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폐리튬이차전지로부터 고순도의 인산리튬을 제조하는 제1공정; 및 상기 고순도 인산리튬으로부터 고순도 황산리튬을 제조하고 상기 고순도 황산리튬으로부터 고순도 탄산리튬 및 황산바륨을 제조하는 제2공정을 포함하는 폐리튬이차전지를 활용한 고순도 탄산리튬 및 황산바륨의 제조방법에 있어서,상기 제2공정은,고순도의 인산리튬을 황산수용액과 혼합하여 인산리튬-황산혼합액을 제조하는 단계(a);상기 인산리튬-황산혼합액을 농축하고 고액분리를 수행하여 고체상의 고순도 황산리튬을 수득하는 단계(b);상기 고순도 황산리튬을 물 또는 수산화나트륨 수용액에 용해하고 황산리튬 수용액의 pH를 12이상으로 유지함으로써 잔류인산을 인산리튬으로 침전한 다음 고액분리하여 인성분이 제거된 황산리튬수용액을 수득하는 단계(c);상기 황산리튬수용액에 탄산가스를 300 내지 1000㎖/min으로 주입하여 상기 황산리튬수용액의 pH가 9 내지 10이 될 때까지 탄산화 반응을 수행하여 탄산리튬을 침전하고 고액분리하여 고체상의 탄산리튬을 수득하는 단계(d);상기 수득한 고체상의 탄산리튬을 미세분쇄하고 1 내지 5㎛의 입도를 가지는 탄산리튬입자를 분급(分級)하여 탄산리튬 슬러리를 제조하는 단계(e);상기 탄산리튬 슬러리에 탄산가스를 불어넣어 탄산리튬 입자의 모서리가 용해되어 둥근 형태의 입형을 가지도록 제조하고 탄산리튬 미세입자를 용해하여 제거하는 탄산리튬의 입도 및 입형 제어 단계(f);상기 탄산가스를 불어넣은 탄산리튬 슬러리를 고액분리를 수행하여 고체상의 입도 및 입형이 제어된 탄산리튬 입자를 수득하는 단계(g); 및 상기 단계(g)의 고액분리로부터 수득한 여과액에 가용성 바륨염 수용액을 첨가하여 황산바륨을 침전시키고 고액분리를 수행하여 고체상의 고순도 황산바륨을 수득하는 단계(h);를 포함하며상기 단계(b)의 고액분리로부터 수득한 여과액(인산수용액)은 수산화나트륨과 혼합되어 상기 제1공정의 인산리튬-폐액의 제조에 사용하며; 상기 단계(c)의 고액분리로부터 수득한 고체상의 인산리튬은 상기 단계(a)의 인산리튬-황산혼합액의 제조에 사용하며;상기 단계(e)의 분급에서 입도가 5㎛를 초과하는 탄산리튬입자는 직경이 1 내지 5㎛가 될 때까지 추가적으로 분쇄하며;상기 단계(h)의 고액분리로부터 수득한 여과액은 상기 단계(e)의 미쇄분쇄에 첨가되어 탄산리튬 슬러리의 제조에 사용하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이차전지를 활용한 고순도 탄산리튬 및 황산바륨의 제조방법
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제 1 항에 있어서, 상기 제1공정은,폐리튬이차전지 폐액을 활성탄에 통과시켜 유기물을 제거하는 단계(i);상기 유기물이 제거된 페리튬이차전지 폐액에 포함된 리튬이온의 농도를 측정한 후 Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4, K3PO4, 또는 H3PO4를 포함하는 가용성인산염 또는 상기 가용성인산염의 수용액을 상기 유기물이 제거된 페리튬이차전지 폐액내에 존재하는 리튬 농도의 2배 당량으로 첨가하여 인산리튬-폐액을 제조하는 단계(j);상기 인산리튬-폐액에 NaOH 또는 KOH를 포함하는 pH 조절제를 첨가하여 pH를 13이상으로 유지하고 70℃에서 60분간 반응 시킨 후 고액분리를 수행하여 고체상으로 석출되는 저순도 인산리튬 제조하는 단계(k);상기 저순도 인산리튬 1중량부에 대하여 10중량부의 물을 첨가하고 H3PO4, H2CO3, H2SO4, HNO3, 또는 HCl을 포함하는 산 또는 상기 산의 수용액을 첨가하여 pH가 10인 인산리튬 숙성용액을 제조하는 단계(l);상기 인산리튬숙성용액을 상온에서 30분 이상 교반하여 상기 인산리튬을 숙성하는 단계(m);상기 숙성된 인산리튬 숙성용액에 수산화리튬 수용액을 상기 산 첨가량의 당량만큼 첨가하여 pH가 13인 인산리튬 석출용액을 제조하는 단계(n); 및 상기 인산리튬 석출용액을 70℃에서 60분 이상 교반하여 고순도 인산리튬을 수득하는 단계(o);를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이차전지를 활용한 고순도 탄산리튬 및 황산바륨의 제조방법
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제 1 항에 있어서, 상기 단계(c)의 잔류인산을 인산리튬으로 침전시키는 반응은 상기 황산리튬 수용액의 농도가 0
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제 1 항에 있어서, 상기 단계(h)의 황산바륨 침전반응은 상기 단계(g)의 고액분리로부터 수득한 여과액에 존재하는 황산이온의 총량에 대하여 상기 가용성 바륨염 수용액의 가용성 바륨염이 0
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제 1 항에 있어서, 상기 고순도 탄산리튬은 불순물인 인, 황 및 나트륨의 함량이 각각 0
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제 1 항에 있어서, 상기 폐리튬이차전지로부터 85% 내지 95%의 리튬을 회수하여 순도 98% 내지 99
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