로터-스테이터 고전단 믹서를 이용한 기체-액체 탄산화 반응 기반 고순도 탄산리튬 제조 연구

초록

본 연구는 탄산리튬(Li2CO3)의 고효율 제조를 위해 로터-스테이터(rotor–stator) 기반 고전단 믹서를 적용한 기체-액체탄산화 반응 공정을 제안하였다. 반응물로는 염화리튬(LiCl) 수용액, 수산화나트륨(NaOH), 이산화탄소(CO2)를 사용하였으며, 기존 축류 임펠러(axial impeller)를 이용한 회분식(batch) 교반 공정과 로터–스테이터 공정의 반응 특성을 비교⋅ 분석하였다. 로터-스테이터의 강한 전단력은 미세 기포 형성을 통해 기-액 접촉면적을 증대시켜 반응 속도를 향상시켰다. 최적 조건(2000 rpm, CO2 2.0 L/min)에서 반응은 20 min 이내에 완료되었고, 생성물은 99.5% 이상의 순도와 12.4 μm의균일한 입도 분포를 나타내 배터리 등급 기준을 만족하였다. 본 공정은 탄소포집ㆍ활용(carbon capture and utilization)과고부가가치 리튬 자원의 신속한 회수를 동시에 달성할 수 있는 실효성 있는 탄산리튬 제조 기술임을 시사한다.

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