JP2012178304A - 使用済み固体酸化物形燃料電池セルから金属を回収する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】使用済みの発電セルから固体電解質層を構成する金属を高い純度で回収する。
【解決手段】使用済み固体酸化物形燃料電池セルを所定の粒径で最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕し、この微粉末と水とを混合して所定のパルプ濃度のスラリーを作製し、このスラリーに酸を加えて所定のｐＨに調整する。このスラリーに所定の濃度の捕収剤を添加し、このスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させ、この沈殿させた金属微粒子をろ過して沈殿物を得る。この沈殿物を硝酸で処理して所定の金属を浸出させ、この処理液から浮遊固形分を除去し、この浮遊固形分が除去された処理液を固液分離して所定の金属を含む浸出残渣を得る。この浸出残渣を洗浄し乾燥して所定の金属を主成分とする固形物を得た後に、この固形物を微粉末に粉砕する。
【選択図】図１
【解決手段】使用済み固体酸化物形燃料電池セルを所定の粒径で最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕し、この微粉末と水とを混合して所定のパルプ濃度のスラリーを作製し、このスラリーに酸を加えて所定のｐＨに調整する。このスラリーに所定の濃度の捕収剤を添加し、このスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させ、この沈殿させた金属微粒子をろ過して沈殿物を得る。この沈殿物を硝酸で処理して所定の金属を浸出させ、この処理液から浮遊固形分を除去し、この浮遊固形分が除去された処理液を固液分離して所定の金属を含む浸出残渣を得る。この浸出残渣を洗浄し乾燥して所定の金属を主成分とする固形物を得た後に、この固形物を微粉末に粉砕する。
【選択図】図１
Description
本発明は、燃料電池の廃棄材料に含まれる金属を回収する方法に関する。更に詳しくは、使用済み固体酸化物形燃料電池の発電セルから金属を効率よく回収する方法に関するものである。
従来、使用済みの発電セルを微粉末に粉砕し（第１工程）、この微粉末と水とを混合してパルプ濃度１０〜２０質量％のスラリーを作製し（第２工程）、このスラリーに酸を加えてｐＨ２〜４に調整し（第３工程）、このｐＨを調整したスラリーに濃度１〜２．２×１０-4ｍｏｌ／リットルの捕収剤を添加し（第４工程）、このスラリーを起泡させて第１金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの第２金属微粒子を沈殿させ（第５工程）、この沈殿させた第２金属微粒子をろ過して沈殿物を得た後に（第６工程）、この沈殿物を洗浄し乾燥してＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ，Ｃｏを主成分とする固形物を作製し（第７工程）、更にこの固形物を微粉末に粉砕する（第８工程）、固体酸化物燃料電池の発電セルから金属を回収する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この金属の回収方法では、第６工程と第７工程の間に、第６工程で得られた沈殿物を硝酸で処理してＳｍ，Ｓｒ，Ｃｏ及びＮｉを含む金属を浸出させる第１６工程と、この処理液を固液分離することによりＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを含む浸出残渣を得る第１７工程とを更に含む。
第６工程の次に第１６工程を経ることにより、第６工程でろ過して得られた第２金属微粒子の沈殿物から、第５工程の浮遊選鉱で分別しきれなかったＳｍ，Ｓｒ，Ｃｏ及びＮｉを除去できる。また第１６工程の次に第１７工程を経ることにより、第１６工程の処理液からＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを含む浸出残渣を得ることができる。この結果、第６工程と第７工程の間に、第１６工程及び第１７工程を経ることにより、固体電解質層の原料となる金属を、第１６工程及び第１７工程を経ない場合より高い電解質品位で回収できるようになっている。
しかし、上記従来の特許文献１に示された金属の回収方法では、固体電解質層の原料として用いられる回収金属の電解質品位が未だ低い、即ち固体電解質層を構成する回収金属の純度が未だ低いという問題点があった。
本発明の目的は、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルから固体電解質層を構成する金属を高い純度で回収することができる、使用済み固体酸化物形燃料電池セルから金属を回収する方法を提供することにある。
本発明の第１の観点は、Ｓｍ，Ｓｒ及びＣｏの元素を含む空気極層と、Ｎｉ，Ｃｅ及びＳｍの元素を含む燃料極層の間に、Ｌａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏの元素を含む固体電解質層が配された積層構造を有する使用済み固体酸化物形燃料電池セルから金属を回収する方法において、上記使用済みの発電セルを粉砕して粒径７０〜１５０μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末を作製する第１工程と、この第１工程の微粉末と水とを混合してパルプ濃度が１０〜２０質量％となるようにスラリーを作製する第２工程と、この第２工程で作製したスラリーに酸を添加して上記スラリーをｐＨ２〜４の範囲に調整する第３工程と、この第３工程でｐＨ調整したスラリーに濃度１．０〜２．２×１０-4ｍｏｌ／リットルの捕収剤を添加する第４工程と、この第４工程の捕収剤を添加したスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させる第５工程と、この第５工程で沈殿させた金属微粒子をろ過して沈殿物を得る第６工程と、この第６工程で得られた沈殿物を硝酸で処理してＳｍ，Ｓｒ，Ｃｏ及びＮｉを含む金属を浸出させる第７工程と、この第７工程の処理液から浮遊固形分を除去する第８工程と、この第８工程で浮遊固形分が除去された処理液を固液分離することによりＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを含む浸出残渣を得る第９工程と、この第９工程で得られた浸出残渣を洗浄し乾燥してＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを主成分とする固形物を得る第１０工程と、この第１０工程で得られた固形物を微粉末に粉砕する第１１工程とを含むことを特徴とする。
本発明の第１の観点の方法では、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルを、粒径７０〜１５０μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕し、この微粉末と水とを混合して作製されたスラリーに酸を加えた後に捕収剤を添加し、このスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させ、この沈殿させた金属微粒子をろ過して得られた沈殿物を硝酸で処理して所定の金属を浸出させ、この処理液から固体酸化物層にとって不純物となる浮遊固形分を除去し更に固液分離して所定の金属を含む浸出残渣を得た後に、この浸出残渣を洗浄し乾燥して得られた所定の金属を主成分とする固形物を微粉末に粉砕したので、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルから固体電解質層を構成する金属を高い純度で回収することができる。
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。固体酸化物形燃料電池は、一般に、空気極層と燃料極層の間に固体電解質層が配された積層構造を有する発電セルと、この発電セルの空気極層の外側に積層させた空気極集電体と、発電セルの燃料極の外側に積層させた燃料極集電体と、空気極集電体の外側に積層された空気極集電体側セパレータと、燃料極集電体の外側に積層された燃料極側セパレータとを備える。
発電セルの固体電解質層に使用される材料は、酸化物イオン伝導体であり、例えば、一般式：Ｌａ1-XＳｒXＧａ1-Y-ZＭｇYＡZＯ3（式中、ＡはＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ及びＣｕからなる群より選ばれた１種又は２種以上の元素、Ｘ＝０．０５〜０．３、Ｙ＝０〜０．２９、Ｚ＝０．０１〜０．３、Ｙ＋Ｚ＝０．０２５〜０．３）で表されるランタンガレート系酸化物イオン伝導体などが使用される。また発電セルの燃料極層は、例えば、一般式：Ｃｅ1-mＢmＯ2（式中、ＢはＳｍ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｙ及びＣａからなる群より選ばれた１種又は２種以上の元素、ｍは０＜ｍ≦０．４）で表されるＢ（但し、ＢはＳｍ，Ｌａ，Ｇｄ，Ｙ及びＣａからなる群より選ばれた１種又は２種以上の元素を示す。以下、同じ）ドープされたセリア粒とニッケル粒とで構成された多孔質焼結体からなることが知られている。更に空気極は、（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ3や、（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3などのセラミックスで構成されている。
本発明は、Ｓｍ，Ｓｒ及びＣｏの元素を含む空気極層と、Ｎｉ，Ｃｅ及びＳｍの元素を含む燃料極層との間に、Ｌａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏの元素を含む固体電解質層が配された積層構造を有する使用済み固体酸化物形燃料電池の発電セルから金属を回収する方法である。具体的には、例えば、空気極層が（Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5）ＣｏＯ3のセラミックスにより構成され、燃料極層がＣｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ2とニッケル粒とで構成された多孔質焼結体により構成され、固体電解質層がＬａ0.8Ｓｒ0.2Ｇａ0.8Ｍｇ0.15Ｃｏ0.05Ｏ3のランタンガレート系酸化物イオン伝導体により構成された発電セルなどから金属を回収する方法である。
本発明の実施の形態では、図１に示すように、次の第１工程１〜第１１工程１１を経ることにより、上記使用済みの発電セルのうち固体電解質層を構成する金属（固体電解質層の原料となる金属）を高い純度で回収することができる。第１工程１では、使用済み固体酸化物形燃料電池の発電セルを粉砕し、粒径が１０〜２００μｍ、好ましくは４０〜７０μｍの範囲内であって、しかも粒径７０〜１５０μｍ、好ましくは１００〜１３０μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末を作製する。粉砕には衝撃作用による粉砕能力に優れ、摩砕作用により単体分離性が向上し、細かく粉砕し過ぎない等の理由から、複数の金属球を用いた振動ボールミルではなく、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルにて粉砕することが好適である。また粉砕後の微粉末の平均粒径を１０〜２００μｍの範囲内に限定したのは、下限値未満では後述の第５工程５における浮遊選鉱の速度が遅くなり効率が低下してしまい、上限値を越えると粒子が重くなり過ぎ、第５工程５で浮遊すべき金属微粒子の浮揚が困難になるからである。更に粉砕後の微粉末の粒度分布において最大ピークとなる粒径を７０〜１５０μｍの範囲内に限定したのは、下限値未満では浮遊選鉱の速度が遅くなり、捕収剤の消費量が増加したり、ろ過性が悪化するなどの不具合があり、上限値を越えると粒子が重くなり過ぎ、第５工程５で浮遊すべき金属微粒子の浮揚が困難になるからである。なお、微粉末の平均粒径及び粒度分布は、マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社製のＦＲＡ９２２０）を用いて測定した。また、微粉末の平均粒径としては、上記分析計で測定されたメディアン径を用いた。更に、微粉末の最大ピークとなる粒度分布の粒径としては、上記分析計で測定されたモード径（最頻粒子径）を用いた。
第２工程２では、第１工程１で粉砕した微粉末と水とを混合し、パルプ濃度が１０〜２０質量％の範囲内、好ましくは１２．５質量％となるようにスラリーを作製する。パルプ濃度を１０〜２０質量％の範囲内に限定したのは、下限値未満では回収率が低下し、上限値を越えると電解質品位が低下するからである。
第３工程３では、第２工程２で作製したスラリーに酸を添加して、スラリーをｐＨ２〜４の範囲内、好ましくはｐＨ３に調整する。スラリーのｐＨを２〜４の範囲内に限定したのは、スラリーのｐＨが上記範囲から外れると、電解質品位が低下するからである。またｐＨ調整に使用する酸は、緩衝作用によりｐＨ調整が容易であるという理由から、酒石酸、クエン酸などのカルボン酸を使用することが好ましく、また粒子表面を清浄に保つという理由から、硝酸や硫酸などを使用することが好ましい。
第４工程４では、第３工程３でｐＨ調整したスラリーに濃度１．０〜２．２×１０-4ｍｏｌ／リットル、好ましくは１．２〜２．０ｍｏｌ／リットルの捕収剤を添加する。捕収剤の濃度を１．０〜２．２×１０-4ｍｏｌ／リットルの範囲内に限定したのは、下限値未満では電解質品位が低下し、上限値を越えると回収率が低下するからである。捕収剤には、空気極層と燃料極層に対する捕収効果が認められるという理由により、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム又はオレイン酸ナトリウムなどが好ましい。
第５工程５では、第４工程４で捕収剤を添加したスラリーに、必要に応じ起泡剤として少量のメチルイソブチルカービノールやパイン油を添加し、浮遊選鉱法により、浮遊する金属微粒子と、沈殿する金属微粒子とに分離する。浮遊選鉱は、その選別原理により多油浮選法、水面浮選法、及び泡沫浮選法の３者に分類されるが、本発明では、これらのうちの泡沫浮遊選鉱法により選鉱を行う。泡沫浮遊選鉱法とは、微粉末原鉱と水の混合物に、少量の起泡剤、捕収剤などを加えて、機械的に気泡を導入し、その気泡に特定の鉱物微粒子を付着させ、空気の浮力で表面に鉱物微粒子を浮揚させて選鉱する方法である。本発明の第５工程５では、この泡沫浮遊選鉱法により、気泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子と、気泡に付着せずに沈降して沈殿する金属微粒子とに分離する。気泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子は、主に空気極層に含まれるＳｍ、Ｓｒ及びＣｏを含む金属微粒子と、燃料極層に含まれるＮｉ、Ｃｅ及びＣｏを含む金属微粒子である。一方、気泡に付着せずに沈降して沈殿する金属微粒子は、主に固体電解質層に含まれるＬａ、Ｓｒ、Ｇａ、Ｍｇ及びＣｏを含む金属微粒子である。このように、主に固体電解質層の金属微粒子が沈殿する技術的理由は、空気極層、燃料極層に比べて捕収剤による疎水性被膜形成の作用が小さいためであると推察される。
第６工程６では、第５工程５で沈殿させた金属微粒子をろ過し、この金属微粒子の沈殿物を得る。
第７工程７では、第６工程６で得られた金属微粒子の沈殿物を、濃度０．８〜４ｍｏｌ／リットル、好ましくは１．５〜２ｍｏｌ／リットルの硝酸で処理して、Ｓｍ，Ｓｒ，Ｃｏ及びＮｉを含む金属を浸出させる。第６工程６でろ過して得られた金属微粒子の沈殿物は、この第７工程７を経ることにより、第５工程５の浮遊選鉱で分別しきれなかったＳｍ，Ｓｒ，Ｃｏ及びＮｉを除去できるため、高い電解質品位で固体電解質層の金属を回収できる。硝酸の濃度を０．８〜４ｍｏｌ／リットルの範囲内に限定したのは、下限値未満では空気極層や燃料極層の一部が浸出し難く、上限値を越えると燃料極層に含まれるＮｉが酸化被膜を形成して浸出し難くなるからである。また、硝酸で処理する際の温度は、１０〜４０℃、好ましくは１５〜３０℃に設定される。硝酸で処理する際の温度が１０〜４０℃の範囲内であれば、空気極層、燃料極層を選択的に浸出させる点において好適であり、下限値未満では浸出速度が低下し、上限値を越えると固体電解質層が浸出してしまい、好ましくない。更に、第６工程で得られた金属微粒子の沈殿物を硝酸で処理すると、浮揚して浮遊する僅かな固形分が発生する。この浮遊固形分が発生するのは次の理由によるものと考えられる。第６工程で得られた金属微粒子の沈殿物を硝酸で処理すると、多孔質の燃料極層を構成する成分のうちニッケル粒は溶けるけれども、Ｃｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ2はあまり溶けない。また燃料極層中のニッケル粒は固体電解質とＣｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ2との接着剤の役割を果たしている。このニッケル粒が溶け出すと、Ｃｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ2を多く含む固形分が気泡を取込んだ状態で浮揚し、浮遊固形分となる。このＣｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ2を多く含む固形分は固体電解質層にとって不純物であるため、Ｃｅ0.8Ｓｍ0.2Ｏ2を多く含む固形分を除去することは、固体電解質層を構成する金属を高い純度で回収するためには好ましい。
第８工程８では、第７工程７の処理液から固体電解質層にとって不純物となる浮遊固形分を除去する。この浮遊固形分を除去する方法としては、網やヘラを用いて浮遊固形分をすくい取る方法や、処理液を浮遊固形分とともにオーバーフローさせる方法などが挙げられる。この浮遊固形分は、固体電解質層にとっては不純物であるけれども、空気極層や燃料極層等の他の部材の原料として活用できる。
第９工程９では、第８工程８の浮遊固形分が除去された処理液を、例えば、ろ過のような方法で固液分離することにより、Ｌａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを含む浸出残渣を得る。
第１０工程１０では、第９工程９で得られた浸出残渣を洗浄した後、乾燥させて、Ｌａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを主成分とする固形物を得る。洗浄及び乾燥は、特に限定されるものではないが、水、エタノール又はイソプロパノールで洗浄することが好ましく、乾燥は熱風乾燥にて、１２０〜１５０℃の温度で乾燥することが好ましい。
第１１工程１１では、第１０工程１０で得られた固形物を、平均粒径が０．５〜１０μｍの範囲内、好ましくは１．３μｍである微粉末に粉砕する。平均粒径が０．５〜１０μｍの範囲内にある微粉末は、固体電解質の緻密体を作製する点において好適だからである。また粉砕には、粒径分布の狭い粒子が安定して得られ、過度の粉砕を防いで粒度調整が容易である等の理由から、複数のセラミック球を用いた回転ボールミルにて粉砕することが好適である。
以上、本発明の実施の形態における第１工程１〜第１１工程１１を経ることにより、特に第１工程１において粒径７０〜１５０μｍ、好ましくは１００〜１３０μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕し、第８工程８において処理液から固体電解質層にとって不純物となる浮遊固形分を除去することにより、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルから、固体電解質層を構成する金属、即ち固体電解質層の原料となる金属を高い純度で回収することができる。
なお、以下の第１２工程１２〜第２８工程２８を経ることにより、第５工程５で浮遊した金属微粒子から、使用済みの発電セルの電解質層に含まれる金属を回収できる。第１２工程１２では、上記第５工程１５で浮遊選鉱法により泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子を、濃度０．８〜４ｍｏｌ／リットルの硝酸で処理して、Ｓｍ，Ｓｒ，Ｃｏ及びＮｉを含む金属を浸出させる。この泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子は、主に燃料極層及び空気極層の原料である金属が含まれるけれども、第５工程５で沈殿しきれなかった固体電解質層の原料である金属も多く含まれるため、固体電解質層の原料である金属も回収できる。また硝酸で処理する際の温度は１０〜４０℃、好ましくは１５〜２５℃である。
第１３工程１３では、第１２工程１２の処理液を、例えば、ろ過のような方法で固液分離することによりＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ，Ｃｏ及びＣｅを含む浸出残渣を得る。第１４工程１４では、第１３工程１３で得られた浸出残渣を濃度５〜１２ｍｏｌ／リットルの塩酸で浸出処理してＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを含む金属を浸出させる。また塩酸で処理する際の温度は６０〜８０℃に設定される。第１５工程１５では、第１４工程１４の処理液をろ過することによりＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを主として含有するろ液を得る。
第１６工程１６では、第１５工程１５で得られたろ液にアルカリを加えた後、炭酸塩を加えて沈殿を析出させる。アルカリとしては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムが挙げられる。炭酸塩としては、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムが挙げられる。アルカリを加えた後のｐＨとしては８〜１２が好ましい。第１７工程１７では、第１６工程１６で生成した沈殿を、例えば、ろ過のような固液分離を行った後、洗浄してＬａ，Ｓｒ，Ｇａ及びＭｇの酸化物と、Ｓｒの炭酸塩を得る。第１８工程１８では、第１７工程１７で得られた酸化物と炭酸塩を焼成し、ランタンガレート系酸化物とした後、平均粒径が０．５〜１０μｍの範囲内、好ましくは１．３μｍである微粉末に粉砕する。
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、先ず使用済みの発電セルを、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルで、平均粒径が４７μｍである微粉末であって、しかも粒径１０５μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕した後（第１工程１）、蒸留水７００ミリリットルに、この微粉末１００ｇを入れ、パルプ濃度が１２．５質量％になるようにスラリーを作製した（第２工程２）。このスラリーに酒石酸を添加してｐＨを３に調整し（第３工程３）、捕収剤の濃度が１．８５×１０-4ｍｏｌ／リットルとなるように、捕収剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを所定量添加した（第４工程４）。次いでこのスラリーを浮選機（太田機械製作所製：ファーレンワルド浮選試験機）にて起泡させることにより、泡に付着させて浮揚し浮遊する金属微粒子と、沈降して沈殿する金属微粒子とに分離した（浮遊選鉱法：第５工程５）。このときの撹拌機の回転速度を１３００〜１４００ｒｐｍとし、エアの送量を４００〜６００ミリリットル／分とした。次に沈殿させた金属微粒子をろ過により回収した後（第６工程６）、この沈殿物を濃度２ｍｏｌ／リットルの硝酸６００ミリリットルに入れて、室温で２時間浸出処理を行った（第７工程７）。この浸出処理で処理液に発生した浮遊固形分をヘラで取り除いた後（第８工程８）、処理液を固液分離して浸出残渣を得た（第９工程９）。更にこの浸出残渣を水で洗浄し乾燥させた後に（第１０工程１０）、回転ボールミルで粉砕して平均粒径１．３μｍの固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た（第１１工程１１）。
図１に示すように、先ず使用済みの発電セルを、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルで、平均粒径が４７μｍである微粉末であって、しかも粒径１０５μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕した後（第１工程１）、蒸留水７００ミリリットルに、この微粉末１００ｇを入れ、パルプ濃度が１２．５質量％になるようにスラリーを作製した（第２工程２）。このスラリーに酒石酸を添加してｐＨを３に調整し（第３工程３）、捕収剤の濃度が１．８５×１０-4ｍｏｌ／リットルとなるように、捕収剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを所定量添加した（第４工程４）。次いでこのスラリーを浮選機（太田機械製作所製：ファーレンワルド浮選試験機）にて起泡させることにより、泡に付着させて浮揚し浮遊する金属微粒子と、沈降して沈殿する金属微粒子とに分離した（浮遊選鉱法：第５工程５）。このときの撹拌機の回転速度を１３００〜１４００ｒｐｍとし、エアの送量を４００〜６００ミリリットル／分とした。次に沈殿させた金属微粒子をろ過により回収した後（第６工程６）、この沈殿物を濃度２ｍｏｌ／リットルの硝酸６００ミリリットルに入れて、室温で２時間浸出処理を行った（第７工程７）。この浸出処理で処理液に発生した浮遊固形分をヘラで取り除いた後（第８工程８）、処理液を固液分離して浸出残渣を得た（第９工程９）。更にこの浸出残渣を水で洗浄し乾燥させた後に（第１０工程１０）、回転ボールミルで粉砕して平均粒径１．３μｍの固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た（第１１工程１１）。
＜比較例１＞
第１工程において、使用済みの発電セルを、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルで、平均粒径が３７μｍである微粉末であって、しかも粒径６０μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕したこと以外は、実施例１と同様の方法により固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た。
第１工程において、使用済みの発電セルを、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルで、平均粒径が３７μｍである微粉末であって、しかも粒径６０μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕したこと以外は、実施例１と同様の方法により固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た。
＜比較例２＞
浸出処理で処理液に発生した浮遊固形分をヘラで取り除くという第８工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同様の方法により固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た。
浸出処理で処理液に発生した浮遊固形分をヘラで取り除くという第８工程を行わなかったこと以外は、実施例１と同様の方法により固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た。
＜比較試験１及び評価＞
実施例１と比較例１及び２の第１工程で作製された微粉末の平均粒径及び粒度分布を、マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社製のＦＲＡ９２２０）を用いて測定した。その結果を表１及び図２に示す。
実施例１と比較例１及び２の第１工程で作製された微粉末の平均粒径及び粒度分布を、マイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社製のＦＲＡ９２２０）を用いて測定した。その結果を表１及び図２に示す。
また、実施例１と比較例１及び２で得られた微粉末０．２ｇを王水で溶解した後、蒸発・乾固し、希塩酸で再溶解して不溶分を除去し、更にＩＣＰ分析装置（ジャーレルアッシュ社製：ＩＣＡＰ−８８）で電解質品位を測定した。その結果を、第８工程（浮遊固形分の除去）の有無とともに、表１に示す。
Claims (1)
- Ｓｍ，Ｓｒ及びＣｏの元素を含む空気極層と、Ｎｉ，Ｃｅ及びＳｍの元素を含む燃料極層の間に、Ｌａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏの元素を含む固体電解質層が配された積層構造を有する使用済み固体酸化物形燃料電池セルから金属を回収する方法において、
前記発電セルを粉砕して粒径７０〜１５０μｍで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末を作製する第１工程と、
前記第１工程の微粉末と水とを混合してパルプ濃度が１０〜２０質量％となるようにスラリーを作製する第２工程と、
前記第２工程で作製したスラリーに酸を添加して前記スラリーをｐＨ２〜４の範囲に調整する第３工程と、
前記第３工程でｐＨ調整したスラリーに濃度１．０〜２．２×１０-4ｍｏｌ／リットルの捕収剤を添加する第４工程と、
前記第４工程の捕収剤を添加したスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させる第５工程と、
前記第５工程で沈殿させた金属微粒子をろ過して沈殿物を得る第６工程と、
前記第６工程で得られた沈殿物を硝酸で処理してＳｍ，Ｓｒ，Ｃｏ及びＮｉを含む金属を浸出させる第７工程と、
前記第７工程の処理液から浮遊固形分を除去する第８工程と、
前記第８工程で浮遊固形分が除去された処理液を固液分離することによりＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを含む浸出残渣を得る第９工程と、
前記第９工程で得られた浸出残渣を洗浄し乾燥してＬａ，Ｓｒ，Ｇａ，Ｍｇ及びＣｏを主成分とする固形物を得る第１０工程と、
前記第１０工程で得られた固形物を微粉末に粉砕する第１１工程と
を含むことを特徴とする金属の回収方法。
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