process.
Figure 3 is an example of HBA and HBD that can be used in the manufacture of DES.
Figure 4 is a multi-circulation filtration system (multi-pass) that can utilize chemical-resistant filters with a filtration performance of 0.1 to 1 micron, which can be used in the regeneration process, in series and in parallel.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can easily practice the present invention. However, when describing the operating principle of a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a specific description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, such detailed description will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Also, the same drawing symbols are used for parts that have similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only cases where it is directly connected, but also cases where it is indirectly connected with other elements in between. Also, including a certain component does not mean excluding other components unless specifically stated otherwise, but rather means that other components can be included.

또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.Additionally, the description specifying or adding elements may be applied to all inventions unless there is a special limitation, and is not limited to a description of a specific invention.

또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다. Additionally, throughout the description and claims of the invention herein, any reference to the singular includes the plural unless otherwise stated.

또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.Additionally, throughout the description and claims of the present invention, the term "or" includes "and" unless stated otherwise. Therefore, "comprising A or B" means all three cases of including A, including B, or including A and B.

본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention is described in detail with examples according to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예로 폐배터리를 가공한 블랙파우더로부터 DES를 활용해 유가금속을 추출하고 사용 후 DES를 재생하여 다시 유가금속 추출에 활용하기 위한 공정 흐름을 나타낸 것이다. 도2는 본 공정을 통해 재생된 DES의 순도를 나타내기 위해 유도결합플라즈마 분광 분석법을 통한 전금속원소분석 결과이다. 도3은 DES의 제조에 활용할 수 있는 HBA와 HBD의 예시이다. 도4는 재생공정에 활용할 수 있는 0.1 내지 1마이크론의 여과성능을 갖는 내화학필터를 직렬 및 병렬로 활용할 수 있는 다순환 여과시스템(멀티패스) 이다.FIG. 1 is a flow diagram illustrating a process for extracting valuable metals using DES from black powder processed from waste batteries, regenerating the used DES, and reusing it to extract valuable metals again according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a result of analyzing all metal elements using inductively coupled plasma spectroscopy to demonstrate the purity of DES regenerated through the process. FIG. 3 is an example of HBA and HBD that can be utilized in the production of DES. FIG. 4 is a multi-circulation filtration system (multi-pass) that can utilize chemical-resistant filters having a filtration performance of 0.1 to 1 micron in series and parallel that can be utilized in the regeneration process.

블랙파우더를 준비하는 제1단계, 상기 제1단계에서 준비된 블랙파우더에서 전처리공정을 통해 리튬을 1차 분리하는 제2단계, 상기 리튬이 1차 분리된 블랙파우더를 DES에 침출하여 제1용매가 제공되는 제3단계, 상기 제3단계는 블랙파우더 침출을 위해 수소결합억셉터 및 수소결합도너를 일정 몰(mol)비로 합성한 상기 DES를 준비하는 제3-1단계 및 상기 블랙파우더를 상기 DES에 투입하는 제3-2단계를 포함하고, 상기 제1용매에서 제1여과공정을 통해 니켈이 분리된 제2용매가 제공되는 제4단계, 상기 제2용매에서 제1응집공정을 통해 유기산으로 응집하는 제5단계, 상기 5단계는 유기산으로 응집하기 위해 초순수, 증류수 또는 응집용 유기산 중 어느 하나 이상이 투입되는 제5-1단계를 포함하고, 상기 유기산으로 응집된 제2용매를 제2여과공정을 통해 코발트 및 망간이 분리된 제3용매가 제공되는 제6단계, 상기 제3용매에서 제2응집공정을 통해 에탄올로 리튬을 응집 및 침전시키는 제7단계, 상기 에탄올로 응집된 제3용매에서 제3여과공정을 통해 리튬을 2차 분리하는 제8단계, 상기 리튬이 2차 분리된 제3용매에서 사용된 DES를 회수하는 제9-1단계 및 상기 회수된 DES을 재생시키기 위해 상기 수소결합억셉터 및 상기 수소결합도너 중 어느 하나 이상을 첨가하여 DES의 몰(mol) 비를 보정하는 제9-2단계를 포함하는 후첨공정인 제9단계 및 상기 보정된 DES를 상기 제3단계에 공급하여 재이용하는 제10단계를 포함하는 용매재생방법을 제공한다.A first step for preparing black powder, a second step for first separating lithium from the black powder prepared in the first step through a pretreatment process, a third step for providing a first solvent by leaching the black powder from which the lithium is first separated into DES, the third step including a third-1 step for preparing the DES in which a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor are synthesized at a certain molar ratio for leaching the black powder, and a third-2 step for introducing the black powder into the DES, a fourth step for providing a second solvent in which nickel is separated from the first solvent through a first filtration process, a fifth step for coagulating the second solvent into an organic acid through a first coagulation process, the fifth step including a fifth-1 step in which at least one of ultrapure water, distilled water, or an organic acid for coagulation is introduced for coagulation into an organic acid, and a third solvent in which cobalt and manganese are separated from the second solvent coagulated into the organic acid through a second filtration process is provided. The present invention provides a solvent regeneration method, comprising: a 6th step; a 7th step of coagulating and precipitating lithium with ethanol through a second coagulation process in the third solvent; an 8th step of secondarily separating lithium from the third solvent coagulated with ethanol through a third filtration process; a 9th step which is a post-addition process including a 9-1 step of recovering DES used in the third solvent from which the lithium was secondarily separated; and a 9th step of correcting the molar ratio of DES by adding at least one of the hydrogen bond acceptor and the hydrogen bond donor to regenerate the recovered DES; and a 10th step of supplying the corrected DES to the 3rd step for reuse.

또한, 상기 제7단계에 이용되는 에탄올을 투입하기 위한 제7-1단계를 추가로포함할 수 있다.In addition, a step 7-1 for introducing ethanol used in the above step 7 may be additionally included.

또한, 상기 수소결합도너는 포름산(Formic acid), 싸이오요소(Thiourea), 글리세롤(Glycerol), 요소(Urea), 락트산(Lactic acid), 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 아르코르브산(Ascorbic acid), 에틸렌 글라이콜(Ethylene glycol) 및 시트르산(Citric acid) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Additionally, the hydrogen bond donor may include at least one of formic acid, thiourea, glycerol, urea, lactic acid, oxalic acid, malonic acid, ascorbic acid, ethylene glycol, and citric acid.

또한, 상기 수소결합억셉터는 염화콜린(Choline chloride), 글라이신(Glycine), 염화아연(ZnCl2), 베타인(betaine), 염화철Ⅲ(FeCl3) 및 프롤린(Proline) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.Additionally, the hydrogen bond acceptor may include one or more of choline chloride, glycine, zinc chloride (ZnCl 2 ), betaine, iron III chloride (FeCl 3 ), and proline.

또한, 상기 제3-1단계에서 합성되는 DES는 수소결합억셉터와 수소결합도너가 1:1 내지 1:5 몰(mol)비로 0℃도 내지 120℃에서 합성될 수 있다.In addition, the DES synthesized in the above step 3-1 can be synthesized at 0°C to 120°C with a molar ratio of hydrogen bond acceptor and hydrogen bond donor of 1:1 to 1:5.

또한, 상기 전처리공정은 필터여과, 수세, 증류, 이온교환막, 이온교환수지, 전착 및 공침 중 어느 하나 이상의 방법을 선택적으로 이용할 수 있다.In addition, the above pretreatment process can selectively utilize one or more of the following methods: filter filtration, washing, distillation, ion exchange membrane, ion exchange resin, electrodeposition, and coprecipitation.

또한, 상기 제1여과공정, 제2여과공정 및 제3여과공정은 필터여과, 수세, 증류, 이온교환막, 이온교환수지, 전착 및 공침 중 어느 하나 이상의 방법을 선택적으로 이용할 수 있다.In addition, the first filtration process, the second filtration process, and the third filtration process may selectively use one or more of the following methods: filter filtration, washing, distillation, ion exchange membrane, ion exchange resin, electrodeposition, and coprecipitation.

또한, 상기 전처리공정, 제1여과공정, 제2여과공정 및 제3여과공정은 0.1㎛ 내지 1.0㎛의 기공을 갖는 내화학액체필터 또는 원심분리 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다.In addition, the above pretreatment process, the first filtration process, the second filtration process, and the third filtration process may utilize at least one of a chemical-resistant liquid filter having pores of 0.1 ㎛ to 1.0 ㎛ or centrifugation.

또한, 상기 내화학액체필터는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)액체필터 일 수 있다.Additionally, the above chemical resistant liquid filter may be a PTFE (polytetrafluoroethylene) liquid filter.

또한, 상기 블랙파우더를 DES로 침출 효율을 향상시키기 위해, 하기 조건 중 어느 하나 이상을 조절할 수 있다.In addition, in order to improve the leaching efficiency of the black powder into DES, one or more of the following conditions may be adjusted.

1) DES의 공급량, 침출시간, 교반속도 및 침출온도 조절1) Control of DES supply amount, leaching time, stirring speed and leaching temperature

2) DES 원료 혼합비 조절2) DES raw material mixing ratio adjustment

3) 습식 밀링, 초음파, 교반용의, 진동, 순환, 유동화, 버블링, 와류, 드럼, 패들 및 믹서 중 어느 하나 이상의 수단 또는 방법3) One or more means or methods of wet milling, ultrasonic, stirring, vibration, circulation, fluidization, bubbling, vortex, drum, paddle and mixer.

상기 DES의 몰(mol) 비를 보정하는 제9-2단계는 DES에 수소결합억셉터 및 수소결합도너 중 어느 하나 이상을 첨가할 수 있다.Step 9-2 of correcting the molar ratio of the above DES may include adding at least one of a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor to the DES.

또한, 상기 제9-2단계의 보정을 위해 회수된 DES는 에탄올이 응집 및 침전된 후 제거된 DES일 수 있다.Additionally, the DES recovered for correction in step 9-2 may be DES removed after ethanol has been coagulated and precipitated.

또한, 상기 순환자원은 폐배터리 재활용 공정에서 발생되는 희유금속 또는 유가금속일 수 있다.Additionally, the above-mentioned circular resources may be rare metals or valuable metals generated in the waste battery recycling process.

상기 재활용 방법은 종래 황산을 침출용액으로 사용하는 습식제련방법 대신 유기산과 염화콜린을 이용하여 합성된 친환경 DES를 사용하여 순환자원을 회수하는 방법일 수 있다.The above recycling method may be a method of recovering circular resources by using an eco-friendly DES synthesized using an organic acid and choline chloride instead of the conventional wet refining method using sulfuric acid as a leaching solution.

또한, 상기 공용융매는 염화콜린에 유기산 또는 에틸렌글리콜 등을 단순 혼합하여 합성한 무독성, 불연성 용액일 수 있으며, 재생원료 침출 후 재사용이 가능한 효율적인 용매이다.In addition, the above-mentioned common solvent can be a non-toxic, non-flammable solution synthesized by simply mixing organic acid or ethylene glycol with choline chloride, and is an efficient solvent that can be reused after leaching of the renewable raw material.

또한, 상기 DES(Deep Eutectic Solvent; DES)는 깊은공융용매 일 수 있다.Additionally, the above DES (Deep Eutectic Solvent; DES) may be a deep eutectic solvent.

또한, 상기 염화콜린은 Hydrogen Bond Acceptor(HBA) 일 수 있다.Additionally, the above choline chloride may be a Hydrogen Bond Acceptor (HBA).

또한, 상기 유기산은 Hydrogen Bond Donor(HBD) 일 수 있다.Additionally, the organic acid may be a Hydrogen Bond Donor (HBD).

또한, 상기 DES는 Natural DES로 구현될 수 있으며 이를 위해, 당, 유기산, 알코올, 아민, 아미노산 등이 이용될 수 있다.In addition, the above DES can be implemented as a Natural DES, and for this purpose, sugars, organic acids, alcohols, amines, amino acids, etc. can be used.

또한, 상기 유기산은 본 발명에 기재되지 않은 다른 유기산 종류도 이용될 수 있다.In addition, the organic acid may also be other types of organic acids not described in the present invention.

또한, 상기 0℃는 상온을 포함할 수 있다.Additionally, the above 0℃ may include room temperature.

또한, 상기 합성에서 유기산이 포름산인 경우 상온에서 합성될 수 있으며, 상기 포름산 외에도 상온에서 합성이 가능하거나, 효율이 좋다면 이용할 수 있다.In addition, if the organic acid in the above synthesis is formic acid, it can be synthesized at room temperature, and other than formic acid, if it can be synthesized at room temperature or is efficient, it can be used.

또한, 상기 비율은 1:1 내지 1:5가 바람직 할 수 있으며, 1:2가 더욱 바람직할 수 있다.Additionally, the ratio may be preferably 1:1 to 1:5, and 1:2 may be more preferable.

또한, 상기 비율은 몰(mol) 비일 수 있다.Additionally, the above ratio may be a molar ratio.

또한, 상기 합성은 0℃ 내지 120℃에서 진행되는 것이 바람직하나, 더 바람직하게는 0℃ 내지 100℃에서 진행될 수 있다.In addition, the synthesis is preferably performed at 0°C to 120°C, but more preferably can be performed at 0°C to 100°C.

또한, 상기 제2단계 내지 제4단계에서는 DES의 색상이 검은색에서 에메랄드색 또는 에메랄드색에서 핑크색으로 단계적으로 변화할 수 있다.Additionally, in the second to fourth steps, the color of DES can gradually change from black to emerald or from emerald to pink.

또한, 상기 제5단계에서는 상기 DES의 색상이 핑크색에서 탁한 핑크색으로 변화할 수 있다.Additionally, in the fifth step, the color of the DES may change from pink to cloudy pink.

또한, 상기 제5단계에서 첨가되는 수소결합도너의 양은 상기 블랙파우더 기준 0.5배 내지 2배일 수 있다.Additionally, the amount of hydrogen bond donor added in the fifth step may be 0.5 to 2 times that of the black powder.

또한, 상기 제5단계에서 침전물 제거를 위해 0.05㎛ 내지 0.5㎛의 기공을 갖는 필터가 이용될 수 있다.Additionally, a filter having pores of 0.05 μm to 0.5 μm can be used to remove sediment in the fifth step.

또한, 상기 제5-1단계에서 투입된 초순수, 증류수를 제거하기 위해 감압증류가 40℃ 내지 80℃에서 진행되는 제5-2단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, a step 5-2 may be additionally included in which reduced pressure distillation is performed at 40°C to 80°C to remove the ultrapure water and distilled water introduced in the step 5-1.

또한, 상기 제5-1단계는 0.1시간 내지 2시간 진행될 수 있다.Additionally, the above step 5-1 can be performed for 0.1 to 2 hours.

또한, 상기 제7단계에서 에탄올이 첨가되면 DES 또는 수소결합도너가 증발할 수 있다.Additionally, when ethanol is added in the above step 7, DES or hydrogen bond donor may evaporate.

또한, 상기 제7단계에서 DES의 색상이 흰색으로 변화될 수 있다.Additionally, in the seventh step, the color of DES can be changed to white.

또한 상기 제8단계에서 침전물 제거를 위해 0.05㎛ 내지 0.5㎛의 기공을 갖는 필터가 이용될 수 있다.Additionally, in the above step 8, a filter having pores of 0.05 μm to 0.5 μm can be used to remove sediment.

또한, 제7-1단계에서 투입된 에탄올을 제거하기 위해 감압증류가 40℃ 내지 80℃에서 진행되는 제7-2단계를 추가로 포함할 수 있다.In addition, a step 7-2 may be additionally included in which reduced pressure distillation is performed at 40°C to 80°C to remove ethanol introduced in step 7-1.

또한, 상기 제7-2단계는 0.1시간 내지 2시간 진행될 수 있다.Additionally, the above step 7-2 can be performed for 0.1 to 2 hours.

또한, 상기 제9단계에서 첨가되는 수소결합억셉터 또는 수소결합도너 중 어느 하나 이상은 DES의 양이 상기 제2단계 내지 8단계를 통과한 DES의 양이 되도록 첨가될 수 있다.Additionally, at least one of the hydrogen bond acceptor or hydrogen bond donor added in the above step 9 may be added so that the amount of DES is the amount of DES that has passed through the above steps 2 to 8.

본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (9)

블랙파우더를 준비하는 제1단계;
상기 제1단계에서 준비된 블랙파우더에서 전처리공정을 통해 리튬을 1차 분리하는 제2단계;
상기 리튬이 1차 분리된 블랙파우더를 DES에 침출하여 제1용매가 제공되는 제3단계;
상기 제3단계는 블랙파우더 침출을 위해 수소결합억셉터 및 수소결합도너를 일정 몰(mol)비로 합성한 상기 DES를 준비하는 제3-1단계 및 상기 블랙파우더를 상기 DES에 투입하는 제3-2단계를 포함하고,
상기 제1용매에서 제1여과공정을 통해 니켈이 분리된 제2용매가 제공되는 제4단계;
상기 제2용매에서 제1응집공정을 통해 유기산으로 응집하는 제5단계;
상기 제5단계는 유기산으로 응집하기 위해 초순수, 증류수 또는 응집용 유기산 중 어느 하나 이상이 투입되는 제5-1단계를 포함하고,
상기 유기산으로 응집된 제2용매를 제2여과공정을 통해 코발트 및 망간이 분리된 제3용매가 제공되는 제6단계;
상기 제3용매에서 제2응집공정을 통해 에탄올로 응집 및 침전시키는 제7단계;
상기 에탄올로 응집된 제3용매에서 제3여과공정을 통해 리튬을 2차 분리하는 제8단계;
상기 리튬이 2차 분리된 제3용매에서 사용된 DES를 회수하는 제9-1단계 및 상기 회수된 DES을 재생시키기 위해 상기 수소결합억셉터 및 상기 수소결합도너 중 어느 하나 이상을 첨가하여 DES의 몰(mol) 비를 보정하는 제9-2단계를 포함하는 후첨공정인 제9단계; 및
상기 보정된 DES를 상기 제3단계에 공급하여 재이용하는 제10단계;를 포함하는 용매재생방법.
Step 1: Preparing black powder;
A second step of initially separating lithium from the black powder prepared in the first step through a pretreatment process;
A third step in which the first solvent is provided by leaching the black powder from which the lithium is first separated into DES;
The third step includes a third step of preparing the DES by synthesizing a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor at a certain molar ratio for black powder leaching, and a third step of introducing the black powder into the DES.
A fourth step of providing a second solvent from which nickel is separated through a first filtration process in the first solvent;
A fifth step of coagulating with an organic acid through a first coagulation process in the above second solvent;
The above-mentioned fifth step includes the fifth-first step in which at least one of ultrapure water, distilled water or organic acid for coagulation is added for coagulation with an organic acid.
Step 6: providing a third solvent from which cobalt and manganese are separated through a second filtration process using the second solvent coagulated with the organic acid;
Step 7 of coagulating and precipitating the third solvent into ethanol through a second coagulation process;
Step 8 of secondary separation of lithium through a third filtration process from the third solvent coagulated with the above ethanol;
Step 9, which is a post-addition process including step 9-1 of recovering DES used in the third solvent from which the lithium is secondarily separated, and step 9-2 of correcting the molar ratio of DES by adding at least one of the hydrogen bond acceptor and the hydrogen bond donor to regenerate the recovered DES; and
A solvent regeneration method comprising a 10th step of supplying the above-mentioned corrected DES to the above-mentioned 3rd step for reuse.
제1항에 있어서,
상기 수소결합도너는 포름산(Formic acid), 싸이오요소(Thiourea), 글리세롤(Glycerol), 요소(Urea), 락트산(Lactic acid), 옥살산(Oxalic acid), 말론산(Malonic acid), 아르코르브산(Ascorbic acid), 에틸렌 글라이콜(Ethylene glycol) 및 시트르산(Citric acid) 중 어느 하나 이상을 포함하는 용매재생방법.
In the first paragraph,
A solvent regeneration method wherein the hydrogen bond donor comprises at least one of formic acid, thiourea, glycerol, urea, lactic acid, oxalic acid, malonic acid, ascorbic acid, ethylene glycol, and citric acid.
제1항에 있어서,
상기 수소결합억셉터는 염화콜린(Choline chloride), 글라이신(Glycine), 염화아연(ZnCl2), 베타인(betaine), 염화철Ⅲ(FeCl3) 및 프롤린(Proline) 중 어느 하나 이상을 포함하는 용매재생방법.
In the first paragraph,
A solvent regeneration method wherein the hydrogen bond acceptor comprises at least one of choline chloride, glycine, zinc chloride (ZnCl 2 ), betaine, iron III chloride (FeCl 3 ), and proline.
제1항에 있어서,
상기 제3-1단계에서 합성되는 DES는 수소결합억셉터와 수소결합도너가 1:1 내지 1:5 몰(mol)비로 0℃도 내지 120℃에서 합성되는 용매재생방법.
In the first paragraph,
The DES synthesized in the above step 3-1 is a solvent regeneration method in which a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor are synthesized at a molar ratio of 1:1 to 1:5 at 0°C to 120°C.
제1항에 있어서,
상기 전처리공정은 수세, 증류, 이온교환막, 이온교환수지, 전착 및 공침 중 어느 하나 이상의 방법을 선택적으로 이용하는 용매재생방법.
In the first paragraph,
The above pretreatment process is a solvent regeneration method that selectively uses one or more of washing, distillation, ion exchange membrane, ion exchange resin, electrodeposition, and coprecipitation.
제1항에 있어서,
상기 제1여과공정, 제2여과공정 및 제3여과공정은 필터여과, 수세, 증류, 이온교환막, 이온교환수지, 전착 및 공침 중 어느 하나 이상의 방법을 선택적으로 이용하는 용매재생방법.
In the first paragraph,
The above first filtration process, second filtration process and third filtration process are solvent regeneration methods that selectively use one or more of filter filtration, washing, distillation, ion exchange membrane, ion exchange resin, electrodeposition and coprecipitation.
제1항에 있어서,
상기 전처리공정, 제1여과공정, 제2여과공정 및 제3여과공정은 0.1㎛ 내지 1.0㎛의 기공을 갖는 내화학액체필터 또는 원심분리 중 어느 하나 이상을 이용하는 용매재생방법.
In the first paragraph,
The above pretreatment process, the first filtration process, the second filtration process and the third filtration process are a solvent regeneration method using at least one of a chemical-resistant liquid filter having pores of 0.1 ㎛ to 1.0 ㎛ or centrifugation.
제1항에 있어서,
상기 블랙파우더를 DES로 침출 효율을 향상시키기 위해, 하기 조건 중 어느 하나 이상을 조절하는 용매재생방법.
1) DES의 공급량, 침출시간, 교반속도 및 침출온도 조절
2) DES 원료 혼합비 조절
3) 습식 밀링, 초음파, 교반용의, 진동, 순환, 유동화, 버블링, 와류, 드럼, 패들 및 믹서 중 어느 하나 이상의 수단 또는 방법
In the first paragraph,
A solvent regeneration method for improving the leaching efficiency of the above black powder with DES by controlling at least one of the following conditions.
1) Control of DES supply amount, leaching time, stirring speed and leaching temperature
2) DES raw material mixing ratio adjustment
3) One or more means or methods of wet milling, ultrasonic, stirring, vibration, circulation, fluidization, bubbling, vortex, drum, paddle and mixer.
제1항에 있어서,
상기 DES의 몰(mol) 비를 보정하는 제9-2단계는 DES에 수소결합억셉터 및 수소결합도너 중 어느 하나 이상을 첨가하는 용매재생방법.
In the first paragraph,
Step 9-2 of correcting the molar ratio of the above DES is a solvent regeneration method of adding at least one of a hydrogen bond acceptor and a hydrogen bond donor to the DES.
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