JP2000119765A - Recovering method of lithium and recovering device therefor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は工業廃水、特にリチ
ウム電池の構成物質を処理した水などのリチウムを含有
する水溶液からリチウムを選択的に分離回収する方法に
関し、特にリチウム含有水溶液から効率的にリチウムを
回収することのできるリチウム回収方法および回収装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for selectively separating and recovering lithium from an aqueous solution containing lithium, such as industrial wastewater, particularly water treated with a constituent material of a lithium battery. The present invention relates to a lithium recovery method and a lithium recovery device capable of recovering lithium.
【0002】[0002]
【従来の技術】金属リチウムおよびリチウム化合物は、
電池、冷媒吸収剤、医薬品等として、多くの分野で利用
されており、特に時計、カメラ用の1次電池や携帯機器
用の小型2次電池としてのリチウム電池の需要が増大し
ている。2. Description of the Related Art Metal lithium and lithium compounds are:
It is used in many fields as a battery, a refrigerant absorbent, a pharmaceutical, and the like. In particular, a demand for a lithium battery as a primary battery for watches and cameras and a small secondary battery for portable devices is increasing.
【0003】使用後のリチウム電池は、家庭で分解など
した場合には発火の危険性があり、環境上や資源の再利
用の点からも回収することが望ましい。[0003] A used lithium battery has a risk of ignition when it is disassembled at home, and it is desirable to recover the lithium battery from the viewpoint of the environment and the reuse of resources.
【0004】回収後には、平成10年発行特許公報の特
許番号2721467号に示されているように、構成材
料の分別回収を行う。その中でリチウムは、発熱発火を
起こさないように大量の水中に溶解させることにより安
定化させる。[0004] After recovery, the constituent materials are separated and recovered, as shown in Japanese Patent Publication No. 272467/1998. Among them, lithium is stabilized by dissolving it in a large amount of water so as not to cause exothermic ignition.
【0005】また、その他、かん水、地熱水、海水等の
水溶液中にもリチウムが含まれている。この時のリチウ
ム濃度は希薄ではあるが、分離回収して濃縮することに
より、金属リチウムとしての利用の可能となる。[0005] In addition, lithium is contained in aqueous solutions such as brine, geothermal water, and seawater. Although the lithium concentration at this time is low, it can be used as metallic lithium by separating and collecting and concentrating.
【0006】そして、このような水溶液中のリチウムの
回収方法としては、平成8年発行特許公報の特許番号2
535748号に示されているような電気化学的な方法
や、平成8年発行特許公報の特許番号2531790号
に示されるような吸着剤にリチウムを吸着させて分離す
る方法が開示されている。As a method for recovering lithium in an aqueous solution, Japanese Patent Application Laid-Open No.
An electrochemical method as disclosed in Japanese Patent No. 535748, and a method in which lithium is adsorbed on an adsorbent and separated as disclosed in Japanese Patent Publication No. 2531790 published in 1996 are disclosed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように水溶液から
リチウムを回収する場合に、水溶液中におけるリチウム
イオン含有量が少ないので、大量の水溶液を短時間で処
理する必要がある。In the case of recovering lithium from an aqueous solution as described above, it is necessary to treat a large amount of the aqueous solution in a short time because the lithium ion content in the aqueous solution is small.
【0008】しかし、電気化学的な方法では、効率が高
くても大量の水溶液を処理することが難しい。また、吸
着剤にリチウムを吸着させる方法では、大量の水溶液を
処理することができるが、吸着効率を高める必要があ
る。However, in the electrochemical method, it is difficult to treat a large amount of an aqueous solution even if the efficiency is high. Further, in the method of adsorbing lithium on the adsorbent, a large amount of aqueous solution can be treated, but it is necessary to increase the adsorption efficiency.
【0009】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、かん水や地熱水および電池構成物質処理水等の
リチウムを含有する大量の水溶液から、簡便に効率よく
リチウムを回収する方法およびその回収装置を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a method for easily and efficiently recovering lithium from a large amount of lithium-containing aqueous solution such as brackish water, geothermal water, and water treated with battery constituent materials is disclosed. An object of the present invention is to provide a recovery device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め本発明のリチウムの回収方法は、リチウムを含有する
水溶液に超音波を照射することで、前記リチウムを選択
的に回収することを特徴とする。In order to solve the above problems, a method for recovering lithium according to the present invention is characterized in that an aqueous solution containing lithium is irradiated with ultrasonic waves to selectively recover the lithium. And
【0011】また、リチウムを含有する水溶液に超音波
を照射するとき、前記水溶液の撹拌を行うことを特徴と
する。[0011] When irradiating the aqueous solution containing lithium with ultrasonic waves, the aqueous solution is stirred.
【0012】また、リチウムを含有する水溶液にリチウ
ムを選択的に吸着する吸着剤を加え、前記吸着剤に前記
リチウムを吸着させることを特徴とする。Further, an adsorbent for selectively adsorbing lithium is added to an aqueous solution containing lithium, and the lithium is adsorbed on the adsorbent.
【0013】また、リチウムを含有する水溶液にリチウ
ムを選択的に吸着する吸着剤を加えた後、リチウムを吸
着した前記吸着剤を前記水溶液から分離することを特徴
とする。Further, the method is characterized in that an adsorbent for selectively adsorbing lithium is added to an aqueous solution containing lithium, and then the adsorbent adsorbing lithium is separated from the aqueous solution.
【0014】また、リチウムを吸着した吸着剤を水溶液
から分離するとき、前記水溶液に補収剤を加えることを
特徴とする。Further, when the adsorbent having adsorbed lithium is separated from the aqueous solution, a collecting agent is added to the aqueous solution.
【0015】また本発明のリチウムの回収装置は、リチ
ウムを含有する水溶液から前記リチウムを選択的に回収
する装置であって、リチウムを含有する前記水溶液を導
入する容器に、超音波発生器を備えたことを特徴とす
る。Further, the lithium recovery apparatus of the present invention is an apparatus for selectively recovering lithium from an aqueous solution containing lithium, wherein an ultrasonic generator is provided in a container for introducing the aqueous solution containing lithium. It is characterized by having.
【0016】このとき、リチウムを含有する水溶液を撹
拌する機構を備えたことが有用である。At this time, it is useful to have a mechanism for stirring the aqueous solution containing lithium.
【0017】また、吸着剤の導入器を備えたことが有用
である。また、吸着剤の導入器と、前記吸着剤の分離部
とを備えたことが有用である。It is also useful to have an adsorbent introducer. It is also useful to have an adsorbent introducing device and a separating section for the adsorbent.
【0018】また、補収剤の導入器と、前記吸着剤の濾
過器を備えたことが有用である。It is also useful to have a collector introducing device and a filter for the adsorbent.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下に図を参照しながら本発明の
実施の形態を説明する。図1に本発明に使用するリチウ
ム回収装置を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a lithium recovery apparatus used in the present invention.
【0020】処理水溶液を入れる槽1、2、そして、濾
過器3を設置し、槽1、2には、超音波発生装置4、5
および撹拌翼6を設ける。さらに、槽1には、リチウム
を含有する水溶液の供給口7、吸着剤の供給口8、そし
て、槽1から槽2への開閉式バルブ9を設置する。ま
た、槽2には、捕収剤供給口10および槽2から槽3へ
の開閉式バルブ11を設置する。そして、濾過器3に
は、弱酸供給口12および排水口13を設置する。The tanks 1 and 2 for storing the treatment aqueous solution and the filter 3 are installed.
And a stirring blade 6. Further, the tank 1 is provided with a supply port 7 for the aqueous solution containing lithium, a supply port 8 for the adsorbent, and an open / close valve 9 from the tank 1 to the tank 2. The tank 2 is provided with a collecting agent supply port 10 and an openable / closable valve 11 from the tank 2 to the tank 3. The filter 3 is provided with a weak acid supply port 12 and a drain port 13.
【0021】まず、槽1に供給口7からリチウムを含有
する水溶液を導入する。続いて、供給口8より吸着剤を
リチウムを含有する水溶液中に導入する。この時の吸着
剤は、無定形水酸化アルミニウム、金属アルミニウムま
たはマンガン化合物等を用いることができる。つぎに、
超音波発生器4により発生した超音波を前述の水溶液に
照射する。また、必要に応じて、撹拌翼6を回転させ
て、水溶液を撹拌する。First, an aqueous solution containing lithium is introduced into the tank 1 from the supply port 7. Subsequently, the adsorbent is introduced into the aqueous solution containing lithium from the supply port 8. As the adsorbent at this time, amorphous aluminum hydroxide, metallic aluminum, a manganese compound, or the like can be used. Next,
Ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator 4 are applied to the above-described aqueous solution. Further, if necessary, the aqueous solution is stirred by rotating the stirring blade 6.
【0022】従来の方法では、水溶液を撹拌するだけで
あった。しかし、実施例において後に示すが、超音波照
射することにより吸着効率が向上する。また、さらに、
同時に撹拌することによっても吸着効率は、さらに向上
する。このような現象は、超音波照射することにより、
吸着反応が活性に進行し、吸着剤の表面にやってきたリ
チウムイオンを殆ど吸着し、さらに吸着剤の表面の凹凸
部分の凹部にまでリチウムイオンが入り込むことがで
き、吸着剤の表面積を有効に活用する事ができるためと
考える。In the conventional method, only the aqueous solution was stirred. However, as will be described later in the examples, the ultrasonic irradiation improves the adsorption efficiency. Also,
The stirring efficiency is further improved by stirring at the same time. Such a phenomenon is caused by ultrasonic irradiation.
The adsorption reaction progresses actively, almost adsorbs lithium ions coming to the surface of the adsorbent, and the lithium ions can penetrate into the concave portions of the irregularities on the surface of the adsorbent, making effective use of the surface area of the adsorbent I think we can do it.
【0023】続いて、リチウム吸着剤を含んだ水溶液を
開閉式バルブ9により、槽1から槽2へと移動させる。
そして、供給口10より捕収剤を導入し、先ほどと同様
に水溶液に対して超音波発生器5による超音波照射を行
う。また必要に応じて回転翼6による撹拌を行う。この
作業によっても、先程と同様に捕収効率が非常に高くな
る。この時の捕収剤としては、脂肪酸系捕収剤やスルホ
ン酸系捕収剤等を用いることができる。そして捕収剤を
加えることにより、吸着剤は溶液表面に浮遊する。Subsequently, the aqueous solution containing the lithium adsorbent is moved from the tank 1 to the tank 2 by the open / close valve 9.
Then, the collecting agent is introduced from the supply port 10 and the aqueous solution is irradiated with ultrasonic waves by the ultrasonic generator 5 in the same manner as described above. In addition, stirring is performed by the rotating blades 6 as needed. Even with this operation, the collection efficiency becomes very high as before. As the collecting agent at this time, a fatty acid-based collecting agent, a sulfonic acid-based collecting agent, or the like can be used. Then, by adding the collecting agent, the adsorbent floats on the solution surface.
【0024】この浮遊した吸着剤を槽2内の水溶液と共
に、開閉式バルブ11により濾過器3に移動する。そし
て、該吸着剤に混入している水溶液を分離する。分離し
た水溶液は、排水口13より排水する。さらに、吸着剤
に吸着されているリチウムは、供給口12より導入した
塩素系の弱酸により溶離し、排水口13よりリチウム濃
縮液として回収することができる。The suspended adsorbent is moved to the filter 3 by the open / close valve 11 together with the aqueous solution in the tank 2. Then, the aqueous solution mixed in the adsorbent is separated. The separated aqueous solution is drained from the drain 13. Further, the lithium adsorbed by the adsorbent is eluted by the chlorine-based weak acid introduced from the supply port 12 and can be recovered as a lithium concentrate from the drain port 13.
【0025】回収後のリチウム濃縮液は、精製、加熱脱
水を行い無水塩化リチウムとし、溶融塩電解を行い金属
リチウムとして、再利用を行う。The recovered lithium concentrate is purified, dehydrated by heating to obtain anhydrous lithium chloride, and subjected to molten salt electrolysis to be reused as metallic lithium.
【0026】上記のような作業は、大量の水溶液に対し
て連続的に行うことができる。The above operation can be continuously performed on a large amount of aqueous solution.
【0027】[0027]
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1を参照
しながら、説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.
【0028】(実施例1)リチウム含有水溶液として、
リチウム濃度が10、1、0.1mM/Lの塩化リチウ
ム水溶液を3種類準備した。緩衝溶液を加えることによ
り、pH9とした。それぞれの溶液を3Lづつ用意し、
次の3つの条件に対して1Lづつ使用した。 1)溶液内撹拌のみ 2)溶液内超音波照射のみ 3)溶液内撹拌+超音波照射 実験は、図1に示す装置を用いて行い、各実験終了後は
常に容器内を十分洗浄し、残留物等の影響は全くないよ
うにした。(Example 1) As a lithium-containing aqueous solution,
Three types of lithium chloride aqueous solutions having lithium concentrations of 10, 1, and 0.1 mM / L were prepared. The pH was adjusted to 9 by adding a buffer solution. Prepare 3L of each solution,
One liter was used for each of the following three conditions. 1) In-solution stirring only 2) In-solution ultrasonic irradiation only 3) In-solution stirring + ultrasonic irradiation Experiments were performed using the apparatus shown in Fig. 1. After each experiment, the inside of the container was always thoroughly washed, and residual There was no influence of things.
【0029】発振する超音波は、50kHzの周波数の
ものを使用した。各水溶液1Lを槽1に供給し、吸着剤
(マンガン系吸着剤)18gを加えて、前記の3条件の
処理を10分間行った。その後、該水溶液を槽2に移動
させ、脂肪酸性捕収剤を30mg添加して先程の3条件
を今度は5分間づつ行った。The oscillating ultrasonic wave had a frequency of 50 kHz. 1 L of each aqueous solution was supplied to the tank 1, 18 g of an adsorbent (manganese adsorbent) was added, and the treatment under the above three conditions was performed for 10 minutes. Thereafter, the aqueous solution was transferred to the tank 2, 30 mg of a fatty acid collecting agent was added, and the above three conditions were performed each time for 5 minutes.
【0030】その時の各水溶液における残留リチウム濃
度を表1に示す。Table 1 shows the residual lithium concentration in each aqueous solution at that time.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】表1から明らかなように、吸着中および捕
収中に撹拌のみの処理を行うよりも超音波照射処理を行
う方が、リチウムの回収効率が高くなっていることがわ
かる。さらに、撹拌と超音波処理を複合させるとその効
果が高まっていることがわかる。また、水溶液の初期リ
チウム濃度が低くても、超音波照射処理を行った場合に
は、その回収能力の低下はみられないことがわかる。As is evident from Table 1, it is understood that the ultrasonic irradiation treatment has a higher lithium recovery efficiency than the stirring only treatment during the adsorption and the collection. Furthermore, it can be seen that the effect is enhanced when the stirring and the ultrasonic treatment are combined. Further, it can be seen that even when the initial lithium concentration of the aqueous solution is low, when the ultrasonic irradiation treatment is performed, the recovery ability does not decrease.
【0033】その後、濾過器3により吸着剤の濾過を行
い、希塩酸を用いて、リチウムを吸着剤から分離し、リ
チウム濃縮液として回収することができた。Thereafter, the adsorbent was filtered by the filter 3, and lithium was separated from the adsorbent by using dilute hydrochloric acid, and could be recovered as a lithium concentrated solution.
【0034】従って、リチウム含有水溶液からのリチウ
ム回収時に、超音波照射を行うことにより、大量の水溶
液から効率よくリチウムを回収でき、またその効率はリ
チウム濃度が希薄な水溶液においても回収能力を保つこ
とがわかる。Therefore, when recovering lithium from a lithium-containing aqueous solution, by irradiating ultrasonic waves, lithium can be efficiently recovered from a large amount of aqueous solution, and the efficiency is to maintain the recovery ability even in an aqueous solution having a low lithium concentration. I understand.
【0035】なお、本実施例においては、塩化リチウム
をリチウム含有水溶液としたが、かん水、海水、地熱
水、工業廃水、リチウム電池処理溶液等に対しても適用
可能であることは、明らかである。In this embodiment, lithium chloride is used as the lithium-containing aqueous solution. However, it is apparent that the present invention can be applied to brine, seawater, geothermal water, industrial wastewater, a lithium battery treatment solution, and the like. is there.
【0036】また、開閉式バルブの開口率の調整により
水溶液移動量を調整し、さらに大量の水溶液を連続的に
処理することも可能である。It is also possible to adjust the moving amount of the aqueous solution by adjusting the opening ratio of the open / close valve, and to continuously process a large amount of the aqueous solution.
【0037】さらに、超音波を照射するという方法を電
気化学的な電極を用いるリチウム回収方法に適用しても
構わない。Further, the method of irradiating an ultrasonic wave may be applied to a lithium recovery method using an electrochemical electrode.
【0038】また、本実施例においては、超音波の照射
を容器の横から行っているが、下方から行っても構わな
い。In this embodiment, the ultrasonic irradiation is performed from the side of the container, but may be performed from below.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明は、以上のようなリチウム回収方
法および回収装置を用いているので、リチウム水溶液か
らリチウムを短時間で効率的に回収でき、また、低リチ
ウム濃度で大量の水溶液を連続的に簡便に処理し、高濃
度のリチウム溶液を簡単に回収することができるといっ
た効果を得ることができる。According to the present invention, since the above-described method and apparatus for recovering lithium are used, lithium can be efficiently recovered from a lithium aqueous solution in a short time, and a large amount of an aqueous solution can be continuously produced at a low lithium concentration. This makes it possible to obtain an effect that a highly concentrated lithium solution can be easily recovered.
【図1】本発明の一実施例のリチウム回収装置の模式図FIG. 1 is a schematic view of a lithium recovery apparatus according to one embodiment of the present invention.
1,2 槽 3 濾過器 4,5 超音波発生器 6 撹拌翼 7 リチウム含有水溶液供給口 8 吸着剤供給口 9,11開閉式バルブ 10 捕集剤供給口 12 弱酸供給口 13 排水口 1, 2 tank 3 filter 4, 5 ultrasonic generator 6 stirring blade 7 lithium-containing aqueous solution supply port 8 adsorbent supply port 9, 11 openable valve 10 collector supply port 12 weak acid supply port 13 drain port
Claims (10)
射することで、前記リチウムを選択的に回収することを
特徴とするリチウムの回収方法。1. A method for recovering lithium, comprising: irradiating an aqueous solution containing lithium with ultrasonic waves to selectively recover the lithium.
射するとき、前記水溶液の撹拌を行うことを特徴とする
請求項1記載のリチウムの回収方法。2. The method for recovering lithium according to claim 1, wherein, when irradiating the aqueous solution containing lithium with ultrasonic waves, the aqueous solution is stirred.
選択的に吸着する吸着剤を加え、前記吸着剤に前記リチ
ウムを吸着させることを特徴とする請求項1または2記
載のリチウムの回収方法。3. The method for recovering lithium according to claim 1, wherein an adsorbent for selectively adsorbing lithium is added to an aqueous solution containing lithium, and the lithium is adsorbed on the adsorbent.
選択的に吸着する吸着剤を加えた後、リチウムを吸着し
た前記吸着剤を前記水溶液から分離することを特徴とす
る請求項1、2または3記載のリチウムの回収方法。4. The method according to claim 1, wherein an adsorbent for selectively adsorbing lithium is added to an aqueous solution containing lithium, and then the adsorbent adsorbing lithium is separated from the aqueous solution. The method for recovering lithium according to the above.
分離するとき、前記水溶液に補収剤を加えることを特徴
とする請求項3または4記載のリチウムの回収方法。5. The method for recovering lithium according to claim 3, wherein a collecting agent is added to the aqueous solution when the adsorbent having adsorbed lithium is separated from the aqueous solution.
ウムを選択的に回収する装置であって、リチウムを含有
する前記水溶液を導入する容器に、超音波発生器を備え
たことを特徴とするリチウムの回収装置。6. An apparatus for selectively recovering lithium from an aqueous solution containing lithium, wherein an ultrasonic generator is provided in a container for introducing the aqueous solution containing lithium. Collection device.
構を備えたことを特徴とする請求項6記載のリチウムの
回収装置。7. The lithium recovery apparatus according to claim 6, further comprising a mechanism for stirring an aqueous solution containing lithium.
る請求項6または7記載のリチウムの回収装置。8. The lithium recovery apparatus according to claim 6, further comprising an adsorbent introduction device.
とを備えたことを特徴とする請求項6、7または8記載
のリチウムの回収装置。9. The lithium recovery apparatus according to claim 6, further comprising an adsorbent introducing device and a separating section for the adsorbent.
器を備えたことを特徴とする請求項6、7、8または9
記載のリチウムの回収装置。10. The apparatus according to claim 6, further comprising a collector introducing device and a filter for the adsorbent.
An apparatus for recovering lithium according to the above.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28764698A JP2000119765A (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Recovering method of lithium and recovering device therefor |
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