JP2001256984A - 廃マンガン乾電池からのマンガン回収方法 - Google Patents

廃マンガン乾電池からのマンガン回収方法

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宏雄 福島
Shunji Fukushige
俊二 福重
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃マンガン乾電池の内容物からマンガンを簡
単な工程で、かつ、効率良く回収できるようにしたマン
ガン回収方法の提供をする。 【解決手段】 廃マンガン乾電池1の内容物2を硫酸水
溶液に溶解させて第1原液28を生成する。上記第1原
液28をpH調整剤29でpH5〜6.5に調整すると
共に、触媒25と接触させながら攪拌して第2原液30
を生成する。上記第2原液30をpH調整剤31でpH
6.5〜7.5に調整し、固形物を除去してマンガンを
含有する処理液32を得るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、廃マンガン乾電池
からマンガンを回収して、乾電池等に再利用できるよう
にするための廃マンガン乾電池からのマンガン回収方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】上記マンガン乾電池は一般に多用されて
おり、その使用済みの乾電池は、そのほとんどが単に廃
棄処分されているのが実情である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記廃乾電池
の内容物の約50重量%はマンガンであり、これはその
資質面、経済面からみて、再利用可能なものであり、廃
棄物の減量の要求とも相俟って、上記乾電池からのマン
ガンの回収が望まれている。
【0004】本発明は、上記のような事情に注目してな
されたもので、廃マンガン乾電池の内容物からマンガン
を簡単な工程で、かつ、効率良く回収できるようにした
マンガン回収方法の提供を課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の廃マンガン乾電池からのマンガン回収方法
は、次の如くである。
【0006】請求項1の発明は、廃マンガン乾電池1の
内容物2を硫酸水溶液に溶解させて第1原液28を生成
し、
【0007】上記第1原液28もしくはその稀釈液をp
H調整剤29でpH5〜6.5に調整すると共に、触媒
25と接触させながら攪拌して第2原液30を生成し、
【0008】上記第2原液30をpH調整剤31でpH
6.5〜7.5に調整し、固形物を除去してマンガンを
含有する処理液32を得るようにしたものである。
【0009】請求項2の発明は、請求項1の発明に加え
て、上記触媒25をZ・MnO(OH)としたもので
ある。
【0010】請求項3の発明は、請求項2の発明に加え
て、上記触媒25の製造方法であって、
【0011】上記触媒25の担体となる通液性物質36
を過マンガン酸カリおよび/もしくは硫酸マンガン水溶
液35中に浸漬および/もしくはスプレーをすることに
より、中間品37を生成し、
【0012】上記中間品37を二価のマンガン化合物の
溶液中に浸漬して、上記触媒25を得るようにしたもの
である。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。
【0014】図1において、符号1は廃マンガン乾電池
であり、この乾電池1の内容物2は、マンガンや亜鉛を
有しており、この内容物2からマンガンを回収するため
の回収装置3が設けられている。
【0015】上記回収装置3は、液体を収容可能な第1
〜第3反応槽5〜7、および処理槽8と、上記第1反応
槽5内の液体を第2反応槽6内に移送可能とする第1液
体ポンプ10および移送管11と、上記第2反応槽6内
の液体を第3反応槽7内に移送可能とする第2液体ポン
プ12および移送管13と、上記第3反応槽7内の液体
を処理槽8内に移送可能とする第3液体ポンプ14およ
び移送管15とを備えている。
【0016】また、上記回収装置3は、上記第1移送管
11の中途部に介設されこれを通る液体を濾過する第1
濾過器17と、第2移送管13の中途部に介設されこれ
を通る液体を濾過する第2濾過器18と、第3移送管1
5の中途部に介設されこれを通る液体を濾過する第3濾
過器19とを備えている。
【0017】更に、上記回収装置3は、上記反応槽5〜
7内の液体をそれぞれ酸化および/もしくは攪拌するた
めの空気の噴出式の攪拌機21を備え、この攪拌機21
は、空気ポンプ22と、この空気ポンプ22から吐出さ
れる圧縮空気を各反応槽5〜7の内底部にそれぞれ粒子
状に噴出させる多孔材23とを備えている。
【0018】また、上記回収装置3は、上記第2、第3
反応槽6,7内に設置される多孔質で通液性のある触媒
25を備え、この触媒25はZ・MnO(OH)で成
形されて、剛性を有した海綿形状とされ、各孔の径は1
〜5mm程度である。
【0019】上記回収装置3を用いての上記乾電池1の
内容物2からのマンガン回収方法につき、説明する。
【0020】まず、上記第1反応槽5内に上記内容物2
と1〜20重量%硫酸水溶液を注入し、また、必須では
ないが、これに空気を注入して攪拌機21により攪拌
し、上記内容物2を上記水溶液に溶解させて、第1原液
28を生成する。ここで、上記硫酸水溶液を1〜20重
量%としたのは、この範囲未満であると、上記内容物2
の溶解に長時間を要することとなって好ましくなく、一
方、上記範囲を越えると、化学反応時の発熱で上記第1
原液28が過高温になってその後の冷却が煩雑になり、
かつ、粘度が高くなり過ぎて、その攪拌がし難くなるか
らである。なお、上記範囲は、上記諸問題を回避する上
で、5〜15重量%であることが更に好ましい。
【0021】この場合の化学反応は、主に次の如くであ
る。
【0022】 MnO+HSO→MnSO+H
【0023】Fe+HSO→FeSO+H等で
ある。
【0024】上記第1反応槽5内の第1原液28を第1
液体ポンプ10、および第1移送管11によって上記第
2反応槽6内に移送し、この移送の際、上記第1原液2
8を第1濾過器17で濾過して固形物を除去する。上記
第2反応槽6内で、上記第1原液28に炭酸ナトリウム
やCa(OH)などのpH調整剤29を注入して攪拌
機21により攪拌し、pH5〜6.5に調整する。
【0025】また、上記調整と共に、上記第2反応槽6
内で、上記第1原液28を触媒25と接触させながら上
記攪拌機21により1〜3時間攪拌して第2原液30を
生成する。
【0026】この場合の化学反応は、主に次の如くであ
る。
【0027】FeSO+Ca(OH)→CaSO
+Fe(OH)
【0028】 2Fe(OH)+HO+O→2Fe(OH)
【0029】次に、上記第2反応槽6内の第2原液30
を第2液体ポンプ12、および第2第2移送管13によ
って上記第3反応槽7内に移送し、この移送の際、上記
第2原液30を第2濾過器18で濾過して固形物を除去
する。
【0030】上記第3反応槽7内で、上記第2原液30
に更にCa(OH)スラリーなどのpH調整剤31や
水を注入して攪拌機21により攪拌し、pH6.5〜
7.5に調整する。
【0031】また、上記調整と共に、上記第3反応槽7
内で、上記触媒25の各孔に対し上記第2原液30を通
過させることにより、この第2原液30を触媒25と接
触させながら攪拌機21により0.5〜24時間攪拌し
てマンガンを含有する処理液32を生成する。この場
合、触媒25は多孔質で通液性があるため、第2原液3
0との接触面積が極めて大きく、かつ、触媒25が海綿
形状でその各孔径が1〜5mm程度と大きいことから目
詰まりが防止され、よって、上記触媒25を用いての上
記処理液32の生成は極めて円滑に効果的に行われる。
【0032】この場合の化学反応は、次の如くである。
【0033】MnSO+HO+O→MnO(O
H)+SO −−
【0034】次に、上記第3反応槽7内の処理液32を
第3液体ポンプ14、および第3移送管15によって上
記処理槽8内に移送し、この移送の際、上記pH調整剤
31を第3濾過器19で濾過して固形物を除去する。
【0035】上記処理槽8内の処理液32を濾過装置で
濾過し、Ca(OH)にてほぼpH7.0に調整し、
更に、濾過すれば、上記内容物2から純度の高いマンガ
ンが回収される。
【0036】図2を参照して、上記触媒25の製造方法
につき、説明する。
【0037】図2(a)において、まず、過マンガン酸
カリ(KMnO)および/もしくは硫酸マンガン(M
nSO)水溶液35を容器内に用意する。
【0038】図2(b)において、上記容器内の水溶液
35中に、上記触媒25の担体となる通液性物質36を
1秒〜1時間浸漬させ、および/もしくはスプレーする
ことにより、中間品37とする。
【0039】上記通液性物質36は、セラミック等多孔
性物質、ラシヒリングのような充填材もしくは、砂等粒
状物質である。
【0040】図2(c)において、上記水溶液35中か
ら上記中間品37を取り出し、この中間品37を、二価
のマンガン化合物の他の水溶液38中に1秒〜1時間浸
漬させる。
【0041】上記の場合、図2(b)で示した水溶液3
5がMnSOであるときには、上記他の水溶液38は
KMnOおよび/もしくはNaMnOとする。
【0042】上記図2(b)と図2(c)とで示した工
程を1回もしくは数回繰り返して、上記他の水溶液38
から取り出せば、上記多孔質で通液性のある触媒25が
得られる(図2(d))。
【0043】上記触媒25は、水洗の後、乾燥させる。
この場合、自然乾燥、もしくは約100℃未満で、温風
乾燥などする。
【0044】上記触媒25は、上記乾燥後に、NaCl
O等の酸化剤、もしくはアルカリ溶液に入れて空気を噴
き込むことにより活性化させることが好ましく、その
後、乾燥させて用いればよい。
【0045】ここで、上記通液性物質36をゼオライト
の化合物であるNaZとし、水溶液35をMnSO
とし、他の水溶液38をKMnOにしたとすると、上
記触媒25を製造するための化学反応は次の如くであ
る。
【0046】 NaZ+MnSO→MnZ+NaSO
【0047】 MnZ+2KMnO→K・Z・MnOMn
【0048】そして、上記K・Z・MnOMn
は、水分の存在で、KOH+Z・MnO(MnO(O
H)となり、もって、上記触媒25であるZ・M
nO(OH)が生成される。
【0049】(第1実験例)
【0050】廃マンガン乾電池1(単1×4個)の内容
物2を10重量%硫酸水溶液(2L(リッター))に入
れて、24時間攪拌し、上記内容物2を上記水溶液に溶
解させ第1原液28を生成した。
【0051】このときの第1原液28の含有成分量(m
g/L)は、全鉄が330、マンガンが17600、亜
鉛が16800であった。
【0052】上記第3反応槽7内に空気酸化用除鉄濾材
を敷き、この反応槽7内で上記第1原液28を攪拌機2
1により2時間攪拌し、濾紙(5A)にて濾過すること
により、処理液32を得た。
【0053】上記処理液32をCa(OH)にてpH
7.0に調整して濾過した。これの含有成分量を前記単
位(mg/L)に換算すると、全鉄が0.005未満、
マンガンが5730、亜鉛が21であった。
【0054】上記数値によれば、マンガンの回収率は5
730÷17600=33%であり、かつ、この処理液
32におけるマンガンの純度はほぼ100%であり、つ
まり、高回収率、高純度でマンガンが回収されることが
わかる。
【0055】(第2実験例)
【0056】上記第1実験例において、処理液32をC
a(OH)にてpH7.4に調整して濾過した。これ
の含有成分量を前記単位(mg/L)に換算すると、全
鉄が0.05未満、マンガンが5620、亜鉛が19で
あり、マンガンの回収上、より好ましい。
【0057】
【発明の効果】本発明による効果は、次の如くである。
【0058】請求項1の発明は、廃マンガン乾電池の内
容物を硫酸水溶液に溶解させて第1原液を生成し、
【0059】上記第1原液を還元剤でpH5〜6.5に
調整すると共に、触媒と接触させながら攪拌して第2原
液を生成し、
【0060】上記第2原液を還元剤でpH6.5〜7.
5に調整し、固形物を除去してマンガンを含有する処理
液を得るようにしてある。
【0061】このため、廃マンガン乾電池の内容物か
ら、簡単な工程で、マンガンを高回収率、高純度で回収
できる。
【0062】請求項2の発明は、上記触媒をZ・MnO
(OH)としてある。
【0063】このため、上記マンガンの回収の回収率や
純度が向上すると共に、その回収がより迅速に行われ
る。
【0064】請求項3の発明は、上記触媒の製造方法で
あって、
【0065】上記触媒の担体となる通液性物質を過マン
ガン酸カリおよび/もしくは硫酸マンガン水溶液中に浸
漬して中間品を生成し、
【0066】上記中間品を二価のマンガン化合物の溶液
中に浸漬して、上記触媒を得るようにしてある。
【0067】このため、上記触媒の製造は簡単な工程で
達成される。
【0068】よって、その分、前記したマンガンの回収
は、より簡単な工程によりできることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】回収装置を示す線図である。
【図2】触媒の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
1 乾電池 2 内容物 3 回収装置 25 触媒 28 第1原液 29 還元剤 30 第2原液 31 還元剤 32 処理液 35 水溶液 36 通液性物質 37 中間品 38 他の水溶液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22B 47/00 C22B 3/00 A Fターム(参考) 4G069 AA03 AA08 AA10 BA07A BA07B BB05A BB05B BB06C BB10C BC03C BC62A BC62B BC62C FA02 FB19 FC02 FC09 GA12 4K001 AA16 CA12 5H025 AA00 BB03 BB11 BB17 MM09 MM10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃マンガン乾電池の内容物を硫酸水溶液
    に溶解させて第1原液を生成し、 上記第1原液を還元剤でpH5〜6.5に調整すると共
    に、触媒と接触させながら攪拌して第2原液を生成し、 上記第2原液を還元剤でpH6.5〜7.5に調整し、
    固形物を除去してマンガンを含有する処理液を得るよう
    にした廃マンガン乾電池からのマンガン回収方法。
  2. 【請求項2】 上記触媒をZ・MnO(OH)とした
    請求項1に記載の廃マンガン乾電池からのマンガン回収
    方法。
  3. 【請求項3】 上記触媒の製造方法であって、 上記触媒の担体となる通液性物質を過マンガン酸カリお
    よび/もしくは硫酸マンガン水溶液中に浸漬して中間品
    を生成し、 上記中間品を二価のマンガン化合物の溶液中に浸漬し
    て、上記触媒を得るようにした請求項2に記載の廃マン
    ガン乾電池からのマンガン回収方法。
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