CN111492072A - 铜与镍和钴的分离方法 - Google Patents

铜与镍和钴的分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种铜与镍和钴的分离方法，其能够从废锂离子电池等含铜、镍和钴的物质中，高效又选择性地将铜与镍和钴分离。在本发明的铜与镍和钴的分离方法中，通过对含铜、镍和钴的物质进行硫化而获得硫化物，使获得的含铜、镍和钴的硫化物与酸溶液接触，获得含有铜的固体与含有镍和钴的浸出液。在此，优选硫化物是以硫化铜为主成分并含有镍金属和钴金属的物质。另外，使硫化物与酸溶液接触时，优选调节硫化物和酸溶液的添加量，以将获得的浸出液的氧化还原电位的以银/氯化银电极作为参比电极的值保持在150mV以下。

Description

铜与镍和钴的分离方法
技术领域
本发明涉及从含铜、镍和钴的以硫化铜为主成分的硫化物中将铜与镍和钴分离的方法。
背景技术
在电动汽车、混合动力车等车辆、手机、智能手机和个人电脑等电子设备中，搭载着具有重量轻且输出功率大的特征的锂离子电池(以下又称为“LIB”)。
LIB具有下述结构：在铝、铁等金属制或氯乙烯等塑料制的外包装罐的内部，与由聚丙烯多孔质树脂薄膜等构成的间隔体一并装入了，将铜箔用于负极集流体并在表面上固定了石墨等负极活性物质的负极材料和在由铝箔构成的正极集流体上固定了镍酸锂、钴酸锂等正极活性物质的正极材料，以含有六氟化磷酸锂(LiPF6)等电解质的有机溶剂作为电解液，并使它们含浸于该电解液中。
当LIB被组装到如上所述的车辆、电子设备等中使用时，迟早会因汽车、电子设备等的劣化或LIB的寿命等而不能再使用，变成废锂离子电池(废LIB)。另外，也可能最初在制造工序内就产生了作为次品的废LIB。
这些废LIB中，包含镍、钴、铜等有价成分，为了有效利用资源，希望回收并再利用这些有价成分。
通常，在想要从金属制作的装置、构件和材料中高效回收有价成分时，采用将它们投入炉等中在高温下全部熔解并分离成有价物金属和将被废弃处理等的炉渣这样的干式冶炼技术，一般认为这种干式处理快捷方便。
例如，专利文献1中，公开了使用干式处理进行有价金属回收的方法。通过将专利文献1的方法应用于废LIB获得有价金属，能够获得含镍、钴的铜合金。
这种干式处理，虽然存在需要能源来加热至高温的问题，但具有能够将多种杂质以简单的工序进行处理并一次性全部分离的优点。另外，由于获得的炉渣具有化学上相对稳定的性质，因此没有引起环境问题的担忧，具有易废弃处理的优点。
但是，在使用干式处理处理废LIB的情况下，存在一部分有价成分，尤其是绝大部分的钴被分配到炉渣中而无法避免钴的回收损失的问题。另外，由于干式处理获得的金属是共存有有价成分的合金，为了再利用，需要进行精炼以从此合金中分离出单个成分并除去杂质。
作为干式方法中至今一直常使用的元素分离方法，例如，有通过从高温的熔解状态开始逐渐冷却，进行铜与铅的分离、铅与锌的分离的方法。但是，由于在像废LIB一样以铜和镍为主成分的情况下，铜和镍具有在全组成范围内均匀溶解的性质，因此即使逐渐冷却，铜和镍也仅能以层状混合固化而不能够分离。
进而，虽然也可以使用一氧化碳(CO)气体使镍发生歧化反应从铜和钴中挥发而分离来进行精制，但由于使用剧毒的CO气体，因此难以确保安全性。
另外，作为工业上至今一直实施的分离铜与镍的方法，有粗分离混合锍(硫化物)的方法。此方法是，在冶炼工序中生成含有铜和镍的锍，如上述情况下一样地使其逐渐冷却，由此分离成富含铜的硫化物和富含镍的硫化物的方法。但是，由于在该方法中铜与镍的分离也只能达到粗分离的水平，因此存在为了获得纯度高的镍和铜，还需要另外的电解精制等工序的问题。
作为其他方法，虽然已经探讨了通过氯化物利用蒸气压差的方法，但由于是处理大量有毒的氯的工艺，因此存在很难称得上是在装置腐蚀对策和安全对策等方面适合于工业上的方法的问题。
另外，关于铜与钴的分离、钴与镍的分离也是相同。
综上所述，与湿式方法相比，干式方法中的各元素的分离精制具有停留在粗分离水平或者高成本的缺点。
另一方面，使用了酸、中和处理、溶剂萃取处理等方法的湿式冶炼的方法进行的湿式处理，具有消耗能源少并能够将混合存在的有价成分各自分离而直接以高纯度的品位回收的优点。
但是，在使用湿式处理来处理废LIB的情况下，废LIB所含有的电解液成分六氟化磷酸阴离子是用高温、高浓度的硫酸也不能够使其完全分解的难处理物质，会混入到浸出了有价成分的酸溶液中。而且，由于此六氟化磷酸阴离子溶解在水溶性的碳酸酯中，因此存在难以从回收有价物后的水溶液中回收磷和氟，为了抑制向公共海域等排放，有必要采取各种对策。
另外，要获得能够仅使用酸就从废LIB中有效地浸出有价成分进而用于精制的溶液也不是容易的事。废LIB本身就很难浸出，无法以足够的浸出率使有价成分浸出。另外，若通过使用氧化力强的酸等强行浸出时，又会存甚至连不属于回收对象的铝、铁、锰等成分也与有价成分一同被大量浸出，用于这些处理的中和剂添加量、处理废水量增加等的问题。
进而，因为从酸性浸出液出发要经由溶剂萃取、离子交换等的分离方法，在调节液体的pH或者中和杂质使其固定于沉淀物的情况下，由于中和沉淀物的产生量也增加，因此在确保充足的处理场所、稳定性等方面存在很多问题。
此外，废LIB中还可能有电荷残留，想要直接处理的话有可能引起发热、爆炸等的危险，因此还需要浸渍于盐水来放电等费时费力的措施。
综上所述，仅使用湿式处理来处理废LIB的方法也称不上是绝对有利的方法。
鉴于此，尝试进行了对单独使用上述干式处理或者湿式处理难以处理的废LIB，使用干式处理和湿式处理组合的方法，即通过焙烧废LIB等干式处理尽可能除去杂质获得均一的废LIB处理物，再对此处理物进行湿式处理以便分离有价成分和除此以外的成分。
在这种将干式处理和湿式处理组合的方法中，电解液中的氟、磷借助干式处理以挥发等方式被除去，作为废LIB的结构部件的由塑料或者间隔体等有机物形成的构件则被分解。但是，经过如上所述的干式处理后，依然存在因废LIB中含有的钴被分配到炉渣中而产生回收损失的问题。
虽然也考虑了实施通过调节干式处理中的环境、温度和还原度等以使钴分配为金属而减少向炉渣中的分配这样的还原熔融方法。但是，这样又会产生以下问题：使用这种方法获得的金属会形成以铜为基体并含有镍/钴的难溶性的耐腐蚀合金，为了分离并回收有价成分即使用酸溶解也难以溶解。
另外，例如，使用氯气对耐腐蚀合金进行了酸溶解的情况下，所获得的溶解液(浸出液)会含有高浓度的铜和相对低浓度的镍、钴。虽然使用溶剂萃取等公知的方法也能够容易地分离出其中的镍和钴，但是，要将其中的大量的铜与镍或钴以容易且低成本的方式分离很困难。
综上所述，要从除了含有作为有价成分的铜、镍和钴以外还含有各种成分的废LIB中，仅有效地分离出铜、镍、钴，是很难的事。需要说明的是，上述问题，在从废LIB以外的含铜、镍和钴的废电池中分离铜、镍和钴的情况下，也同样地存在，另外，在从含有来自废电池以外的铜、镍和钴的合金中分离铜、镍和钴的情况下，也同样地存在。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2012-172169号公报；
专利文献2：日本特开昭63-259033号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的是提供一种铜与镍和钴的分离方法，该方法能够从废锂离子电池等含铜、镍和钴的物质中，高效又选择性地将铜与镍和钴分离。
解决课题的技术方案
本发明人为解决上述课题而进行了潜心研究。其结果发现，通过对废锂离子电池等含铜、镍和钴的物质进行硫化而得到硫化物，使该硫化物与酸溶液接触，能够使铜以固体硫化铜的形式分离并沉淀的同时，使镍和钴浸出至酸溶液中，从而完成了本发明。即、本发明提供以下内容。
(1)本发明的第一发明是一种铜与镍和钴的分离方法，其中，
通过对含铜、镍和钴的物质进行硫化而获得硫化物，使获得的含铜、镍和钴的硫化物与酸溶液接触，从而获得含有铜的固体和含有镍和钴的浸出液。
(2)本发明的第二发明是如第一发明所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述硫化物为以硫化铜为主成分且含有镍金属和钴金属。
(3)本发明的第三发明是如第一或者第二发明所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述硫化物与所述酸溶液接触时，调节该硫化物和该酸溶液的添加量，从而使获得的浸出液的氧化还原的以电位银/氯化银电极作为参比电极的值保持在150mv以下。
(4)本发明的第四发明是如第一至第三发明中任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述酸溶液含有硫酸、盐酸和硝酸中选择的一种以上的溶液。
(5)本发明的第五发明是如第一至第四发明中任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
含有所述铜、镍和钴的物质是将锂离子电池的废料进行加热熔融并使其还原而获得的。
(6)本发明的第六发明是如第一至第五发明中任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述硫化物具有粒径大小为300μm以下的粉末状态。
(7)本发明的第七发明是如第一至第六发明中的任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
将所述含有铜的固体与所述含有镍和钴的浸出液分离之后，进行除去残留在该浸出液中铜的处理。
(8)本发明的第八发明是如第七发明中所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
通过从硫化处理、电解提取处理以及中和沉淀处理中选择的一种以上的方法，除去残留在所述浸出液中的铜。
发明效果
根据本发明，能够从废锂离子电池等含铜、镍和钴的物质中，高效又选择性地将铜与镍和钴分离。
并且，与铜分离出来的镍和钴，能够以溶剂萃取等公知的方法分离，能够作为高纯度的金属或盐类分别有效地再利用。另外，分离出来的铜是适合铜冶炼的固体硫化铜的形态，通过直接将其投入铜冶炼炉的转炉等再加上电解精制等手段，就能够回收为高纯度的铜。
附图说明
图1是表示与浸出液的氧化还原电位相对的Ni、Co以及Cu的浸出率的关系的图。
具体实施方式
以下，对本发明的具体实施方式(以下，称为“本实施方式”)进行说明。需要说明的是，本发明不受以下的实施方式的限定，能够在不改变本发明的主要思想的范围内作各种变形。另外，在本说明书中，标号“X～Y”(X、Y为任意数值)是指“X以上且Y以下”。
本实施方式的铜与镍和钴的分离方法(以下，简称为“分离方法”)，是从含铜、镍和钴的物质中将铜与镍和钴分离的方法。
具体地，该分离方法中，通过对含铜、镍和钴的物质进行硫化而获得硫化物，使获得的含铜、镍和钴的硫化物与酸溶液接触，从而获得含有铜的固体和含有镍和钴的浸出液。
在此，作为该分离方法的处理对象含铜、镍和钴的物质，例如，可举出对因汽车、电子设备等的劣化而废弃、或随着锂离子电池寿命而产生的锂离子电池的废料(以下，称作“废锂离子电池”)等废电池。本实施方式的分离方法是，从这种废锂离子电池中，将作为有价金属的铜、镍、钴高效又选择性地分离成铜与镍和钴的方法。
需要说明的是，本说明书中的废电池(废锂离子电池)，不仅指使用完的电池，还包括制造工序中的次品等。另外，只要包含废电池即可，不排除包含构成废电池以外的金属和树脂等。在这种情况下，将那些金属或树脂包含在内作为废电池。
[硫化物的生成]
在本实施方式的分离方法中，首先，通过对含铜、镍和钴的物质进行硫化而获得硫化物。具体地，例如，将废锂离子电池作为处理对象的情况下，通过对废锂离子电池实施加热熔融并使其还原的干式处理，而获得含有铜、镍和钴的合金，再使用硫化剂对该合金进行硫化，由此能够获得含铜、镍和钴的硫化物。
此外，作为从废锂离子电池中获得含有铜、镍和钴的合金的合金生成处理，例如，能够以下述方式进行，首先，将废锂离子电池投入到焙烧炉中，以300℃～1000℃左右的温度进行焙烧处理，其次，将获得的焙烧物(焙烧后物)投入到石墨制的坩埚或者镁制的坩埚等熔解炉中，在1100℃～1400℃左右的高温条件下进行熔解处理。由此所获得的合金是作为硫化处理对象的含铜、镍和钴的物质。
对含铜、镍和钴的物质进行硫化时，没有特别限定硫化条件，只要在生成的硫化物中，至少铜成分以硫化铜的形态被包含即可，而镍、钴并不需要是硫化物的形态。如果所有的镍和钴都以硫化物的形态被包含，反而在其后的处理中镍和钴的浸出率会降低，并且还存在铜被浸出等选择性降低的可能性。
综上所述，优选为，生成仅有铜成分以硫化物的形态被包含的、含铜、镍和钴的硫化物。即，生成以硫化铜为主成分并含有镍金属和钴金属的硫化物。需要说明的是，在本说明书中，对于大部分的铜为硫化物的形态而镍、钴、部分的铜以金属或者含有部分氧等的形态并存的这种硫化物，也统称为“硫化物”。另外，所谓主成分是指，含有50质量％以上的该成分。
在此，为了生成只有铜成为硫化物而镍和钴以金属形态存在的硫化物，就要通过控制硫化剂的添加量、压力条件来调节硫化程度，使其发生仅使铜硫化的部分硫化反应。
以硫化铜作为主成分并含有镍金属、钴金属的硫化物是，如上所述的所谓的部分硫化物，但是，认为，正由于是这种部分硫化物的形态，所以在该硫化物中含有的铜、镍、钴产生了溶解度差，通过后续处理用酸进行浸出，从而铜能作为硫化铜变成残渣，能够选择性地浸出镍和钴。
在硫化反应中使用的硫化剂没有特别限定，硫化剂可以使用如硫化氢钠(氢硫化钠)、硫化钠、硫化氢气体等的液体或者气体硫化剂。另外，在硫化反应中硫化剂的使用量(添加量)优选是，相对含铜、镍和钴的物质中包含的铜量，使用以反应式Cu+S→CuS求出的1当量以上。此外，如上所述，为了产生仅使铜成为硫化物的部分硫化反应，优选对该硫化剂的添加量进行适当调节。
作为硫化物对其形状没有特别限定，但是，可以通过将硫化获得的硫化物例如铸造成板状，制成板状的硫化物。另外，也可以将通过硫化获得的硫化物拉伸成线状并适当切断，制成作为棒材的硫化物。
进一步，可以对进行硫化而获得的硫化物的熔汤，应用雾化法而制成粉末状的硫化物。以下便利起见，将这种硫化物的粉末也称为“雾化粉”。需要说明的是，所谓雾化法是通过使熔汤与高压气体、高压水接触以使熔汤飞散和迅速冷却(凝固)而制成粉末的方法。
当将硫化物制成粉末状物时，优选该硫化物的粒径为大概300μm以下。使用粒径为300μm以下的粉状硫化物，可使在随后与酸溶液的接触时更容易处理，因此优选。此外，如果粒径过于小，则不仅用于粉末化的成本增加，而且还会成为产生灰尘和起火的原因，因此硫化物的粒径优选为大概10μm以上。
[与酸溶液的接触]
在本实施方式的分离方法中，其次，使如上所述获得的硫化物与酸溶液接触。由此，能够从与酸溶液接触的硫化物中，使铜作为固体的硫化铜沉淀等而被分离，同时镍和钴通过该酸溶液被浸出并获得浸出液。
通过如上所述地使获得的硫化物与酸溶液接触，能够高效又选择性地将铜与镍和钴分离。即，由于铜作为硫化物(硫化铜)残留，因此能够使分离出的浸出液中几乎不存在铜，并且，能够使镍和钴以非常高的比率存在于酸性溶液(浸出液)中。
可以认为这是，通过对含铜、镍和钴的物质进行硫化、特别是部分硫化而制成以硫化铜作为主成分并含有镍金属和钴金属的硫化物的形态，使该硫化物接触酸溶液而致使的。在以硫化铜作为主成分的硫化物中，如上所述，铜、镍、钴相对酸溶液产生溶解度差。因此，通过使该硫化物与酸溶液接触并进行反应，从而铜仍作为硫化铜被分离出来，基于比重差以在反应槽的槽底沉淀的方式从原来的硫化物中分离，同时镍和钴基于以下反应式(1)、(2)被酸选择性地浸出在浸出液中以离子形式存在。此外，即使镍和钴的一部分为硫化物的形态，但是，由于存在酸，因此镍和钴的硫化物基于以下应式(1)'、(2)'被分解，以离子的状态存在于浸出液中。
(反应式)
Ni+H2SO4→NiSO4+H2···(1)
NiS+2H2SO4→NiSO4+H2S···(1)'
Co+2HCI→CoCl2+H2···(2)
CoS+2HCl→CoCl2+H2S···(2)'
作为酸溶液，可以使用含有盐酸、硝酸、硫酸中的任一种的溶液，或者混合两种以上的溶液。但是，作为处理对象使用废锂离子电池时，从该废锂离子电池内回收镍和钴并再次生产锂离子电池这种所谓“电池到电池(battery to battery)”的观点出发，最好使用硫酸作为酸溶液，从而使镍成为硫酸盐，以便获得作为锂离子电池的正极材料的原材料形态的镍。
另外，在使用硫酸作为酸溶液的情况下，可以添加比硫酸浓度更低浓度的盐酸，或者也可以添加对后续工序镍/钴的分离工序不产生影响的氯化物。
进一步，使硫化物与酸溶液接触时，也可以添加氧气、空气、过氧化氢等氧化剂。由此，优选促进镍和钴的浸出。
另外，认为，在本实施方式的分离方法中，使铜仍以硫化铜的形态成为残渣并同时使镍和钴浸出于溶液而分离的方法是，基于如上所述的利用铜、镍、钴以及其硫化物的溶解度差而成立的。并且，从工业角度来看，优选将铜的浸出率控制在5％以下。此时，优选，在作业管理中，利用所获得的浸出液的氧化还原电位进行管理。
具体而言，通过检测与酸溶液接触而获得的浸出液的氧化还原电位(ORP、参比电极：银/氯化银电极)来鉴定浸出状态，并且，优选调节硫化物的添加量和酸溶液的添加量，来使其ORP保持在150mV以下的范围。此外，优选，结束浸出时，以ORP进入负区域的方式结束浸出。
此外，如上所述，优选，根据浸出液的基于ORP而定的浸出状态来调节酸溶液的添加量，在使用盐酸或者硫酸溶液作为酸溶液的情况下，与硫化物接触的酸溶液中的酸的量为，例如，相对硫化物中含有的镍和钴的总量，酸的量为根据上述反应式式(1)、(2)等求出的1当量以上，优选为1.2当量以上，优选为1.2以上且11当量以下。此外，能够通过提高酸浓度使反应速度变大。
另外，在硫化物中添加酸溶液而获得的浆料浓度，即，硫化物质量相对于浆料体积的比率(含铜、镍和钴的硫化物的质量/浆料体积)，优选为20g/L以上。
对反应温度(通过酸溶液使镍和钴浸出时的液体温度)没有特别限定，从获得一定程度的浸出速度的角度出发，反应温度为例如50℃以上，优选为75℃以上。另外，反应温度更优选为95℃以上，将反应温度设为95℃以上，例如与75℃以下的反应相比较，能够明显地增加反应速度并以较好的浸出速度浸出。此外，优选，液体温度在反应中保持大致恒定。
另外，对反应时间没有特别限定，例如可以是1～6小时左右。
对硫化物与酸溶液接触的方法没有特别限定，例如以在酸溶液中添加硫化物的方式混合，并根据需要搅拌即可。
在此，认为，根据本实施方式的分离方法，能够高效又选择性地分离出铜与镍和钴，但是，也可能部分铜从硫化物中浸出而铜残留在浸出液中。这种浸出液中残留部分铜的情况下，如果其铜从浸出设备等直接排出，则会增加分离镍和钴的处理中的负荷，这是不希望发生的。因此，优选从残留有部分铜的浸出液中事前分离除去该铜。
鉴于此，在本实施方式中，优选，对进行铜与镍和钴分离的反应槽以与之连接的形式设置去铜设备，将从该反应槽的出口排出的浸出液移送到去铜设备，完全地除去残留在浸出液中的铜。
用去铜设备进行的去铜处理不受特别限定，可以例举如：添加硫化剂对铜进行硫化的硫化处理；通过将浸出液用作电解液而进行电解，使浸出液中的铜析出到电极上的电解提取处理；在浸出液中添加中和剂，从而生成铜的中和沉淀物的中和处理等。
如此，将通过设置去铜设备完全去铜而获得的浸出液移送到镍、钴的分离工艺。由此，能够分别精制出不含杂质铜的、纯度高的镍、钴。
如上所述，在本实施方式的分离方法中，通过对废锂离子电池等含铜、镍和钴的物质进行硫化而获得硫化物，其后，使获得的含铜、镍和钴的硫化物与酸溶液接触，获得含有铜的固体和含有镍和钴的浸出液。根据这样的方法，能够使废锂离子电池等处理对象中含有的有价金属中的铜以硫化铜的形式沉淀分离，同时使镍和钴成为浸出液高效又选择性地分离出来。
此外，例如，通过该分离方法获得的硫化铜，能够直接供给现有的铜冶炼工艺作为原料而获得阳极，对该阳极进行电解精制就能够获得高纯度的铜。
另外，浸出于浸出液中的镍和钴，例如，能够提供给现有的镍冶炼工艺，使用溶剂萃取等精制方法分离镍和钴，再通过电解提取而获得镍金属和钴金属。另外，还可以精制成镍盐和钴盐，由此，再次作为锂离子电池的原料进行循环利用。
[实施例]
以下，参考实施例具体说明本发明，但本发明不受下述实施例的任何限定。
(实施例1)
首先，对废锂离子电池(废LIB)实施加热熔融并使其还原的干式处理，其后，通过添加硫化剂进行硫化，获得含铜、镍和钴的硫化物的熔汤。需要说明的是，硫化时添加的硫化剂即硫的量，相当于废LIB中所含的铜变成硫化铜的当量。
其后，使获得的硫化物的熔汤流入底面开孔的小坩埚中，对从孔中流出的熔汤，喷吹高压气体、高压水，使熔汤飞散、凝固，从而获得雾化粉(硫化物的雾化粉)。然后，将获得的雾化粉用孔眼为300μm的筛子进行筛分，从而获得粒径为300μm以下的粉状硫化物粉。使用ICP分析装置分析所获得的硫化物粉的结果表示于表1。
[表1]
(质量％) Cu Ni Co S
硫化物 64 8 8 20
将如上所述获得的硫化物粉，利用公知的方法进行破碎和粉碎之后，取1.0g。
接着，准备硫化物中的镍、钴以硫酸盐浸出时所需的硫酸量的1.5～2.2当量的硫酸，并将液体量调节为50ml。然后，将硫酸溶液的液体温度保持在95℃，以下面表2示出的条件与硫化物混合后进行3小时反应，进行浸出处理。需要说明的是，在浸出处理中，用搅拌器一边搅拌一边进行浸出处理，但是，没有特别地吹入空气等。
结束浸出时进行固液分离，对获得的浸出液以银/氯化银电极作为参比电极检测了氧化还原电位(ORP)。另外，使用ICP分析浸出液中的铜、镍和钴的浓度，求出了浸出率。需求说明的是，浸出率是原来的物质量浸出到浸出液中的比例来算出的。将浸出条件和浸出率一同表示于表2。另外，在图1中对与浸出液的ORP相对的铜、镍和钴的浸出率关系进行了图表化。
[表2]
Figure BDA0002536319140000121
如表2所示，可知，镍和钴以90％以上的高浸出率溶解于浸出液中，而相对地，铜的浸出率最高也不过停留在6％以下，在浸出液中并没有溶解而是残留为固体(浸出残渣)。即，确认了能够将铜以浸出残渣的方式分离出来，并将镍和钴有选择性地浸出于酸溶液中而分离。
另外，从表2和图1可知，结束浸出时的ORP表示负电位值的情况下，铜完全没有被浸出。由此可知，能够通过调节硫化物粉的添加量和酸溶液的添加量使ORP成为0mV以下，使浸出镍和钴的同时，充分抑制铜的浸出，进一步提高选择性。
(比较例1)
与实施方式1相同地对废锂离子电池实施加热熔融并使其还原的干式处理，但是其后并没有进行硫化，获得了以铜作为主成分含镍和钴并具有下面表3所示组成的合金。然后，以与实施例1相同的方法对获得的合金进行细粒化，得到了雾化粉。
[表3]
(质量％) Cu Ni Co S
合金 76 12 12 ＜0.1
接着，将获得的雾化粉取1g，准备相对于合金中的镍、钴成为2当量的硫酸，并将液体量调节为50ml。然后，将硫酸溶液的液体温度保持在95℃，与合金混合并进行3小时反应，进行浸出处理。需要说明的是，在浸出处理中，虽然用搅拌器进行了搅拌，但是，没有特别地吹入空气等。
其结果，铜、镍、钴的浸出率均为0.1％或者其以下，几乎没有能够浸出铜、镍、钴。
(参考例)
与实施方式1相同地对废锂离子电池实施加热熔融并使其还原的干式处理，其后，通过添加硫化剂进行硫化而获得含有铜、镍和钴的硫化物的熔汤，获得具有下面表4所示组成的雾化粉。但是，在硫化过程中，因添加过量的硫，不仅铜，镍和钴也硫化成NiS和CoS的形态。
[表4]
(质量％) Cu Ni Co S
硫化物 50 8 8 34
接着，将获得的硫化物粉破碎以及粉碎并取1g，准备在硫化物中的镍、钴成为硫酸化合物所需的硫酸量的2当量的硫酸，并将液体量调节为50ml。然后，将硫酸溶液的液体温度保持在95℃，与硫化物混合并进行3小时反应，进行浸出处理。需要说明的是，在浸出处理中，用搅拌器一边搅拌一边进行浸出处理，但是，没有特别吹入空气等。
分析反应之后的浸出液，其结果表示铜、镍、钴的浸出率分别是铜为18％、镍为10％、钴为10％，相比比较例而言，能够浸出镍和钴。但是，也增加了铜的浸出，因此，相比实施例而言，浸出镍和钴的选择性显著下降了。
由此，确认了，进行硫化时，通过产生部分硫化反应以使铜成为硫化物形态而不使全部量的镍和钴变成硫化物，从而能够使镍和钴选择性地浸出，有效地与以浸出残渣形式残留的铜分离。

Claims (8)

1.一种铜与镍和钴的分离方法，其中，
通过对含铜、镍和钴的物质进行硫化而获得硫化物，
使获得的含铜、镍和钴的硫化物与酸溶液接触，获得含有铜的固体和含有镍和钴的浸出液。
2.根据权利要求1所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述硫化物以硫化铜为主成分并含有镍金属和钴金属。
3.根据权利要求1或2所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
在使所述硫化物与所述酸溶液接触时，调节该硫化物和该酸溶液的添加量，以将获得的浸出液的氧化还原电位的以银/氯化银电极作为参比电极的值保持在150mV以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述酸溶液是包含从硫酸、盐酸以及硝酸中选择的一种以上的溶液。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述含铜、镍和钴的物质是对锂离子电池的废料进行加热熔融并使其还原而获得的物质。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
所述硫化物具有粒径大小为300μm以下的粉末状态。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
将所述含有铜的固体与所述含有镍和钴的浸出液分离之后，进行除去残留在该浸出液中的铜的处理。
8.根据权利要求7所述的铜与镍和钴的分离方法，其中，
利用从硫化处理、电解提取处理以及中和沉淀处理中选择的一种以上的方法，除去残留在所述浸出液中的铜。
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