JP2012036419A - Method for removing phosphorus and/or fluorine, and method for recovering valuable metal from lithium ion battery - Google Patents

Method for removing phosphorus and/or fluorine, and method for recovering valuable metal from lithium ion battery Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for removing phosphorus and/or fluorine for recovering high-quality valuable metal by preventing the formation of salt with the valuable metal by efficiently removing phosphorus and fluorine from the leachate of a positive electrode active material, and to provide a method for recovering valuable metal using the removing method.SOLUTION: At least one compound selected from the group consisting of a Ca compound, Mg compound, Al compound, and rare earth compound is added to the leachate obtained by leaching the positive electrode active material of a lithium ion battery using an acidic solution. Adjustment is performed so that pH of the leachate is 2-4.

Description

本発明は、リン及び/又はフッ素の除去方法、及びリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法に関し、特に、リチウムイオン電池の正極活物質の浸出液から効率的にリン及び/又はフッ素を除去し、品質のよい有価金属を回収することが可能なリン及び/又はフッ素の除去方法、及びその除去方法を適用したリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法に関する。   The present invention relates to a method for removing phosphorus and / or fluorine and a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery, and in particular, efficiently removes phosphorus and / or fluorine from a leachate of a positive electrode active material of a lithium ion battery, The present invention relates to a phosphorus and / or fluorine removal method capable of recovering valuable metal and a method for recovering valuable metal from a lithium ion battery to which the removal method is applied.

最近の地球温暖化傾向に対し、電力の有効利用が求められている。その一つの手段として電力貯蔵用2次電池が期待され、また大気汚染防止の立場から自動車用電源として、大型2次電池の早期実用化が期待されている。また、小型2次電池も、コンピュータ等のバックアップ用電源や小型家電機器の電源として、特にデジタルカメラや携帯電話等の電気機器の普及と性能アップに伴って、需要は年々増大の一途を辿る状況にある。   In response to the recent global warming trend, effective use of electric power is required. As one of the means, a secondary battery for power storage is expected, and from the standpoint of preventing air pollution, an early practical application of a large secondary battery is expected as a power source for automobiles. In addition, the demand for small secondary batteries continues to increase year by year, especially as a backup power source for computers and power supplies for small household electrical appliances, especially with the widespread use and improvement in performance of electrical devices such as digital cameras and mobile phones. It is in.

これら2次電池としては、使用する機器に対応した性能の2次電池が要求されるが、一般にリチウムイオン電池が主に使用されている。   As these secondary batteries, secondary batteries having a performance corresponding to the equipment to be used are required, but generally lithium ion batteries are mainly used.

このリチウムイオン電池は、アルミニウムや鉄等の金属製の外装缶内に、銅箔からなる負極基板に黒鉛等の負極活物質を固着した負極材、アルミニウム箔からなる正極基板にニッケル酸リチウムやコバルト酸リチウム等の正極活物質が固着させた正極材、アルミニウムや銅からなる集電体、ポリプロピレンの多孔質フィルム等の樹脂フィルム製セパレータ、及び電解液や電解質等が封入されている。   This lithium ion battery includes a negative electrode material in which a negative electrode active material such as graphite is fixed to a negative electrode substrate made of copper foil in a metal outer can such as aluminum or iron, and lithium nickelate or cobalt on a positive electrode substrate made of aluminum foil. A positive electrode material to which a positive electrode active material such as lithium acid is fixed, a current collector made of aluminum or copper, a separator made of a resin film such as a porous film of polypropylene, and an electrolytic solution or an electrolyte are enclosed.

ところで、リチウムイオン電池の拡大する需要に対して、使用済みのリチウムイオン電池による環境汚染対策の確立が強く要望され、有価金属を回収して有効利用することが検討されている。   By the way, in response to the growing demand for lithium ion batteries, establishment of countermeasures against environmental pollution by used lithium ion batteries is strongly demanded, and it is considered to collect and effectively use valuable metals.

上述した構造を備えたリチウムイオン電池から有価金属を回収する方法としては、例えば特許文献1及び2に記載されるような乾式処理又は焼却処理が利用されている。しかしながら、これらの方法は、熱エネルギーの消費が大きいうえ、リチウムやアルミニウムを回収できない等の欠点があった。また、電解質として六フッ化リン酸リチウム(LiPF)が含有されている場合には、炉材の消耗が著しい等の問題もあった。 As a method for recovering valuable metals from the lithium ion battery having the above-described structure, for example, dry processing or incineration processing as described in Patent Documents 1 and 2 is used. However, these methods have drawbacks such as large consumption of heat energy and inability to recover lithium and aluminum. Further, when lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is contained as an electrolyte, there is a problem that the consumption of the furnace material is remarkable.

一方で、特許文献3及び4に記載されているように、湿式処理によって有価金属を回収する方法も提案されている。しかしながら、これらの方法においても、一部に乾式処理を用いているため、熱エネルギーの消費が大きくなっていた。そして、特に、これらの従来の湿式処理による有価金属の回収方法おいては、正極活物質に含まれる有価金属に、不純物が混入してしまい、品質のよい有価金属を回収することができないという欠点があった。   On the other hand, as described in Patent Documents 3 and 4, methods for recovering valuable metals by wet processing have also been proposed. However, even in these methods, since a dry process is partially used, the consumption of heat energy is large. And in particular, in these conventional methods for recovering valuable metals by wet processing, the disadvantage is that impurities are mixed into valuable metals contained in the positive electrode active material, and valuable valuable metals cannot be recovered. was there.

すなわち、湿式処理において、有価金属が含まれる正極活物質を固体の状態から液体の状態、つまり金属イオンの状態に浸出させることが主要な化学処理のひとつとなる。しかしながら、この有価金属を浸出させた浸出液中において、リチウムイオン電池の電解質として含有されているLiPF等に含まれているリン(P)やフッ素(F)が、有価金属であるニッケル(Ni)やコバルト(Co)等と塩を形成してしまう。すると、回収した有価金属は、リンやフッ素を含有した品質の悪い金属となってしまい、また排水品質不良の原因にもなっていた。 That is, in wet processing, leaching the positive electrode active material containing valuable metals from a solid state to a liquid state, that is, a metal ion state is one of the main chemical treatments. However, in the leachate from which the valuable metal is leached, phosphorus (P) and fluorine (F) contained in LiPF 6 and the like contained as the electrolyte of the lithium ion battery are valuable metals such as nickel (Ni). And form a salt with cobalt (Co) and the like. Then, the recovered valuable metals became poor quality metals containing phosphorus and fluorine, and also caused poor drainage quality.

このように、従来の湿式処理によるリチウムイオン電池からの有価金属回収方法では、リンやフッ素等が有価金属に混入し、効率的な有価金属の回収ができていない。   Thus, in the conventional method for recovering valuable metals from lithium ion batteries by wet processing, phosphorus, fluorine, etc. are mixed into valuable metals, and efficient recovery of valuable metals is not possible.

特開平07−207349号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-207349 特開平10−330855号公報JP-A-10-330855 特開平08−22846号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-22846 特開2003−157913号公報JP 2003-157913 A

そこで本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、リチウムイオン電池の正極活物質の浸出液からリンやフッ素を効率的に除去して有価金属と塩を形成することを防止し、品質のよい有価金属を回収することができるリン及び/又はフッ素の除去方法、及びその除去方法を適用したリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of such a situation, and prevents phosphorus and fluorine from being efficiently removed from the leachate of the positive electrode active material of a lithium ion battery to form a valuable metal and salt. Another object of the present invention is to provide a method for removing phosphorus and / or fluorine capable of recovering valuable metals of good quality, and a method of recovering valuable metals from lithium ion batteries to which the removing method is applied.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、リチウムイオン電池の正極活物質を酸性溶液等によって浸出した浸出液に、カルシウム(Ca)化合物、マグネシウム(Mg)化合物、アルミニウム(Al)化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともにpHを所定の範囲に調整することによって、浸出液に含まれるリンやフッ素を効率的に除去し、有価金属であるニッケルやコバルト等との塩の形成を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies in order to achieve the above object, the present inventors have obtained a calcium (Ca) compound, a magnesium (Mg) compound, aluminum in a leachate obtained by leaching a positive electrode active material of a lithium ion battery with an acidic solution or the like By adding at least one compound selected from the group consisting of (Al) compounds and rare earth compounds and adjusting the pH to a predetermined range, phosphorus and fluorine contained in the leachate can be efficiently removed, and valuable metals The present inventors have found that the formation of a salt with nickel, cobalt or the like can be suppressed, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、リチウムイオン電池の正極活物質を酸性溶液によって浸出させた浸出液からリン及び/又はフッ素を除去するリン及び/又はフッ素の除去方法であって、前記浸出液に、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、該浸出液のpHが2〜4となるように調整することを特徴とする。   That is, the present invention is a phosphorus and / or fluorine removal method for removing phosphorus and / or fluorine from a leachate obtained by leaching a positive electrode active material of a lithium ion battery with an acidic solution, wherein the leachate contains a Ca compound, Mg At least one compound selected from the group consisting of a compound, an Al compound, and a rare earth compound is added, and the pH of the leachate is adjusted to be 2 to 4.

また、本発明は、リチウムイオン電池から有価金属を回収する有価金属の回収方法であって、前記リチウムイオン電池の正極活物質を酸性溶液によって浸出させた浸出液に、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、該浸出液のpHが2〜4となるように調整し、該浸出液に含有されるリン及び/又はフッ素を除去するリン及び/又はフッ素除去工程を含むことを特徴とする。   Further, the present invention is a valuable metal recovery method for recovering valuable metals from a lithium ion battery, wherein a Ca compound, an Mg compound, an Al compound is added to a leachate obtained by leaching the positive electrode active material of the lithium ion battery with an acidic solution. And adding at least one compound selected from the group consisting of rare earth compounds, adjusting the pH of the leachate to 2 to 4, and removing phosphorus and / or fluorine contained in the leachate And / or a fluorine removal step.

本発明によれば、リチウムイオン電池の正極活物質を酸性溶液によって浸出させた浸出液からリン及び/又はフッ素を効率的に除去することができ、正極活物質に含まれる有価金属がリンやフッ素と塩を形成することを防止し、品質のよい有価金属を回収することができる。   According to the present invention, phosphorus and / or fluorine can be efficiently removed from a leachate obtained by leaching a positive electrode active material of a lithium ion battery with an acidic solution, and valuable metals contained in the positive electrode active material are phosphorus and fluorine. It is possible to prevent the formation of salt and recover valuable valuable metals.

リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of the collection | recovery method of the valuable metal from a lithium ion battery.

以下、本発明に係るリン及び/又はフッ素の除去方法、及びその除去方法を適用したリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。   Hereinafter, a method for removing phosphorus and / or fluorine according to the present invention and a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery to which the removal method is applied will be described in detail in the following order with reference to the drawings.

1.本発明の概要
2.リチウムイオン電池からの有価金属回収方法
3.硫化工程後の排液処理工程
4.他の実施形態
5.実施例
1. 1. Outline of the present invention 2. Recovery method of valuable metals from lithium ion batteries 3. Wastewater treatment process after the sulfurization process Other Embodiments 5. Example

<1.本発明の概要>
本発明は、リン及び/又はフッ素の除去方法及びその除去方法を適用したリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法であって、リチウムイオン電池に含まれるリン(P)やフッ素(F)等によって、正極活物質の有価金属が汚染されることを防止し、品質のよい有価金属を回収する方法である。
<1. Summary of the present invention>
The present invention relates to a method for removing phosphorus and / or fluorine and a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery to which the removal method is applied, and includes phosphorus (P), fluorine (F), etc. contained in the lithium ion battery. In this method, the valuable metal of the positive electrode active material is prevented from being contaminated, and the valuable metal with good quality is recovered.

従来、リチウムイオン電池から有価金属を回収するにあたり、リチウムイオン電池から剥離した正極活物質を酸性溶液で浸出するようにしている。これにより、リチウムイオン電池に含まれるニッケル(Ni)やコバルト(Co)等の有価金属の十分に浸出させ、そのスラリーに対して硫化反応等を施すことによって、その有価金属を効率的に回収することができる。しかしながら、浸出に際して酸性溶液を用いることによって、リチウムイオン電池の電解液を構成するLiPF等に含まれるリン(P)やフッ素(F)が、回収対象であるニッケルやコバルト等と塩を形成してしまっていた。これにより、ニッケルやコバルト等の有価金属の品質不良や、排水不良をもたらし、効率的に有価金属を回収することができなかった。 Conventionally, when recovering a valuable metal from a lithium ion battery, the positive electrode active material peeled from the lithium ion battery is leached with an acidic solution. As a result, valuable metals such as nickel (Ni) and cobalt (Co) contained in the lithium ion battery are sufficiently leached, and the slurry is subjected to a sulfidation reaction and the like to efficiently recover the valuable metals. be able to. However, by using an acidic solution during leaching, phosphorus (P) and fluorine (F) contained in LiPF 6 and the like constituting the electrolyte of a lithium ion battery form a salt with nickel, cobalt and the like to be recovered. It was. As a result, the quality of valuable metals such as nickel and cobalt and poor drainage were caused, and the valuable metals could not be efficiently recovered.

そこで、本発明では、硫化反応等によって有価金属であるニッケルやコバルトを回収するに先立ち、電解液等に含まれるリンやフッ素を除去するものである。具体的に、本発明は、リチウムイオン電池の正極活物質を酸性溶液によって浸出させた浸出液に、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、その浸出液のpHが2〜4となるように調整するものである。   Therefore, in the present invention, phosphorus and fluorine contained in the electrolytic solution and the like are removed prior to recovering valuable metals such as nickel and cobalt by a sulfurization reaction or the like. Specifically, the present invention adds at least one compound selected from the group consisting of Ca compounds, Mg compounds, Al compounds, and rare earth compounds to a leachate obtained by leaching a positive electrode active material of a lithium ion battery with an acidic solution. At the same time, the pH of the leachate is adjusted to 2-4.

以下、本発明を適用した、リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法に関する実施形態(以下、「本実施の形態」という。)についてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment (hereinafter referred to as “the present embodiment”) relating to a method for recovering a valuable metal from a lithium ion battery to which the present invention is applied will be described in more detail.

<2.リチウムイオン電池からの有価金属回収方法>
まず、本実施の形態におけるリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法を、図1に示す工程図を参照して以下に説明する。図1に示すように、有価金属の回収方法は、破砕・解砕工程S1と、正極活物質剥離工程S2と、浸出工程S3と、P,F除去工程S4と、硫化工程S5とからなる。
<2. Method for recovering valuable metals from lithium-ion batteries>
First, a method for recovering valuable metals from a lithium ion battery according to the present embodiment will be described below with reference to the process chart shown in FIG. As shown in FIG. 1, the valuable metal recovery method includes a crushing / disintegrating step S1, a positive electrode active material peeling step S2, a leaching step S3, a P and F removing step S4, and a sulfiding step S5.

(1)破砕・解砕工程
破砕・解砕工程S1では、使用済みのリチウムイオン電池から有価金属を回収するために、電池を破砕・解砕することによって解体する。その場合、電池が充電された状態では危険であるため、解体に先立って、電池を放電させることにより無害化することが好ましい。
(1) Crushing / disintegrating step In the crushing / disintegrating step S1, in order to recover valuable metals from the used lithium ion battery, the battery is disassembled by crushing / disintegrating. In that case, since it is dangerous when the battery is charged, it is preferable to make the battery harmless by discharging the battery prior to disassembly.

この破砕・解砕工程S1では、無害化させた電池を、通常の破砕機や解砕機を用いて適度な大きさに解体する。また、外装缶を切断し、内部の正極材や負極材等を分離解体することもできるが、この場合は分離した各部分をさらに適度な大きさに切断することが好ましい。   In the crushing / disintegrating step S1, the harmless battery is disassembled into an appropriate size using a normal crusher or a crusher. In addition, the outer can can be cut to separate and disassemble the positive electrode material, the negative electrode material, and the like inside, but in this case, it is preferable to further cut each separated part into an appropriate size.

(2)正極活物質剥離工程
正極活物質剥離工程S2では、破砕・解砕工程S1を経て得られた電池解体物を、硫酸水溶液等の酸性溶液や界面活性剤溶液に浸漬させることにより、その正極基板から正極活物質を剥離して分離する。電池解体後も正極活物質は正極基板であるアルミニウム箔に固着しているが、この正極活物質剥離工程S2において電池解体物を硫酸水溶液等の酸性溶液や界面活性剤溶液に投入して撹拌することにより、正極活物質とアルミニウム箔を固体のままで分離することができる。
(2) Positive electrode active material peeling step In the positive electrode active material peeling step S2, the battery disassembled product obtained through the crushing / disintegrating step S1 is immersed in an acidic solution such as an aqueous sulfuric acid solution or a surfactant solution. The positive electrode active material is peeled off and separated from the positive electrode substrate. Even after the battery is disassembled, the positive electrode active material is fixed to the aluminum foil as the positive electrode substrate. In this positive electrode active material peeling step S2, the battery disassembled material is charged into an acidic solution such as an aqueous sulfuric acid solution or a surfactant solution and stirred. As a result, the positive electrode active material and the aluminum foil can be separated while remaining solid.

特に、電池解体物を界面活性剤溶液に浸漬させ機械的に攪拌することにより正極活物質を剥離することが好ましい。これにより、正極活物質に含まれる有価金属が溶液中に溶出することを抑制することができ、有価金属の回収ロスをなくすことができる。   In particular, it is preferable to peel off the positive electrode active material by immersing the battery disassembled material in a surfactant solution and mechanically stirring it. Thereby, it can suppress that the valuable metal contained in a positive electrode active material elutes in a solution, and can eliminate the recovery loss of valuable metal.

なお、この工程では、電池解体物全てを硫酸水溶液や界面活性剤溶液に浸漬してもよいが、電池解体物から正極材部分だけを選び出して硫酸水溶液に浸漬してもよい。   In this step, all of the battery disassembled material may be immersed in a sulfuric acid aqueous solution or a surfactant solution, but only the positive electrode material portion may be selected from the battery disassembled material and immersed in the sulfuric acid aqueous solution.

酸性溶液として硫酸水溶液を使用する場合、その酸性溶液のpHがpH0〜3、好ましくはpH1〜2の範囲となるように制御する。硫酸水溶液のpHが0未満になると、硫酸濃度が高すぎるためアルミニウム箔と正極活物質の両方が溶出し、両者の分離が困難になる。また、pHが3を超えると、硫酸濃度が低すぎるため固着部分の溶出が進まず、正極活物質の剥離が不完全になる。   When an aqueous sulfuric acid solution is used as the acidic solution, the pH of the acidic solution is controlled to be in the range of pH 0 to 3, preferably pH 1 to 2. When the pH of the aqueous sulfuric acid solution is less than 0, the sulfuric acid concentration is too high, so that both the aluminum foil and the positive electrode active material are eluted, making it difficult to separate them. On the other hand, if the pH exceeds 3, the concentration of sulfuric acid is too low, and the elution of the fixed portion does not proceed, and the positive electrode active material is not completely detached.

硫酸水溶液に対する電池解体物の投入量としては、10〜100g/lとすることが適当である。また、リチウムイオン電池を破砕等により解体した際には、その正極材及び負極材は一般的に薄片となっているため、そのまま硫酸水溶液に投入してもよいが、予め1辺の長さを30mm角以下に切断しておくことが好ましい。これにより、効率的な分離を行うことができる。   The input amount of the battery disassembled product with respect to the sulfuric acid aqueous solution is suitably 10 to 100 g / l. In addition, when the lithium ion battery is disassembled by crushing or the like, the positive electrode material and the negative electrode material are generally thin pieces, and thus may be put into the sulfuric acid aqueous solution as it is. It is preferable to cut to 30 mm square or less. Thereby, efficient separation can be performed.

また、界面活性剤を用いる場合、その使用する界面活性剤の種類としては、特に限定されず、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤等を用いることができ、それらを1種単独又は2種以上を併せて用いることができる。具体的に、ノニオン性界面活性剤として、例えば、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンニノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等が挙げられる。また、アニオン性界面活性剤として、アルキルジフェニールエーテルジスルフォネート及びその塩、ビスナフタレンスルフォネート及びその塩、ポリオキシアルキルスルホコハク酸エステル及びその塩、ポリオキシエチレンフェニルエーテルの硫酸エステル及びその塩等が挙げられる。その中でも特に、ポリオキシアルキレンエーテル基を有するノニオン界面活性剤を好適に用いることができる。   Moreover, when using surfactant, it does not specifically limit as the kind of surfactant to be used, Nonionic surfactant, anionic surfactant, etc. can be used, These are single 1 type or 2 More than one species can be used in combination. Specifically, examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, and the like. Further, as an anionic surfactant, alkyl diphenyl ether disulfonate and its salt, bisnaphthalene sulfonate and its salt, polyoxyalkylsulfosuccinate and its salt, polyoxyethylene phenyl ether sulfate and its salt Etc. Among these, a nonionic surfactant having a polyoxyalkylene ether group can be particularly preferably used.

また、界面活性剤の添加量としては、1.5重量%〜10重量%とすることが好ましい。添加量を1.5重量%以上とすることにより、正極活物質を高い回収率となるように剥離回収することができる。また、添加量を10重量%以下とすることにより、経済的なロスなく効率的に正極活物質を剥離することができる。また、界面活性剤の溶液のpHとしては、中性とする。   The addition amount of the surfactant is preferably 1.5% by weight to 10% by weight. By making the addition amount 1.5% by weight or more, the positive electrode active material can be peeled and collected so as to obtain a high recovery rate. Moreover, by making the addition amount 10% by weight or less, the positive electrode active material can be efficiently peeled without economical loss. Further, the pH of the surfactant solution is neutral.

なお、正極活物質剥離工程S2における正極活物質の分離時間は、硫酸水溶液や界面活性剤溶液の濃度、正極材を含む電池解体物の投入量及び大きさ等によって異なるため、予め試験的に定めておくことが好ましい。   In addition, since the separation time of the positive electrode active material in the positive electrode active material peeling step S2 varies depending on the concentration of the sulfuric acid aqueous solution and the surfactant solution, the input amount and size of the battery disassembled material including the positive electrode material, etc. It is preferable to keep it.

正極活物質剥離工程S2を終了した電池解体物は、篩い分けして、正極基板から分離したニッケル酸リチウムやコバルト酸リチウム等の正極活物質、及びこれに付随するものを回収する。電池解体物全てを処理した場合には、負極活物質である黒鉛等の負極粉、及びこれに付随するものも回収する。一方、正極基板や負極基板の部分、アルミニウムや鉄等からなる外装缶部分、ポリプロピレンの多孔質フィルム等の樹脂フィルムからなるセパレータ部分、及びアルミニウムや銅(Cu)からなる集電体部分等は、分離して各処理工程に供給する。   The disassembled battery after the positive electrode active material peeling step S2 is sieved, and the positive electrode active material such as lithium nickelate and lithium cobaltate separated from the positive electrode substrate, and the accompanying substances are collected. When all the battery disassembled materials are treated, the negative electrode powder such as graphite, which is the negative electrode active material, and those accompanying it are also collected. On the other hand, the part of the positive electrode substrate and the negative electrode substrate, the outer can part made of aluminum or iron, the separator part made of a resin film such as a porous film of polypropylene, the current collector part made of aluminum or copper (Cu), etc. Separated and supplied to each processing step.

(3)浸出工程
浸出工程S3では、正極活物質剥離工程S2にて剥離回収された正極活物質を、酸性溶液で浸出してスラリーとする。この浸出工程S3によって、正極活物質を酸性溶液に溶解して、正極活物質を構成する有価金属であるニッケルやコバルト等を金属イオンとする。
(3) Leaching step In the leaching step S3, the positive electrode active material peeled and recovered in the positive electrode active material peeling step S2 is leached with an acidic solution to form a slurry. By this leaching step S3, the positive electrode active material is dissolved in an acidic solution, and nickel, cobalt, etc., which are valuable metals constituting the positive electrode active material, are used as metal ions.

正極活物質の溶解に用いる酸性溶液としては、硫酸、硝酸、塩酸等の鉱酸のほか、有機酸等を使用することができる。その中でも、コスト面、作業環境面、及び浸出液からニッケルやコバルト等を回収するという観点から、工業的には硫酸溶液を使用することが好ましい。また、使用する酸性溶液のpHは、少なくとも2以下とすることが好ましく、反応性を考慮すると0.5〜1.5程度に制御することがより好ましい。正極活物質の溶解反応が進むにつれてpHが上昇するので、反応中にも硫酸等の酸を補加して、pHを0.5〜1.5程度に保持することが好ましい。   As an acidic solution used for dissolving the positive electrode active material, an organic acid or the like can be used in addition to a mineral acid such as sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid. Among them, it is preferable to use a sulfuric acid solution industrially from the viewpoint of cost, work environment, and recovery of nickel, cobalt, and the like from the leachate. Further, the pH of the acidic solution to be used is preferably at least 2 or less, and more preferably controlled to about 0.5 to 1.5 in consideration of reactivity. Since the pH increases as the dissolution reaction of the positive electrode active material proceeds, it is preferable to add an acid such as sulfuric acid during the reaction to maintain the pH at about 0.5 to 1.5.

また、この浸出工程S3では、酸性溶液に、ニッケルメタルや固定炭素含有物等の還元効果の高い金属や化合物を添加することにより、正極活物質からのニッケルやコバルトの浸出率を向上させることができる。使用する固定炭素含有物としては、例えば、黒鉛(固定炭素95%以上)、活性炭(固定炭素90%以上)、石炭(固定炭素30〜95%)、コークス(固定炭素75〜85%)、木炭(固定炭素約85%)等が挙げられる。また、この浸出工程までに回収された負極粉も黒鉛を主成分とするため使用することができ、トータルリサイクルの面から効果的である。   Moreover, in this leaching process S3, the leaching rate of nickel and cobalt from the positive electrode active material can be improved by adding a metal or compound having a high reducing effect such as nickel metal or fixed carbon-containing material to the acidic solution. it can. Examples of the fixed carbon-containing material used include graphite (fixed carbon 95% or more), activated carbon (fixed carbon 90% or more), coal (fixed carbon 30 to 95%), coke (fixed carbon 75 to 85%), charcoal. (Fixed carbon of about 85%). Moreover, since the negative electrode powder recovered by this leaching step is mainly composed of graphite, it can be used, which is effective in terms of total recycling.

例えばニッケルメタル等の還元効果の高い金属の添加量としては、溶解させる正極活物質のモル数に対して0.5〜2.0倍モルとすることが好ましい。また、酸化還元電位(ORP)(参照電極:銀/塩化銀電極)が、500〜550mVとなるように、ニッケルメタルを添加することが好ましい。   For example, the addition amount of a metal having a high reducing effect such as nickel metal is preferably 0.5 to 2.0 times the mole of the positive electrode active material to be dissolved. Further, it is preferable to add nickel metal so that the oxidation-reduction potential (ORP) (reference electrode: silver / silver chloride electrode) is 500 to 550 mV.

また、固定炭素含有物の添加量としては、一般的には溶解させる正極活物質の重量に対して50〜300重量%程度が好ましく、固定炭素含有率の高い黒鉛や負極粉の場合は50〜100重量%程度が好ましい。なお、固定炭素含有物は、溶解反応終了後に回収して再使用することができる。   The amount of the fixed carbon-containing material added is generally preferably about 50 to 300% by weight based on the weight of the positive electrode active material to be dissolved, and in the case of graphite or negative electrode powder having a high fixed carbon content, 50 to About 100% by weight is preferable. The fixed carbon-containing material can be recovered and reused after the dissolution reaction.

(4)P,F除去工程
P,F除去工程S4では、浸出工程S3により得られた正極活物質の浸出液から、電解液を構成する六フッ化リン酸リチウム(LiPF)等に含まれていたリン(P)やフッ素(F)を除去する。
(4) P, the F removal step P, F removing step S4, leaching from leachate of the obtained positive electrode active material in the step S3, contained in the lithium hexafluorophosphate constituting the electrolyte (LiPF 6) or the like Remove phosphorus (P) and fluorine (F).

上述したように浸出工程S3では、ニッケルやコバルト等の有価金属の浸出率を向上させるために酸性溶液を用いていることから、電解液を構成するLiPF等の化合物がリン酸(HPO)やフッ化水素(HF)等の形で浸出液中に存在し、それらリンやフッ素が、浸出したニッケルやコバルト等の金属イオンと塩を形成してしまっていた。そこで、本実施の形態においては、浸出工程S3により得られた浸出液にカルシウム(Ca)化合物、マグネシウム(Mg)化合物、アルミニウム(Al)化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加する。そしてまた、浸出液のpHを2〜4、より好ましくはpH3程度に調整する。 As described above, in the leaching step S3, since an acidic solution is used to improve the leaching rate of valuable metals such as nickel and cobalt, a compound such as LiPF 6 constituting the electrolytic solution is phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and hydrogen fluoride (HF), etc., existed in the leaching solution, and these phosphorus and fluorine formed salts with metal ions such as leached nickel and cobalt. Therefore, in the present embodiment, at least one compound selected from the group consisting of a calcium (Ca) compound, a magnesium (Mg) compound, an aluminum (Al) compound, and a rare earth compound in the leachate obtained in the leaching step S3. Add. Further, the pH of the leachate is adjusted to 2 to 4, more preferably about pH 3.

本実施の形態においては、このようにして有価金属が浸出した浸出液を処理することによって、添加したCa化合物等により、浸出液に含有されるリンやフッ素を、フッ化物やリン酸塩として沈殿させることができる。そして、浸出液からその沈殿物を除去することにより、リンやフッ素を浸出液から除去することができるので、有価金属であるニッケルやコバルトを、そのリンやフッ素による汚染なく、効率的かつ効果的に回収することができる。   In the present embodiment, by treating the leachate from which valuable metals have been leached in this way, phosphorus or fluorine contained in the leachate is precipitated as fluoride or phosphate by the added Ca compound or the like. Can do. By removing the precipitate from the leachate, phosphorus and fluorine can be removed from the leachate, so that valuable metals such as nickel and cobalt can be recovered efficiently and effectively without contamination by the phosphorus and fluorine. can do.

添加するCa化合物、Mg化合物、Al化合物としては、水酸化物、塩化物、硝酸塩、硫酸塩等を挙げることができる。また、希土類化合物としては、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luの水酸化物、塩化物、硝酸塩、硫酸塩等を挙げることができる。   Examples of the Ca compound, Mg compound, and Al compound to be added include hydroxides, chlorides, nitrates, and sulfates. Further, as rare earth compounds, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu hydroxide, chloride, nitrate, sulfate Etc.

このP,F除去工程S4では、上述したように、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、浸出液のpHを2〜4の範囲に制御することが重要となる。   In the P and F removal step S4, as described above, at least one compound selected from the group consisting of Ca compounds, Mg compounds, Al compounds, and rare earth compounds is added, and the pH of the leachate is 2-4. It is important to control the range.

添加したCa化合物等によって浸出液中のリンやフッ素と塩を形成させるとともに、浸出液のpHを2以上とすることにより、除去すべきリンやフッ素が有価金属であるニッケルやコバルトと塩を形成することを防止することができ、有価金属の回収ロスを抑制することができる。   Form phosphorus and fluorine and salt in the leachate with the added Ca compound, etc., and form a salt with nickel or cobalt whose valuable metal is phosphorus or fluorine to be removed by setting the pH of the leachate to 2 or more Can be prevented, and recovery loss of valuable metals can be suppressed.

一方で、浸出液のpHを4以下とすることにより、形成された、例えばCaFやCa(PO等のフッ化物、リン酸塩の溶解度を低くすることができ、効率的にリンやフッ素を沈殿除去することができる。また、回収すべきニッケルやコバルトが、添加したCa化合物と塩を形成してしまうことを防止し、回収ロスの発生を防止することができる。 On the other hand, by adjusting the pH of the leachate to 4 or less, the solubility of formed fluorides and phosphates such as CaF 2 and Ca (PO 4 ) 2 can be lowered, and phosphorus and Fluorine can be precipitated and removed. Further, it is possible to prevent nickel and cobalt to be collected from forming a salt with the added Ca compound, thereby preventing the occurrence of a recovery loss.

P,F除去工程S4では、このようにして処理することにより、浸出液からリンやフッ素を効率的に沈殿除去させるとともに、回収すべき有価金属であるニッケルやコバルトを効果的に残存させ、高い回収率でニッケルやコバルトを回収することを可能にする。   In the P and F removal step S4, phosphorus and fluorine are efficiently precipitated and removed from the leachate, and nickel and cobalt, which are valuable metals to be recovered, are effectively left and effectively recovered. It makes it possible to recover nickel and cobalt at a rate.

なお、浸出液のpH調整は、添加するCa化合物等によって調整してもよく、また必要に応じてpH調整剤を添加して調整してもよい。pH調整剤としては、特に限定されるものではなく、例えばアルカリ性pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸コバルト等のアルカリ塩を用いることができ、酸性pH調整剤としては、塩酸、硫酸等の鉱酸を用いることができる。   In addition, pH adjustment of a leaching solution may be adjusted with the Ca compound etc. to add, and you may adjust by adding a pH adjuster as needed. The pH adjuster is not particularly limited. For example, as the alkaline pH adjuster, an alkali salt such as sodium hydroxide, calcium hydroxide, sodium carbonate, cobalt carbonate or the like can be used. In this case, mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid can be used.

ここで、P,F除去工程S4では、浸出液に含有されるリンやフッ素のうち、約60%程度のリンやフッ素を沈殿除去する。その理由は、例えば60%以上のリンやフッ素を回収しようとした場合、Ca化合物等の添加量を高める必要がある。すると、浸出液のpHを2〜4の範囲に制御することができなくなり、その結果として、回収すべきニッケルやコバルトの回収ロスや、生成したリンやフッ素の塩の溶解度の上昇によるリンやフッ素の除去不良を招いて、効率的かつ効果的に有価金属を回収することができなくなるためである。   Here, in the P and F removal step S4, about 60% of phosphorus and fluorine contained in the leachate are removed by precipitation. The reason is, for example, when it is attempted to recover 60% or more of phosphorus or fluorine, it is necessary to increase the amount of Ca compound or the like added. Then, the pH of the leachate can no longer be controlled within the range of 2 to 4, and as a result, the recovery loss of nickel and cobalt to be recovered and the increase in the solubility of the generated phosphorus and fluorine salts, This is because defective removal is caused and valuable metals cannot be recovered efficiently and effectively.

P,F除去工程S4において除去しなかった約40%のリンやフッ素は硫化工程S5に送られることになるが、これらリンやフッ素は、硫化剤と硫化反応を起こさず、ニッケル・コバルト硫化物の沈殿と共沈を起こすことはないため、硫化物の品質は損なわれない。したがって、以上のようにして処理することによって、後段の硫化工程S5において、効果的に、ニッケル及びコバルトの硫化物中にリンやフッ素が混入することを防止することができる。   About 40% of phosphorus and fluorine that have not been removed in the P and F removal step S4 are sent to the sulfurization step S5. However, these phosphorus and fluorine do not cause a sulfurization reaction with the sulfidizing agent, and nickel / cobalt sulfide. The quality of the sulfide is not impaired because no precipitation and coprecipitation occur. Therefore, by performing the treatment as described above, it is possible to effectively prevent phosphorus and fluorine from being mixed into the sulfides of nickel and cobalt in the subsequent sulfiding step S5.

なお、このP,F除去工程S4を経て、フッ化物やリン酸塩の沈殿が除去されて得られた母液(P,F除去反応終液)は、次に硫化工程S5に送液され、硫化反応によりニッケル・コバルト硫化物として有価金属であるニッケル及びコバルトが回収される。一方、P,F除去工程S4にて形成されたリンやフッ素のフッ化物やリン酸塩等は、残渣として除去される。   The mother liquor (P, F removal reaction final solution) obtained by removing the precipitates of fluoride and phosphate through the P, F removal step S4 is then sent to the sulfidation step S5, where it is sulfided. The reaction recovers valuable metals nickel and cobalt as nickel-cobalt sulfide. On the other hand, the phosphorus, fluorine fluoride, phosphate, etc. formed in the P and F removal step S4 are removed as a residue.

(5)硫化工程
硫化工程S5では、P,F除去工程S4を経て得られた溶液を反応容器に導入し、硫化剤を添加することによって硫化反応を生じさせ、ニッケル・コバルト混合硫化物を生成することによって、リチウムイオン電池から有価金属であるニッケル、コバルトを回収する。硫化剤としては、硫化ナトリウムや水硫化ナトリウム等の硫化アルカリを用いることができる。
(5) Sulfurization step In the sulfurization step S5, the solution obtained through the P and F removal step S4 is introduced into a reaction vessel, and a sulfurization reaction is caused by adding a sulfurizing agent to produce a nickel / cobalt mixed sulfide. By doing so, valuable metals nickel and cobalt are recovered from the lithium ion battery. As the sulfiding agent, alkali sulfides such as sodium sulfide and sodium hydrosulfide can be used.

具体的に、この硫化工程S5では、P,F除去工程S4を経て得られた溶液中に含まれるニッケルイオン(又はコバルトイオン)が、下記(1)式又は(2)式に従って、硫化アルカリによる硫化反応により、硫化物となる。
Ni2+ + NaHS ⇒ NiS + H + Na ・・・(1)
Ni2+ + NaS ⇒ NiS + 2Na ・・・(2)
Specifically, in this sulfidation step S5, nickel ions (or cobalt ions) contained in the solution obtained through the P and F removal step S4 are caused by alkali sulfide according to the following formula (1) or (2). It becomes sulfide by the sulfurization reaction.
Ni 2+ + NaHS ⇒ NiS + H + + Na + (1)
Ni 2+ + Na 2 S ⇒ NiS + 2Na + (2)

硫化工程S5における硫化剤の添加量としては、例えば、溶液中ニッケル及びコバルトの含有量に対して1.0〜1.5当量となるように添加する。ただし、操業においては、浸出液中のニッケル及びコバルトの濃度を精確かつ迅速に分析することが困難な場合があることから、それ以上に硫化剤を添加しても反応溶液中のORPの変動がなくなる時点まで硫化剤を添加することがより好ましい。例えば、硫化ナトリウムを硫化剤として添加した場合、その硫化ナトリウム飽和液のORP値は−400mV程度であることから、そのORP値に基づいて添加することが好ましい。これにより、溶液中に浸出されたニッケルやコバルトを確実に硫化させることができ、これら有価金属を高い回収率で回収することができる。   As the addition amount of the sulfiding agent in the sulfiding step S5, for example, it is added so as to be 1.0 to 1.5 equivalents with respect to the contents of nickel and cobalt in the solution. However, in operation, it may be difficult to accurately and rapidly analyze the concentration of nickel and cobalt in the leachate, and even if a sulfurizing agent is further added, the fluctuation of the ORP in the reaction solution is eliminated. More preferably, the sulfurizing agent is added up to that point. For example, when sodium sulfide is added as a sulfiding agent, the ORP value of the saturated sodium sulfide solution is about −400 mV, and therefore it is preferable to add based on the ORP value. Thereby, nickel and cobalt leached into the solution can be surely sulfided, and these valuable metals can be recovered at a high recovery rate.

この硫化工程S5における硫化反応に用いる溶液のpHとしては、pH2〜4程度が好ましい。また、硫化工程S5における硫化反応の温度としては、特に限定されるものではないが、70〜95℃とすることが好ましく、80℃程度とすることがより好ましい。硫化反応の温度が70℃未満では、硫化反応速度が遅くなって反応時間が長くなり、一方で温度が95℃より高い場合では、温度を上昇するためのコストがかかる等の経済的な問題点が多い。   The pH of the solution used for the sulfurization reaction in the sulfurization step S5 is preferably about pH 2-4. In addition, the temperature of the sulfurization reaction in the sulfurization step S5 is not particularly limited, but is preferably 70 to 95 ° C, and more preferably about 80 ° C. If the temperature of the sulfidation reaction is less than 70 ° C., the sulfidation reaction rate becomes slow and the reaction time becomes longer. On the other hand, if the temperature is higher than 95 ° C., an economic problem such as high cost for increasing the temperature There are many.

以上のように、硫化工程S5における硫化反応により、リチウムイオン電池の正極活物質に含まれていたニッケル、コバルトを、ニッケル・コバルト硫化物(硫化澱物)として回収することができる。ここで得られたニッケル・コバルト硫化物は、上述したP,F除去工程S4において浸出液からリンやフッ素が除去されているので、リンやフッ素によって汚染されていないニッケル・コバルト硫化物となる。しかも、P,F除去工程S4において、pH2〜4に調整して、そのP,F工程S4にてニッケルやコバルトが沈殿除去されることを防止しているので、この硫化工程S5を経て、リチウムイオン電池から有価金属であるニッケル及びコバルトを高い回収率で回収することができる。   As described above, nickel and cobalt contained in the positive electrode active material of the lithium ion battery can be recovered as nickel / cobalt sulfide (sulfurized starch) by the sulfurization reaction in the sulfurization step S5. The nickel / cobalt sulfide obtained here is a nickel / cobalt sulfide that is not contaminated by phosphorus or fluorine since phosphorus and fluorine are removed from the leachate in the P and F removal step S4 described above. Moreover, in the P and F removal step S4, the pH is adjusted to 2 to 4 to prevent nickel and cobalt from being removed by precipitation in the P and F step S4. Nickel and cobalt, which are valuable metals, can be recovered from the ion battery at a high recovery rate.

一方で、硫化工程S5を経て生成した、ニッケル及びコバルトが硫化物として回収された硫化終液(貧液)は排液となる。   On the other hand, the sulfidation final liquid (poor liquid) produced through the sulfidation step S5 in which nickel and cobalt are recovered as sulfides is discharged.

以上に説明したように、本実施の形態に係るリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法おいては、リチウムイオン電池からの回収される有価金属であるニッケルやコバルトを回収するに際して、浸出液中のリンやフッ素を効率的に除去することにより、有価金属の品質を損ねることなく、また回収ロスを生じさせることなく、効率的かつ効果的に有価金属を回収することができる。   As described above, in the method for recovering valuable metals from a lithium ion battery according to the present embodiment, when recovering nickel or cobalt, which are valuable metals recovered from a lithium ion battery, By efficiently removing phosphorus and fluorine, the valuable metal can be recovered efficiently and effectively without deteriorating the quality of the valuable metal and without causing a recovery loss.

<3.硫化工程後の排液処理工程>
ところで、上述したように、本実施の形態においては、P,F除去工程S4において、浸出液に含まれるリンやフッ素の約60%を回収するようにしている。よって、P,F除去工程S4において除去しなかった約40%のリンやフッ素は硫化工程S5に送られることになるが、これらリンやフッ素は硫化剤と硫化反応を起こさず、ニッケル・コバルト硫化物の沈殿と共沈を起こすことはなく、硫化物が回収された後の硫化終液として排液に含まれることになる。しかしながら、リンやフッ素を含有した排液は、非常に複雑な排液処理が必要となり、排液処理装置や手間等が必要となることから、硫化終液に含まれるリンやフッ素を、排液処理に先立って効果的に除去しておくことが好ましい。
<3. Wastewater treatment process after sulfurization process>
Incidentally, as described above, in the present embodiment, in the P and F removal step S4, about 60% of phosphorus and fluorine contained in the leachate are recovered. Therefore, about 40% of the phosphorus and fluorine that are not removed in the P and F removal step S4 are sent to the sulfurization step S5. However, these phosphorus and fluorine do not cause a sulfurization reaction with the sulfidizing agent, and nickel / cobalt sulfide. There is no precipitation and coprecipitation of substances, and it is contained in the drainage as a final sulfurization liquid after the sulfide is recovered. However, drainage containing phosphorus and fluorine requires a very complicated drainage treatment, and requires a drainage treatment device and labor. It is preferable to remove effectively prior to the treatment.

そこで、本実施の形態においては、そのリンやフッ素を含有する硫化終液に、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、その排液のpHが8〜10となるように調整する排液処理工程S6を行うことができる。   Therefore, in the present embodiment, at least one compound selected from the group consisting of Ca compounds, Mg compounds, Al compounds, and rare earth compounds is added to the sulfurized final solution containing phosphorus and fluorine, and A drainage treatment step S6 for adjusting the pH of the drainage to be 8 to 10 can be performed.

本実施の形態においては、このようにしてリンやフッ素を含有する硫化終液を処理することによって、添加したCa化合物等により、硫化終液に含有されるリンやフッ素を、フッ化物やリン酸塩として沈殿させることができる。そして、硫化終液からその沈殿物を除去することにより、リンやフッ素が含まれない排液となるので、排液処理負担を軽減させることができ、効率的な排液処理を行うことができる。   In the present embodiment, by treating the sulfurization final solution containing phosphorus and fluorine in this way, the phosphorus and fluorine contained in the sulfurization final solution are converted into fluoride and phosphoric acid by the added Ca compound and the like. It can be precipitated as a salt. Then, by removing the precipitate from the sulfurized final solution, it becomes a drained liquid that does not contain phosphorus or fluorine. Therefore, the burden of the drained liquid treatment can be reduced, and an efficient drained process can be performed. .

添加するCa化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物としては、上述したP,F除去工程S4にて用いる化合物と同様の化合物を用いることができる。   As the Ca compound, Mg compound, Al compound, and rare earth compound to be added, the same compounds as those used in the above-described P and F removal step S4 can be used.

この排液処理工程S6では、上述したように、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、浸出液のpHを8〜10の範囲に制御することが重要となる。   In this drainage treatment step S6, as described above, at least one compound selected from the group consisting of Ca compounds, Mg compounds, Al compounds, and rare earth compounds is added, and the pH of the leachate is in the range of 8-10. It is important to control.

この排液処理工程S6では、添加したCa化合物等によって硫化終液中のリンやフッ素と塩を形成させるとともに、硫化終液のpHを8以上とすることにより、リン酸塩やフッ化物の形成を促進することができ、一方で硫化終液のpHを10以下とすることにより、形成された、例えばCaFやCa(PO等のフッ化物、リン酸塩の溶解度を最小とすることができ、効率的にリンやフッ素を沈殿除去することができる。 In this drainage treatment step S6, the added Ca compound or the like forms phosphorus and fluorine and salt in the final sulfur solution, and the pH of the final sulfur solution is 8 or more, thereby forming phosphate and fluoride. On the other hand, by setting the pH of the sulfurization final solution to 10 or less, the solubility of formed fluorides and phosphates such as CaF 2 and Ca (PO 4 ) 2 is minimized. And phosphorus and fluorine can be efficiently removed by precipitation.

なお、硫化終液のpH調整は、添加するCa化合物等によって調整してもよく、また必要に応じてpH調整剤を添加して調整してもよい。   In addition, pH adjustment of the sulfurization final solution may be adjusted by the Ca compound to be added, or may be adjusted by adding a pH adjuster as necessary.

<4.他の実施形態>
本発明は、上述した実施の形態に限れられるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更することができる。
<4. Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

(硫化工程について他の実施形態)
例えば、上述した硫化工程S5では、硫化アルカリによる硫化反応を行う例について説明したが、硫化剤として硫化水素を用いて硫化反応を生じさせるようにしてもよい。すなわち、硫化水素を用いた硫化反応は、P,F除去工程S4を経て得られた溶液を耐圧性を有する加圧容器からなる反応容器に導入し、その反応容器の気相中に硫化水素を含む硫化用ガスを吹き込んで、液相で硫化水素による硫化反応を生じさせる。
(Another embodiment of the sulfurization process)
For example, in the above-described sulfiding step S5, the example in which the sulfiding reaction is performed with an alkali sulfide has been described. However, the sulfiding reaction may be generated using hydrogen sulfide as a sulfiding agent. That is, in the sulfurization reaction using hydrogen sulfide, the solution obtained through the P and F removal step S4 is introduced into a reaction vessel composed of a pressure vessel having pressure resistance, and hydrogen sulfide is introduced into the gas phase of the reaction vessel. A sulfurizing gas containing hydrogen sulfide is generated in a liquid phase by blowing in a sulfurizing gas.

この硫化水素を用いた硫化反応は、気相の硫化水素濃度に依存する所定の酸化還元電位のもとで、下記(3)式に従って行われる。
MSO + HS ⇒ MS + HSO (3)
(なお、式中のMは、Ni、Coを表す。)
This sulfurization reaction using hydrogen sulfide is performed according to the following equation (3) under a predetermined oxidation-reduction potential that depends on the hydrogen sulfide concentration in the gas phase.
MSO 4 + H 2 S => MS + H 2 SO 4 (3)
(M in the formula represents Ni or Co.)

前記(3)式の硫化反応の反応容器内の圧力としては、特に限定されるものではないが、100〜300kPaであることが好ましい。また、反応の温度は、特に限定されるものではないが、65〜90℃であることが好ましい。   Although it does not specifically limit as a pressure in the reaction container of the sulfurization reaction of said (3) type, It is preferable that it is 100-300 kPa. The reaction temperature is not particularly limited, but is preferably 65 to 90 ° C.

(ニッケル・コバルト回収についての他の実施形態)
また、本発明に係るリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法は、有価金属であるニッケルやコバルトを、硫化アルカリや硫化水素を用いた硫化反応によって硫化物として回収する方法に限られるものではない。
(Another embodiment of nickel / cobalt recovery)
Further, the method for recovering valuable metals from the lithium ion battery according to the present invention is not limited to the method of recovering valuable metals such as nickel and cobalt as sulfides by a sulfurization reaction using alkali sulfide or hydrogen sulfide. .

具体的には、例えばニッケル・コバルト回収工程として、P,F除去工程S4を経て得られた溶液に、中和剤を添加してpH6.5〜10に調整し、ニッケル及びコバルトの澱物を形成させるようにしてもよい。このニッケル・コバルト回収工程により、リチウムイオン電池に含まれているニッケルやコバルトを回収する。ここで用いる中和剤としては、ソーダ灰や消石灰、水酸化ナトリウム等の一般的な薬剤を用いることができる。   Specifically, for example, as a nickel / cobalt recovery step, a neutralizer is added to the solution obtained through the P and F removal step S4 to adjust the pH to 6.5 to 10, and nickel and cobalt starches are added. You may make it form. Through this nickel / cobalt recovery process, nickel and cobalt contained in the lithium ion battery are recovered. As the neutralizing agent used here, general chemicals such as soda ash, slaked lime, and sodium hydroxide can be used.

<5.実施例>
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
<5. Example>
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated using an Example, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
まず、放電済のリチウムイオン電池を、二軸破砕機により1cm角以下の大きさに解体した。この電池解体物を水に浸漬し、攪拌による剥離操作を行って正極基板から正極活物質を回収した。
Example 1
First, the discharged lithium ion battery was disassembled into a size of 1 cm square or less by a biaxial crusher. The battery disassembled product was immersed in water and subjected to a peeling operation by stirring to recover the positive electrode active material from the positive electrode substrate.

次に、回収した正極活物質を、50g/Lのスラリー濃度となるように硫酸水溶液に浸漬し、正極活物質を構成する有価金属を浸出させた。そして、この浸出液に、Ca(OH)(水と混ぜて20重量%のスラリー状にしたもの)を添加してpH=3程度となるように調整した。その後、沈殿をろ過した。 Next, the collected positive electrode active material was immersed in a sulfuric acid aqueous solution so as to have a slurry concentration of 50 g / L, and valuable metals constituting the positive electrode active material were leached. Then, Ca (OH) 2 (mixed with water to form a slurry of 20% by weight) was added to the leachate, and the pH was adjusted to about 3. Thereafter, the precipitate was filtered.

沈殿からは、浸出液に含まれていたリン及びフッ素を60%ほど分離することができた。   About 60% of phosphorus and fluorine contained in the leachate could be separated from the precipitate.

次に、リン及びフッ素の沈殿を除去したろ液に硫化剤として硫化ナトリウム(NaS)を添加し、pH3を維持しながら、ニッケル及びコバルトを硫化物として回収した。硫化物中に含まれるリン及びフッ素は0.01%以下に抑えることができた。 Next, sodium sulfide (Na 2 S) was added as a sulfiding agent to the filtrate from which phosphorus and fluorine precipitates had been removed, and nickel and cobalt were recovered as sulfides while maintaining pH 3. Phosphorus and fluorine contained in the sulfide could be suppressed to 0.01% or less.

次に、排液に対して、Ca(OH)(水と混ぜて20重量%のスラリー状にしたもの)を添加してpH9となるように調整した。これにより、残された40%のリン及びフッ素も分離することができた。 Next, Ca (OH) 2 (mixed with water to form a 20% by weight slurry) was added to the effluent to adjust to pH 9. Thereby, the remaining 40% of phosphorus and fluorine could also be separated.

(比較例1)
Ca(OH)の添加処理をしないこと以外は、実施例1と同じ条件でニッケル及びコバルトを回収した。
(Comparative Example 1)
Nickel and cobalt were recovered under the same conditions as in Example 1 except that no addition treatment of Ca (OH) 2 was performed.

その結果、剥離操作後の正極活物質中に含まれるリン及びフッ素の60%はニッケル及びコバルトの硫化物に混入してしまい、40%は排液に移行してしまった。   As a result, 60% of phosphorus and fluorine contained in the positive electrode active material after the peeling operation were mixed in the sulfides of nickel and cobalt, and 40% were transferred to drainage.

Claims (4)

リチウムイオン電池の正極活物質を酸性溶液によって浸出させた浸出液からリン及び/又はフッ素を除去するリン及び/又はフッ素の除去方法であって、
前記浸出液に、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、該浸出液のpHが2〜4となるように調整することを特徴とするリン及び/又はフッ素の除去方法。
A method for removing phosphorus and / or fluorine, which removes phosphorus and / or fluorine from a leachate obtained by leaching a positive electrode active material of a lithium ion battery with an acidic solution,
At least one compound selected from the group consisting of Ca compounds, Mg compounds, Al compounds, and rare earth compounds is added to the leachate, and the pH of the leachate is adjusted to 2 to 4, To remove phosphorus and / or fluorine.
リチウムイオン電池から有価金属を回収する有価金属の回収方法であって、
前記リチウムイオン電池の正極活物質を酸性溶液によって浸出させた浸出液に、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、該浸出液のpHが2〜4となるように調整し、該浸出液に含有されるリン及び/又はフッ素を除去するリン及び/又はフッ素除去工程を含むことを特徴とする有価金属の回収方法。
A method for recovering valuable metals from a lithium ion battery, comprising:
At least one compound selected from the group consisting of Ca compounds, Mg compounds, Al compounds and rare earth compounds is added to a leachate obtained by leaching the positive electrode active material of the lithium ion battery with an acidic solution, and the pH of the leachate A method for recovering a valuable metal, comprising a step of removing phosphorus and / or fluorine that is adjusted to be 2 to 4 and removes phosphorus and / or fluorine contained in the leachate.
前記リン及び/又はフッ素除去工程を経て得られた溶液に硫化剤を添加し、前記浸出液に含まれるニッケル及びコバルトの混合硫化物を形成してニッケル及びコバルトを回収する硫化工程を有することを特徴とする請求項2記載の有価金属の回収方法。   A sulfurizing agent is added to the solution obtained through the phosphorus and / or fluorine removing step to form a mixed sulfide of nickel and cobalt contained in the leachate to recover nickel and cobalt. The method for recovering valuable metals according to claim 2. 前記硫化工程によりニッケル及びコバルトの混合硫化物が回収された溶液に、Ca化合物、Mg化合物、Al化合物、希土類化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を添加するとともに、該溶液のpHが8〜10となるように調整し、リン及び/又はフッ素を除去する排液処理工程をさらに有することを特徴とする請求項3記載の有価金属の回収方法。   At least one compound selected from the group consisting of Ca compounds, Mg compounds, Al compounds and rare earth compounds is added to the solution from which the mixed sulfide of nickel and cobalt has been recovered by the sulfiding step, and the pH of the solution 4. The method for recovering a valuable metal according to claim 3, further comprising a drainage treatment step of adjusting phosphorus to 8 to 10 and removing phosphorus and / or fluorine.
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