JP2018028150A - Method for bleeding lithium ion battery scrap and method for recovering valuable metal - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for bleeding a lithium ion battery scrap and a method for recovering valuable metal capable of shortening bleeding time of the lithium ion battery scrap and thereby enhancing efficiency of a treatment of the lithium ion battery scrap in the case of deposition of the manganese when bleeding the lithium ion battery scrap.SOLUTION: There is provided a method for bleeding a lithium ion battery scrap containing at least a target metal by an acidic solution and a manganese ion and manganese dioxide exist at the same time by adding the manganese dioxide to an acidic solution with a condition that the manganese ion exists in the acidic solution. Or manganese ion and the manganese dioxide exist at the same time by adding the manganese dioxide to the acidic solution with a condition that no manganese ion exist in the acidic solution and then generating the manganese ion in the acidic solution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、リチウムイオン電池スクラップを浸出させる方法及び、有価金属の回収方法に関するものであり、特には、リチウムイオン電池スクラップに含まれる対象金属の浸出に要する時間の短縮化を図り、リチウムイオン電池スクラップの処理能率の向上に寄与することのできる技術を提案するものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for leaching lithium ion battery scrap and a method for recovering valuable metals, and in particular, to reduce the time required for leaching a target metal contained in lithium ion battery scrap, The present invention proposes a technology that can contribute to improving the processing efficiency of scrap.

各種の電子デバイスをはじめとして多くの産業分野で使用されているリチウムイオン電池は、マンガン、ニッケルおよびコバルトを含有するリチウム金属塩を正極材として用いたものであり、近年は、その使用量の増加および使用範囲の拡大に伴い、電池の製品寿命や製造過程での不良により廃棄される量が増大している状況にある。
かかる状況の下では、大量に廃棄されるリチウムイオン電池スクラップから、上記のニッケルおよびコバルト等の高価な元素を、再利用するべく比較的低コストで容易に回収することが望まれる。
Lithium ion batteries used in many industrial fields, including various electronic devices, use lithium metal salts containing manganese, nickel, and cobalt as cathode materials, and in recent years, the amount of use has increased. With the expansion of the range of use, the amount discarded due to the product life of the battery and defects in the manufacturing process is increasing.
Under such circumstances, it is desirable to easily recover the above-described expensive elements such as nickel and cobalt from lithium ion battery scraps that are discarded in large quantities at a relatively low cost for reuse.

有価金属の回収のためにリチウムイオン電池スクラップを処理するには、はじめに、たとえば、所要に応じて焙焼、破砕および篩別等の各工程を経て得られた粉状ないし粒状のリチウムイオン電池スクラップを、過酸化水素水を用いて酸浸出し、そこに含まれ得るリチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、銅、アルミニウム等を溶液中に溶解させて浸出後液を得る。
次いで、その浸出後液に対して溶媒抽出法を実施して、各金属元素を順次に分離させる。ここでは、まず鉄およびアルミニウムを回収し、続いてマンガンおよび銅、そしてコバルト、その後にニッケルを回収して、最後に水相にリチウムを残すことで、各有価金属を回収することができる。
In order to process lithium ion battery scrap for recovering valuable metals, first, for example, powdery or granular lithium ion battery scrap obtained through various processes such as roasting, crushing and sieving as required. Is leached with aqueous hydrogen peroxide, and lithium, nickel, cobalt, manganese, iron, copper, aluminum, and the like that can be contained therein are dissolved in the solution to obtain a solution after leaching.
Next, a solvent extraction method is performed on the leached solution to sequentially separate each metal element. Here, each valuable metal can be recovered by first recovering iron and aluminum, subsequently recovering manganese and copper, then cobalt, then nickel, and finally leaving lithium in the aqueous phase.

なお、リチウムイオン電池などの二次電池から有価金属を回収する方法として、特許文献1および2にはそれぞれ、「Co,Ni,Mn含有リチウム電池滓からの有価金属回収方法」および「廃二次電池からの金属の回収方法」が開示されている。   As methods for recovering valuable metals from a secondary battery such as a lithium ion battery, Patent Documents 1 and 2 disclose “a valuable metal recovery method from a Co, Ni, Mn-containing lithium battery case” and “waste secondary battery”, respectively. "A method for recovering metal from a battery" is disclosed.

特開2009−193778号公報JP 2009-193778 A 特開2005−149889号公報JP 2005-149889 A

ところで、特許文献1及び2に記載されたようなリチウムイオン電池スクラップの処理方法ないし有価金属回収方法では、リチウムイオン電池スクラップに含まれるニッケルやコバルト等の浸出対象の金属を酸浸出しているが、ここでは、対象金属以外の、マンガン等の金属もまた浸出することになる。この場合、浸出後液に含まれるマンガン等の金属を溶媒抽出するために工数が増大してコストが嵩む他、溶媒抽出後の回収される当該金属の形態によっては、それをそのまま再利用できず、更なる処理が必要になるという問題がある。   By the way, in the processing method of lithium ion battery scrap or the valuable metal recovery method as described in Patent Documents 1 and 2, the metal to be leached such as nickel and cobalt contained in the lithium ion battery scrap is acid leached. Here, metals such as manganese other than the target metal are also leached out. In this case, man-hours for extracting metals such as manganese contained in the solution after leaching are increased and the cost is increased, and depending on the form of the metal recovered after the solvent extraction, it cannot be reused as it is. There is a problem that further processing is required.

これに対し、発明者は、リチウムイオン電池スクラップを浸出させる際に、リチウムやコバルト、ニッケルは浸出させる一方で、マンガンは一旦浸出した後に二酸化マンガンとして析出させることができることを見出した。このようにマンガンを二酸化マンガンとして析出させる場合は、その二酸化マンガンを固液分離等により浸出後液から分離させることにより、浸出後液中のマンガンを予め減少ないし除去できるので、その後の回収工程でのマンガンの溶媒抽出等に要するコストを低減することができる。   In contrast, the inventor has found that when lithium ion battery scrap is leached, lithium, cobalt, and nickel are leached, while manganese is once leached and then precipitated as manganese dioxide. When manganese is precipitated as manganese dioxide in this way, manganese in the liquid after leaching can be reduced or removed in advance by separating the manganese dioxide from the liquid after leaching by solid-liquid separation or the like. The cost required for solvent extraction of manganese can be reduced.

しかるに、このようにリチウムイオン電池スクラップを浸出させる際にマンガンを分離回収するに当っては、マンガンを二酸化マンガンとして析出させるまでに比較的長い時間を要することから、リチウムイオン電池スクラップの処理能率の低下を余儀なくされる。   However, when separating and recovering manganese when leaching lithium ion battery scrap in this manner, it takes a relatively long time to deposit manganese as manganese dioxide. Forced to decline.

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、リチウムイオン電池スクラップを浸出させる際にマンガンを析出させる場合の、リチウムイオン電池スクラップの浸出時間を短縮化させ、それにより、リチウムイオン電池スクラップの処理の能率を向上させることのできるリチウムイオン電池スクラップの浸出方法及び、有価金属の回収方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve such problems of the prior art. The object of the present invention is to provide lithium ions when manganese is deposited when leaching lithium ion battery scraps. An object of the present invention is to provide a method for leaching lithium ion battery scrap and a method for recovering valuable metals that can shorten the leaching time of the battery scrap and thereby improve the efficiency of processing the lithium ion battery scrap.

発明者は、リチウムイオン電池スクラップを酸性溶液で浸出する際の、各元素の浸出態様について鋭意検討した結果、酸性溶液中に添加したリチウムイオン電池スクラップ中のマンガンが溶解してマンガンイオンとなり、これがリチウムイオン電池スクラップ中の対象金属と接触することによって、上記のマンガンイオンは二酸化マンガンとなって析出するとともに、対象金属の浸出を促進させることを見出した。そして、このときに別途、二酸化マンガンを酸性溶液中に添加すると、その添加した二酸化マンガンが核となることにより、酸性溶液中のマンガンイオンが二酸化マンガンとなる析出反応が進むとの新たな知見を得た。   As a result of intensive studies on the leaching mode of each element when the lithium ion battery scrap is leached with an acidic solution, the manganese in the lithium ion battery scrap added to the acidic solution is dissolved into manganese ions. It has been found that by contacting the target metal in the lithium ion battery scrap, the manganese ions are precipitated as manganese dioxide and promote the leaching of the target metal. In addition, when manganese dioxide is added to the acidic solution separately at this time, the added manganese dioxide becomes a nucleus, and a new finding that the precipitation reaction in which the manganese ions in the acidic solution become manganese dioxide proceeds. Obtained.

このことから、酸性溶液中に二酸化マンガンを、適切な時期で添加することにより、酸性溶液中のマンガンイオンが二酸化マンガンとなる析出反応、及び、それに伴う対象金属の浸出が促進されて、リチウムイオン電池スクラップの浸出時間を有効に短縮できると考えた。   From this, by adding manganese dioxide to the acidic solution at an appropriate time, the precipitation reaction in which the manganese ions in the acidic solution become manganese dioxide, and the accompanying leaching of the target metal, are promoted, and lithium ions We thought that the leaching time of battery scrap could be shortened effectively.

かかる知見の下、この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法は、少なくとも対象金属を含むリチウムイオン電池スクラップを、酸性溶液にて浸出させる方法であって、前記酸性溶液にマンガンイオンが存在する状態で、該酸性溶液に二酸化マンガンを添加することにより、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを同時に存在させることにある。   Under such knowledge, the lithium ion battery scrap leaching method of the present invention is a method of leaching lithium ion battery scrap containing at least the target metal in an acidic solution, and in the state where manganese ions are present in the acidic solution. In addition, manganese ion and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution by adding manganese dioxide to the acidic solution.

ここで、この発明では、酸性溶液への二酸化マンガンの添加に先立ち、前記酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加すること、マンガンをさらに含む前記リチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成して存在させることが好ましい。   Here, in the present invention, prior to addition of manganese dioxide to the acidic solution, adding a solution containing manganese ions to the acidic solution, leaching manganese from the lithium ion battery scrap further containing manganese, and / or Alternatively, it is preferable that manganese ions are generated and present in the acidic solution by adding a material containing manganese to the acidic solution and leaching manganese from the material.

またここで、酸性溶液への二酸化マンガンの添加に先立ち、マンガンをさらに含む前記リチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成して存在させる場合は、該マンガンの浸出に当り、酸性溶液に過酸化水素水を添加することが好ましい。   Here, prior to addition of manganese dioxide to the acidic solution, leaching manganese from the lithium ion battery scrap further containing manganese, and / or adding a material containing manganese to the acidic solution from the material When manganese ions are produced and present in the acidic solution by leaching manganese, it is preferable to add hydrogen peroxide to the acidic solution when leaching the manganese.

また、この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法は、少なくとも対象金属を含むリチウムイオン電池スクラップを、酸性溶液にて浸出させる方法であって、前記酸性溶液にマンガンイオンが存在しない状態で、該酸性溶液に二酸化マンガンを添加し、その後、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成することにより、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを同時に存在させることにある。   Further, the leaching method of lithium ion battery scrap of the present invention is a method of leaching lithium ion battery scrap containing at least a target metal with an acidic solution, wherein the acidic solution is free from manganese ions in the acidic solution. Manganese dioxide is added to the solution, and then manganese ions are generated in the acidic solution, whereby manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution.

ここで、酸性溶液への二酸化マンガンの添加後、前記酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加すること、マンガンをさらに含むリチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成することが好ましい。   Here, after addition of manganese dioxide to the acidic solution, adding a solution containing manganese ions to the acidic solution, leaching manganese from lithium ion battery scrap further containing manganese, and / or to the acidic solution It is preferable to generate manganese ions in the acidic solution by adding a material containing manganese and leaching manganese from the material.

またここで、酸性溶液への二酸化マンガンの添加後、マンガンをさらに含む前記リチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを存在させる場合は、該マンガンの浸出に当り、酸性溶液に過酸化水素水を添加することが好ましい。   Also, here, after adding manganese dioxide to the acidic solution, leaching manganese from the lithium ion battery scrap further containing manganese, and / or adding a material containing manganese to the acidic solution, In the case where manganese ions are present in the acidic solution by leaching, it is preferable to add hydrogen peroxide to the acidic solution when leaching the manganese.

上述したいずれかの浸出方法では、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを同時に存在させた後、酸性溶液中のマンガンイオンの濃度が低下し、または該マンガンイオンが消滅した際に、前記酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加すること、マンガンをさらに含むリチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成することが好ましい。
なお、前記マンガンを含む材料は、二酸化マンガンとすることができる。
In any of the leaching methods described above, when the manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution, the concentration of the manganese ions in the acidic solution decreases, or when the manganese ions disappear, the acidic solution Adding a solution containing manganese ions to a lithium ion battery scrap further containing manganese and / or adding a material containing manganese to the acidic solution to leach manganese from the material Thus, it is preferable to produce manganese ions in the acidic solution.
The material containing manganese can be manganese dioxide.

上記の浸出方法で、それ以後に酸性溶液中にさらなるマンガンイオンが生成されない場合は、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンが同時に存在する状態で、酸性溶液中に過酸化水素水が存在しないものとすることが好適である。
また、以後、酸性溶液中にさらなるマンガンイオンが生成されない場合は、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンが同時に存在する状態で、酸性溶液中のマンガンイオンが、少なくとも対象金属の浸出に必要な量で存在することが好ましい。
In the above leaching method, if no further manganese ions are formed in the acidic solution thereafter, manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution, and no hydrogen peroxide solution is present in the acidic solution. Is preferable.
Thereafter, when no further manganese ions are generated in the acidic solution, manganese ions and manganese dioxide are present in the acidic solution at the same time, and at least the amount of manganese ions in the acidic solution is necessary for leaching of the target metal. Is preferably present.

対象金属が浸出した後は、その浸出後液から、二酸化マンガンを含む浸出残渣を分離して回収することができる。
また、酸性溶液に添加する前記二酸化マンガンとして、少なくとも対象金属とマンガンとを含むリチウムイオン電池スクラップを浸出させて得られる浸出残渣を用いることができる。
After the target metal is leached, the leaching residue containing manganese dioxide can be separated and recovered from the liquid after leaching.
Further, as the manganese dioxide added to the acidic solution, a leaching residue obtained by leaching lithium ion battery scrap containing at least the target metal and manganese can be used.

前記対象金属は、ニッケルおよびコバルトのうちの一種以上とすることができる。
またこの発明の有価金属の回収方法は、上述したいずれかのリチウムイオン電池スクラップの浸出方法により得られた浸出後液から、ニッケルおよび/またはコバルトを回収することにある。
The target metal may be one or more of nickel and cobalt.
The valuable metal recovery method of the present invention is to recover nickel and / or cobalt from the leached solution obtained by any of the above-described lithium ion battery scrap leaching methods.

この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法によれば、酸性溶液に二酸化マンガンを添加し、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを、いずれが先に存在するかを問わず同時に存在させることにより、酸性溶液中のマンガンイオンが二酸化マンガンとなる反応が促進し、それに伴って、酸性溶液中への対象金属の浸出もまた促進することになるので、対象金属の浸出時間を短縮化させることができる。
それにより、リチウムイオン電池スクラップの処理の能率を向上させることができる。
According to the leaching method of lithium ion battery scrap of the present invention, manganese dioxide is added to the acidic solution, and manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution regardless of which one is present first, The reaction in which the manganese ions in the acidic solution become manganese dioxide is promoted, and accordingly, the leaching of the target metal into the acidic solution is also promoted, so that the leaching time of the target metal can be shortened. .
Thereby, the efficiency of processing of lithium ion battery scrap can be improved.

この発明の浸出方法の一の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the leaching method of this invention. この発明の浸出方法の他の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows other embodiment of the leaching method of this invention. この発明の浸出方法を用いることができる有価金属の回収方法の一例を概略的に示す工程図である。It is process drawing which shows roughly an example of the recovery method of a valuable metal which can use the leaching method of this invention. この発明の浸出方法を用いることができる有価金属の回収方法の他の例を概略的に示す工程図である。It is process drawing which shows roughly the other example of the recovery method of a valuable metal which can use the leaching method of this invention. 比較例における浸出時間の経過に伴う各金属の浸出率の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the leaching rate of each metal accompanying progress of leaching time in a comparative example. 発明例における浸出時間の経過に伴う各金属の浸出率の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the leaching rate of each metal with progress of leaching time in the example of an invention.

以下に、この発明の実施の形態について詳細に例示説明する。
この発明の一の実施形態に係るリチウムイオン電池スクラップの浸出方法は、少なくとも対象金属を含むリチウムイオン電池のスクラップを、酸性溶液にて浸出させる方法である。ここで、リチウムイオン電池のスクラップを添加する酸性溶液中にマンガンイオンが存在すると、そのマンガンイオンと対象金属とが接触することで、それらの酸化還元反応に基き、対象金属の浸出が促進するとともに、当該マンガンイオンが析出して二酸化マンガンとして沈殿する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The method for leaching lithium ion battery scrap according to one embodiment of the present invention is a method for leaching lithium ion battery scrap containing at least a target metal with an acidic solution. Here, when manganese ions are present in the acidic solution to which the scrap of the lithium ion battery is added, the manganese ions and the target metal come into contact with each other, and the leaching of the target metal is promoted based on their oxidation-reduction reaction. The manganese ions are precipitated as manganese dioxide.

このような対象金属の浸出促進を伴うマンガンイオンの析出反応を短い時間で行わせるため、この実施形態では、酸性溶液中に別途、二酸化マンガンを添加し、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンとが同時に存在する状態とする。これによれば、添加した二酸化マンガンにより、酸性溶液中のマンガンイオンが、対象金属の浸出を伴って二酸化マンガンとなる反応が大きく促進する。その結果として、対象金属の浸出時間を短縮することができる。以下に具体的に述べる。   In order to allow the precipitation reaction of manganese ions accompanying the leaching promotion of the target metal to be performed in a short time, in this embodiment, manganese dioxide is separately added to the acidic solution, and manganese ions and manganese dioxide are added to the acidic solution. Are present at the same time. According to this, the added manganese dioxide greatly accelerates the reaction in which the manganese ions in the acidic solution become manganese dioxide with the leaching of the target metal. As a result, the leaching time of the target metal can be shortened. The details will be described below.

(リチウムイオン電池スクラップ)
この発明で対象とするリチウムイオン電池スクラップは、電池製品の寿命や製造不良またはその他の理由によって廃棄された、いわゆる電池滓、アルミニウム箔付き正極材もしくは正極活物質、または、これらのうちの少なくとも一種、あるいは、たとえば、電池滓等を、必要に応じて、後述するように焙焼し、化学処理し、破砕し、および/もしくは篩別したもの等とすることができる。但し、リチウムイオン電池スクラップの種類等によっては、このような焙焼や化学処理、破砕、篩別は必ずしも必要ではない。
(Lithium ion battery scrap)
The lithium ion battery scrap targeted in the present invention is a so-called battery container, a positive electrode material with an aluminum foil or a positive electrode active material, or at least one of these, discarded due to the life of the battery product, manufacturing defects or other reasons Alternatively, for example, a battery case or the like can be roasted, chemically treated, crushed, and / or sieved, as described later, as necessary. However, such roasting, chemical treatment, crushing, and sieving are not necessarily required depending on the type of lithium ion battery scrap.

なおここで、たとえば、リチウムイオン電池スクラップが電池滓である場合、このリチウムイオン電池スクラップには一般に、正極活物質を構成するリチウム、ニッケル、コバルト、マンガンのうちの一種の元素からなる単独金属酸化物および/または、二種以上の元素からなる複合金属酸化物の他、アルミニウム、銅、鉄等が含まれることがある。
あるいは、正極活物質である場合、そのスクラップには一般に、上記の単独金属酸化物および/または複合金属酸化物が含まれ得る。また、アルミニウム箔付き正極材の場合は、当該単独金属酸化物および/または複合金属酸化物に加えて、さらにアルミニウムが含まれることがある。
この発明の浸出方法で浸出の対象とする対象金属は、リチウムイオン電池スクラップに含まれ得る上記の金属のうち、少なくとも、コバルト及び/又はニッケルとすることができ、好ましくはコバルト及びニッケルとする。
Here, for example, when the lithium ion battery scrap is a battery case, this lithium ion battery scrap is generally a single metal oxide composed of one element of lithium, nickel, cobalt, and manganese constituting the positive electrode active material. Aluminum, copper, iron, and the like may be included in addition to a composite metal oxide composed of a material and / or two or more elements.
Alternatively, in the case of a positive electrode active material, the scrap can generally include the above single metal oxide and / or composite metal oxide. Moreover, in the case of the positive electrode material with an aluminum foil, aluminum may be further contained in addition to the single metal oxide and / or the composite metal oxide.
The target metal to be leached by the leaching method of the present invention can be at least cobalt and / or nickel, preferably cobalt and nickel, among the above metals that can be included in the lithium ion battery scrap.

(スクラップの浸出方法)
上述したような粉状ないし粒状のリチウムイオン電池スクラップを、硫酸等の酸性溶液に添加して浸出させるに当り、この実施形態では、酸性溶液中に二酸化マンガンを添加し、酸性溶液中にマンガンイオンと、添加する二酸化マンガンとを同時に存在させる。
酸性溶液中のマンガンイオンは、リチウムイオン電池スクラップに含まれる対象金属との酸化還元反応により、対象金属の浸出を促進させつつ、自身は二酸化マンガンの結晶として析出する。このようなマンガンイオンの析出反応において、酸性溶液中に二酸化マンガンを添加すると、添加した二酸化マンガンは結晶核となって、その析出反応を促進させる。それにより、対象金属の浸出も大きく促進されて、対象金属の多くを短時間で浸出させることができる。
(Scrap leaching method)
When the powdered or granular lithium ion battery scrap as described above is added to an acidic solution such as sulfuric acid and leached, in this embodiment, manganese dioxide is added to the acidic solution, and manganese ions are added to the acidic solution. And manganese dioxide to be added are present simultaneously.
Manganese ions in the acidic solution themselves precipitate as manganese dioxide crystals while promoting leaching of the target metal by an oxidation-reduction reaction with the target metal contained in the lithium ion battery scrap. In such a precipitation reaction of manganese ions, when manganese dioxide is added to the acidic solution, the added manganese dioxide becomes a crystal nucleus and promotes the precipitation reaction. Thereby, the leaching of the target metal is greatly promoted, and most of the target metal can be leached in a short time.

酸性溶液中に、添加する二酸化マンガンとマンガンイオンとが同時に存在する状態とするには具体的に、図1及び2に示す二つの場合に分けることができる。すなわち、図1は、上記の酸性溶液に既にマンガンイオンが存在し、その状態で二酸化マンガンを添加する場合を示し、また、図2は、酸性溶液にマンガンイオンが存在しない状態で二酸化マンガンを添加し、その後に、酸性溶液中にマンガンイオンを生成する場合を示す。なお、リチウムイオン電池スクラップはどの段階で酸性溶液に添加してもよいが、マンガンイオンの上記の析出反応が生じる前または、その反応中に添加することが、リチウムイオン電池スクラップ中の対象金属の浸出促進の観点から有効である。   Specifically, in order to make the added manganese dioxide and manganese ions exist in the acidic solution at the same time, it can be divided into two cases shown in FIGS. That is, FIG. 1 shows the case where manganese ions are already present in the above acidic solution and manganese dioxide is added in that state, and FIG. 2 shows the addition of manganese dioxide in the absence of manganese ions in the acidic solution. Then, the case where manganese ions are generated in the acidic solution is shown. The lithium ion battery scrap may be added to the acidic solution at any stage, but it may be added before or during the above precipitation reaction of manganese ions. It is effective from the viewpoint of promoting leaching.

図1に示す場合(酸性溶液にマンガンイオンが存在する状態で二酸化マンガンを添加する場合)は、酸性溶液にマンガンイオンを予め存在させるため、二酸化マンガンの添加に先立って、酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加する作業、リチウムイオン電池スクラップが対象金属の他にさらにマンガンを含む場合に酸性溶液にリチウムイオン電池スクラップを添加してそのマンガンを浸出させる作業、酸性溶液にマンガンを含む材料を添加してその材料中のマンガンを浸出させる作業のうちの少なくとも一つの作業を行うことにより、二酸化マンガンの添加前に酸性溶液中にマンガンイオンを生成することができる。   In the case shown in FIG. 1 (when manganese dioxide is added in a state where manganese ions are present in the acidic solution), manganese ions are previously present in the acidic solution, so that manganese ions are added to the acidic solution prior to the addition of manganese dioxide. Adding lithium-containing battery scraps to the acidic solution when lithium-ion battery scrap contains manganese in addition to the target metal, and leaching the manganese into the acidic solution, adding manganese-containing materials to the acidic solution By performing at least one of the operations for leaching manganese in the material, manganese ions can be generated in the acidic solution before the addition of manganese dioxide.

一方、図2に示す場合(酸性溶液にマンガンイオンが存在しない状態で二酸化マンガンを添加し、その後に酸性溶液中にマンガンイオンを生成する場合)は、二酸化マンガンの添加後に酸性溶液にマンガンイオンを存在させるため、二酸化マンガンを添加した後、酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加する作業、リチウムイオン電池スクラップが対象金属の他にさらにマンガンを含む場合に酸性溶液にリチウムイオン電池スクラップを添加してそのマンガンを浸出させる作業、酸性溶液にマンガンを含む材料を添加してその材料中のマンガンを浸出させる作業のうちの少なくとも一つの作業を行うことにより、二酸化マンガンの添加後に酸性溶液中にマンガンイオンを生成することができる。
つまり、図1及び2に示すいずれの場合にあっても、上記の三つの作業のうちの少なくとも一つを採用することで、酸性溶液中にマンガンイオンを生成して存在させることができる。
On the other hand, in the case shown in FIG. 2 (when manganese dioxide is added in a state where manganese ions are not present in the acidic solution and then manganese ions are generated in the acidic solution), manganese ions are added to the acidic solution after the addition of manganese dioxide. In order to make it exist, after adding manganese dioxide, work to add a solution containing manganese ions to the acidic solution, and when the lithium ion battery scrap further contains manganese in addition to the target metal, add the lithium ion battery scrap to the acidic solution The manganese solution is added to the acidic solution after the addition of manganese dioxide by performing at least one of the operation of leaching the manganese and adding the material containing manganese to the acidic solution and leaching the manganese in the material. Ions can be generated.
That is, in any case shown in FIGS. 1 and 2, manganese ions can be generated and exist in the acidic solution by employing at least one of the above three operations.

このうち、リチウムイオン電池スクラップに含まれるマンガンを浸出させる作業、及び、酸性溶液にマンガンを含む材料を添加する作業では、酸性溶液に過酸化水素水を添加して、そのマンガンの浸出を促進させることが有効である。それにより、酸性溶液中へのマンガンイオンの生成を短時間で行うことができる。なお、ここでいう「マンガンを含む材料」は、マンガンの単体及び/又は、マンガンの酸化物、塩化物、硫化物、水酸化物もしくは炭酸塩その他の化合物が含まれる材料を意味し、二酸化マンガンであってもよい。   Of these, in the work of leaching manganese contained in lithium-ion battery scrap and the work of adding materials containing manganese to the acidic solution, hydrogen peroxide is added to the acidic solution to promote the leaching of manganese. It is effective. Thereby, the production | generation of the manganese ion in an acidic solution can be performed in a short time. As used herein, “material containing manganese” means a material containing manganese alone and / or manganese oxide, chloride, sulfide, hydroxide, carbonate or other compounds. It may be.

一方、過酸化水素水は、酸性溶液中に添加または生成される二酸化マンガンと反応して、二酸化マンガンの浸出をも引き起こす場合がある。そのため、過酸化水素水を添加する場合は、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンとが同時に存在する状態となって、酸性溶液中にさらなるマンガンイオンが生成されない場合で、この浸出工程の全体を通じて最も高くなったときのマンガンイオンの濃度が、対象金属の浸出に必要な量となるように、過酸化水素水の量を調整することが望ましい。このようなときに酸性溶液中に過酸化水素水が存在すると、二酸化マンガンまでもが、過酸化水素水で浸出されてしまうことがあり、それによって、添加する二酸化マンガンで促進されるマンガンイオンの析出反応が、所期したほどの短時間で進まないおそれがあるからである。   On the other hand, hydrogen peroxide solution may react with manganese dioxide added or generated in an acidic solution to cause leaching of manganese dioxide. Therefore, when hydrogen peroxide is added, manganese ions and manganese dioxide are present simultaneously in the acidic solution, and no further manganese ions are generated in the acidic solution. It is desirable to adjust the amount of the hydrogen peroxide solution so that the manganese ion concentration at the highest level is the amount necessary for the leaching of the target metal. If hydrogen peroxide solution is present in the acidic solution at this time, even manganese dioxide may be leached with hydrogen peroxide solution, thereby increasing the manganese ions promoted by the added manganese dioxide. This is because the precipitation reaction may not proceed in a short time as expected.

このような観点から、過酸化水素水を用いる場合は、酸性溶液中の過酸化水素水が消失した後に、二酸化マンガンを添加することが好ましい。実際には、酸性溶液中に過酸化水素水を添加してから若干の時間をおいた後、酸性溶液中のマンガンが浸出するとともに過酸化水素水が十分に消費されて酸性溶液中の酸化還元電位(ORP)が安定して時点で、酸性溶液に二酸化マンガンを添加することができる。たとえば、過酸化水素水を添加してから0時間〜12時間、好ましくは0.5時間〜1時間が経過した後に、二酸化マンガンを添加することができる。   From such a viewpoint, when hydrogen peroxide solution is used, it is preferable to add manganese dioxide after the hydrogen peroxide solution in the acidic solution disappears. Actually, after adding a certain amount of time after adding hydrogen peroxide solution to the acidic solution, manganese in the acidic solution is leached and the hydrogen peroxide solution is sufficiently consumed, so that the oxidation and reduction in the acidic solution is performed. When the potential (ORP) is stable, manganese dioxide can be added to the acidic solution. For example, manganese dioxide can be added after 0 hours to 12 hours, preferably 0.5 hours to 1 hour have elapsed since the addition of hydrogen peroxide.

なお、酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加する作業では、添加するマンガンイオンを含む溶液は、マンガンを浸出させた硫酸溶液等とすることができ、マンガンイオンが含まれるものであれば特に制限はない。   In addition, in the operation of adding a solution containing manganese ions to the acidic solution, the solution containing manganese ions to be added can be a sulfuric acid solution or the like in which manganese is leached. There is no.

上述したようにして、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンとが同時に存在する状態とした後、酸性溶液中にそれ以後にさらなるマンガンイオンが生成されないとき、つまりこの浸出工程の全体を通じて最もマンガンイオンの濃度が高いときであって、マンガンイオンと二酸化マンガンとが同時に存在するときには、酸性溶液中のマンガンイオンは、少なくとも対象金属の浸出に必要な量で存在することが好ましい。
このようなマンガンイオンの量は、最終的に浸出させようとする対象金属の目標浸出率により異なる。マンガンイオンの、対象金属の浸出に必要な量は、たとえば、目標浸出率が90%以上である場合、浸出工程の全体を通じて最も濃度が高いときの、マンガンイオンの量と、溶け残っている対象金属の量からスクラップに含まれる対象金属の10%を除いた量とのモル数が等しくなる量とすることができる。
対象金属の浸出が完了した際に、酸性溶液中のマンガンイオンが全て二酸化マンガンとなっていることが、後述する後工程で浸出後液からマンガンを回収するに要する工数やコストを削減できる点で好ましい。
As described above, when manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution, when no further manganese ions are subsequently formed in the acidic solution, that is, most manganese ions throughout the leaching process. When manganese ions and manganese dioxide are present at the same time, it is preferable that manganese ions in the acidic solution be present in an amount necessary for leaching of the target metal.
The amount of such manganese ions varies depending on the target leaching rate of the target metal to be finally leached. The amount of manganese ions required for leaching the target metal is, for example, when the target leaching rate is 90% or more, the amount of manganese ions at the highest concentration throughout the leaching process, and the undissolved target. It can be set to an amount in which the number of moles is equal to the amount obtained by removing 10% of the target metal contained in the scrap from the amount of metal.
When the leaching of the target metal is completed, the manganese ions in the acidic solution are all manganese dioxide, which can reduce the man-hours and costs required to recover manganese from the leached solution in a later step described later. preferable.

添加する二酸化マンガンは、酸性溶液中のマンガンイオンが二酸化マンガンの結晶となって析出する反応で、その結晶核として作用する。そのため、二酸化マンガンの添加量はそれほど重要ではないが、たとえば、二酸化マンガンは、リチウムイオン電池スクラップに対して質量比で10%〜100%の範囲の量で添加することが可能である。二酸化マンガンの添加量が多いと、その後にろ過等により回収する手間が増大し、この一方で、添加量が少ないと、効果が十分に発揮されない可能性がある。   Manganese dioxide to be added acts as a crystal nucleus in a reaction in which manganese ions in the acidic solution are precipitated as manganese dioxide crystals. Therefore, although the addition amount of manganese dioxide is not so important, for example, manganese dioxide can be added in an amount ranging from 10% to 100% by mass ratio with respect to the lithium ion battery scrap. If the added amount of manganese dioxide is large, the time and effort for subsequent collection by filtration or the like will increase. On the other hand, if the added amount is small, the effect may not be sufficiently exhibited.

なお、酸性溶液に添加する二酸化マンガンは、たとえば、硫酸コバルト、硫酸ニッケル等の他の材質が付随していてもよい。すなわち、酸性溶液に添加する添加物に、少なくとも二酸化マンガンが含まれていれば、上述したように酸性溶液中のマンガンイオンの反応を促進させることができる。   The manganese dioxide added to the acidic solution may be accompanied by other materials such as cobalt sulfate and nickel sulfate. That is, if the additive added to the acidic solution contains at least manganese dioxide, the reaction of manganese ions in the acidic solution can be promoted as described above.

なお、酸性溶液中に二酸化マンガンとマンガンイオンとが同時に存在する状態とした後は、必要に応じて、20℃〜80℃の温度の下、酸性溶液を撹拌速度0rpm〜750rpmで撹拌することができる。   In addition, after setting it as the state in which manganese dioxide and manganese ion exist simultaneously in an acidic solution, an acidic solution can be stirred at a stirring speed of 0 rpm to 750 rpm at a temperature of 20 ° C. to 80 ° C., if necessary. it can.

酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンとが同時に存在する状態となった後、対象金属が十分に浸出される前に、対象金属の浸出を促進させるに必要な酸性溶液中のマンガンイオンが低下し、または、酸性溶液中のマンガンイオンが消滅した場合は、酸性溶液中にマンガンイオンを増加させるため、酸性溶液へのマンガンイオンを含む溶液の添加、リチウムイオン電池スクラップ中のマンガンの浸出、及び/又は、酸性溶液中へのマンガンを含む材料の添加を行うことができる。それにより、対象金属の浸出が完了するまでの間にわたって、マンガンイオンの析出反応を維持することができる。   After the manganese ions and manganese dioxide exist in the acidic solution at the same time, the manganese ions in the acidic solution required to promote the leaching of the target metal are reduced before the target metal is sufficiently leached. Or if manganese ions in the acidic solution disappear, the manganese ions are increased in the acidic solution, so the addition of the solution containing manganese ions to the acidic solution, the leaching of manganese in the lithium ion battery scrap, and / or Alternatively, a material containing manganese can be added to the acidic solution. Thereby, the precipitation reaction of manganese ions can be maintained until the leaching of the target metal is completed.

ところで、この浸出方法で浸出の対象とする対象金属は、先にも述べたように、ニッケル及びコバルトのうちの一種以上とすることができる。これらの対象金属は、それよりも酸化還元平衡電位が低く先に浸出するマンガンの金属イオンと接触することにより、酸性溶液中での浸出が有効に促進されることになる。
マンガンは、異なる酸化数をとりうる金属であることから、上記の対象金属を有効に溶解させることができ、また、自らは酸化して酸化物として沈殿することができる。
By the way, the target metal to be leached by this leaching method can be one or more of nickel and cobalt as described above. When these target metals come into contact with the metal ions of manganese that have a lower redox equilibrium potential and are leached first, leaching in an acidic solution is effectively promoted.
Since manganese is a metal that can take different oxidation numbers, the above target metal can be dissolved effectively, and it can be oxidized and precipitated as an oxide.

このようにして対象金属を浸出させた後は、たとえば、固液分離等により、得られた浸出後液と浸出残渣を分離することができる。
ここでは、浸出残渣に、添加した二酸化マンガンや、酸性溶液中のマンガンイオンが対象金属と接触して沈殿した二酸化マンガンが含まれることから、この浸出残渣を回収することが好ましい。さらに、この浸出残渣を、上述したような酸性溶液へ添加する二酸化マンガンとして用いることが、二酸化マンガンの再利用によるコスト削減等の観点からより一層好ましい。
After leaching the target metal in this manner, the obtained post-leaching liquid and leaching residue can be separated by, for example, solid-liquid separation.
Here, since the leaching residue includes added manganese dioxide and manganese dioxide precipitated by contact of manganese ions in the acidic solution with the target metal, it is preferable to collect the leaching residue. Furthermore, it is more preferable to use this leaching residue as manganese dioxide added to the acidic solution as described above from the viewpoint of cost reduction by reusing manganese dioxide.

以上に述べたような浸出方法は、リチウムイオン電池スクラップからの有価金属の回収方法に用いることが可能である。
この回収方法では、図3、4に例示するように、リチウムイオン電池スクラップを浸出させる浸出工程と、浸出工程で得られた浸出後液から対象金属等を回収する回収工程とを順次に行う。なお、浸出工程に先立って、焙焼工程、篩別工程等を行うことも可能であるが、これらの焙焼工程、篩別工程は必ずしも実施することを要しない。以下に各工程について説明する。
The leaching method as described above can be used for a method for recovering valuable metals from lithium ion battery scrap.
In this recovery method, as illustrated in FIGS. 3 and 4, a leaching step for leaching lithium ion battery scrap and a recovery step for recovering the target metal and the like from the leached solution obtained in the leaching step are sequentially performed. In addition, prior to the leaching step, a roasting step, a sieving step, and the like can be performed, but these roasting step and sieving step are not necessarily performed. Each step will be described below.

(焙焼工程)
廃棄等されたリチウムイオン電池スクラップは、必要に応じて、既に公知の方法により焙焼することができる。これにより、スクラップに含まれる不要な物質を分解、燃焼もしくは揮発させることができる。焙焼を行う加熱炉としては、固定床炉、電気炉、重油炉、キルン炉、ストーカー炉、流動床炉等を用いることができる。
(Roasting process)
The discarded lithium ion battery scrap can be roasted by a known method if necessary. Thereby, the unnecessary substance contained in the scrap can be decomposed, burned or volatilized. As a heating furnace for performing roasting, a fixed bed furnace, an electric furnace, a heavy oil furnace, a kiln furnace, a stalker furnace, a fluidized bed furnace, or the like can be used.

なお、このような焙焼とともに所要の化学処理を施すことが可能であり、そして、一軸破砕機や二軸破砕機等を用いてスクラップを破砕することで適当な大きさに調整した後、下記の篩別工程を実施することができる。   In addition, it is possible to perform the required chemical treatment together with such roasting, and after adjusting to an appropriate size by crushing scrap using a uniaxial crusher or a biaxial crusher, etc., the following The sieving step can be carried out.

(篩別工程)
この篩別工程では、上述したように破砕した後のスクラップを篩別することで、アルミニウム等の一部を取り除くことができる。効果的に篩別するには、事前にスクラップに対して上述した熱処理や化学処理を施しておくことが望ましい。
この篩別は必須ではないものの、篩別を行わない場合は、浸出工程における酸浸出や中和での試薬の使用量が増加することがある。
(Sieving process)
In this sieving step, a portion of aluminum or the like can be removed by sieving the scraps after being crushed as described above. In order to effectively screen, it is desirable to perform the above-described heat treatment and chemical treatment on the scrap in advance.
Although this sieving is not essential, if sieving is not performed, the amount of reagent used in acid leaching or neutralization in the leaching process may increase.

(浸出工程)
浸出工程は、上述した浸出方法に従って実施することができる。この浸出工程では、酸性溶液中への二酸化マンガンの添加により、浸出時間を大幅に短縮できるので、金属の回収能率を大きく向上させることができる。またここでは、対象金属が十分に浸出した浸出後液を得ることができることから、後述の回収工程にて高い回収率で金属を回収することができる。
(Leaching process)
The leaching step can be performed according to the leaching method described above. In this leaching step, the addition of manganese dioxide to the acidic solution can significantly reduce the leaching time, so that the metal recovery efficiency can be greatly improved. Moreover, since the liquid after leaching in which the target metal is sufficiently leached can be obtained here, the metal can be recovered at a high recovery rate in the recovery step described later.

(回収工程)
上記の浸出工程の後は、浸出後液から対象金属等の金属を回収する回収工程を実施する。より詳細には、リチウムイオン電池スクラップに含まれる金属元素に応じて、たとえば、図3または4に例示する工程を含むことができる。
(Recovery process)
After the leaching step, a collecting step for collecting a metal such as a target metal from the leached solution is performed. More specifically, depending on the metal element contained in the lithium ion battery scrap, for example, the steps illustrated in FIG. 3 or 4 can be included.

この回収工程では、浸出工程で得られた浸出後液に対し、たとえば、一般的な溶媒抽出法または電解法等を用いて、そこに溶解している対象金属を含む各元素を回収する他、その浸出後液にマンガンが溶解した状態で残った場合に、マンガンを対象金属と分離させて回収する。   In this recovery step, after the leaching solution obtained in the leaching step, for example, using a general solvent extraction method or electrolysis method, etc., each element including the target metal dissolved therein is recovered, If manganese remains in the dissolved state after the leaching, manganese is separated from the target metal and recovered.

図3に示すところでは、リチウムイオン電池スクラップに含まれて浸出後液中に溶解しているリチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウム、銅、鉄等のうち、はじめに、鉄およびアルミニウムを溶媒抽出する。
続いて、それにより得られる溶液から、マンガンおよび銅を回収する。但し、ここでは、先述したように浸出工程での二酸化マンガンの析出により、溶液中に含まれるマンガンの量は少なくなる。または条件によっては、溶液中にマンガンが含まれないこともあり、この場合は、マンガンの回収が不要となる。その結果として、ここでのマンガンの回収に要するコストを有効に低減ないし削減することができる。
その後は、コバルトおよびニッケルのそれぞれを順次に回収し、最後に溶液中にリチウムを残して、各金属を回収することができる。
In the place shown in FIG. 3, among lithium, nickel, cobalt, manganese, aluminum, copper, iron, etc. contained in the lithium ion battery scrap and dissolved in the leaching solution, first, iron and aluminum are subjected to solvent extraction. .
Subsequently, manganese and copper are recovered from the resulting solution. However, here, as described above, the amount of manganese contained in the solution decreases due to the precipitation of manganese dioxide in the leaching step. Or depending on conditions, manganese may not be contained in the solution, and in this case, recovery of manganese becomes unnecessary. As a result, the cost required for recovery of manganese here can be effectively reduced or reduced.
Thereafter, each of cobalt and nickel can be recovered sequentially, and finally each metal can be recovered leaving lithium in the solution.

一方、図4に示すところでは、リチウムイオン電池スクラップに含まれる元素は、リチウム、ニッケル、コバルト、マンガンだけであるから、浸出後液からマンガン、コバルトおよびニッケルを順次に回収して、リチウムのみが残留する溶液とすることで、図3に示す方法よりも簡易に行うことができる。浸出後液に溶解した金属にマンガンが含まれない場合は、回収工程でのマンガンの回収は不要となる。   On the other hand, in the place shown in FIG. 4, since the elements contained in the lithium ion battery scrap are only lithium, nickel, cobalt, and manganese, manganese, cobalt, and nickel are sequentially recovered from the liquid after leaching, and only lithium is recovered. By using the remaining solution, it can be performed more easily than the method shown in FIG. If the metal dissolved in the solution after leaching does not contain manganese, it is not necessary to collect manganese in the recovery process.

次に、この発明の回収方法を試験的に実施したので、以下に説明する。但し、ここでの説明は単に例示を目的としたものであって、それに限定されることを意図するものではない。   Next, the collection method of the present invention was experimentally implemented and will be described below. However, the description here is for illustrative purposes only and is not intended to be limiting.

マンガン、コバルト、ニッケル及びリチウムを、表1に示す量で含有するリチウムイオン電池スクラップとしての正極活物質Aの10gを、純水100ml及び硫酸1倍モル当量の硫酸酸性溶液中に添加するとともに、この硫酸酸性溶液に、過酸化水素水を0.42倍モル当量で添加し、浸出温度60℃の下、撹拌速度250rpmで撹拌させて、各金属を浸出させた。   While adding 10 g of the positive electrode active material A as a lithium ion battery scrap containing manganese, cobalt, nickel and lithium in amounts shown in Table 1, to 100 ml of pure water and a sulfuric acid acidic solution of 1 molar equivalent of sulfuric acid, To this sulfuric acid acidic solution, 0.42 times molar equivalent of hydrogen peroxide was added and stirred at a stirring speed of 250 rpm at a leaching temperature of 60 ° C. to leach out each metal.

なおここでは、Mn、Ni、CoとH2SO4が、Mn、Co、Ni:H2SO4=1:1のモル比で反応し、LiとH2SO4が、Li:H2SO4=1:2のモル比で反応するものとし、これらの合計のH2SO4を1倍モル当量とした。また、Mn、Ni、CoとH22が、Mn、Ni、Co:H22=2:1のモル比で反応するものとし、合計のH22を1倍モル当量とした。
2LiMO2+3H2SO4+H22→2MSO4+LiSO4+O2+4H2
(M:Mn、Ni、Co)
Here, Mn, Ni, Co and H 2 SO 4 react at a molar ratio of Mn, Co, Ni: H 2 SO 4 = 1: 1, and Li and H 2 SO 4 become Li: H 2 SO. The reaction was carried out at a molar ratio of 4 = 1: 2, and the total of these H 2 SO 4 was set to 1-fold molar equivalent. In addition, Mn, Ni, Co and H 2 O 2 are reacted at a molar ratio of Mn, Ni, Co: H 2 O 2 = 2: 1, and the total H 2 O 2 is set to 1 time molar equivalent. .
2LiMO 2 + 3H 2 SO 4 + H 2 O 2 → 2MSO 4 + LiSO 4 + O 2 + 4H 2 O
(M: Mn, Ni, Co)

ここで、発明例では、さらに、二酸化マンガンとして別途得られた浸出残渣10gを、過酸化水素水を添加してから1時間経過後に添加した。一方、比較例では二酸化マンガンを添加しなかった。
それらの比較例及び発明例のそれぞれの、浸出時間の経過に伴う各金属の浸出率の推移を、図5及び6のそれぞれにグラフで示す。
Here, in the inventive example, 10 g of a leaching residue separately obtained as manganese dioxide was added after 1 hour from the addition of the hydrogen peroxide solution. On the other hand, manganese dioxide was not added in the comparative example.
The transition of the leaching rate of each metal with the passage of the leaching time in each of the comparative examples and the invention examples is shown in graphs in FIGS. 5 and 6, respectively.

図5及び6に示す結果より、発明例では、二酸化マンガンを添加したことにより、比較例と比較して浸出時間が大幅に短縮されたことが明らかである。
従って、この発明に従う浸出方法によれば、リチウムイオン電池スクラップに含まれる対象金属の浸出に要する時間を短縮化して、その処理の能率の向上に寄与できることが解かった。
From the results shown in FIGS. 5 and 6, it is clear that in the inventive example, the addition of manganese dioxide significantly reduced the leaching time compared to the comparative example.
Therefore, it has been found that according to the leaching method according to the present invention, it is possible to shorten the time required for leaching the target metal contained in the lithium ion battery scrap and contribute to the improvement of the processing efficiency.

かかる知見の下、この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法は、少なくとも対象金属を含むリチウムイオン電池スクラップを、酸性溶液にて浸出させる方法であって、前記酸性溶液にマンガンイオンが存在する状態で、該酸性溶液に二酸化マンガンを添加することにより、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを同時に存在させ、前記マンガンイオンを析出させることにある。 Under such knowledge, the lithium ion battery scrap leaching method of the present invention is a method of leaching lithium ion battery scrap containing at least the target metal in an acidic solution, and in the state where manganese ions are present in the acidic solution. by adding manganese dioxide to the acidic solution, at the same time the presence of manganese ions and manganese dioxide in an acidic solution, in Rukoto to precipitate the manganese ions.

上記の浸出方法で、それ以後で、リチウムイオン電池スクラップの浸出の開始から終了までの浸出全体を通じて最もマンガンイオンの濃度が高いときであって、酸性溶液中にさらなるマンガンイオンが生成されない場合は、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンが同時に存在する状態で、酸性溶液中に過酸化水素水が存在しないものとすることが好適である。
また、以後、リチウムイオン電池スクラップの浸出の開始から終了までの浸出全体を通じて最もマンガンイオンの濃度が高いときであって、酸性溶液中にさらなるマンガンイオンが生成されない場合は、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンが同時に存在する状態で、酸性溶液中のマンガンイオンが、少なくとも対象金属の浸出に必要な量で存在することが好ましい。
In the above leaching method, after that, when the concentration of manganese ions is the highest throughout the leaching from the start to the end of the leaching of lithium ion battery scrap, and no further manganese ions are generated in the acidic solution, It is preferable that no hydrogen peroxide is present in the acidic solution in a state where manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution.
Thereafter, when the concentration of manganese ions is the highest throughout the leaching from the beginning to the end of the leaching of lithium ion battery scrap, and no further manganese ions are generated in the acidic solution, manganese ions are contained in the acidic solution. It is preferable that manganese ions in the acidic solution are present at least in an amount necessary for leaching of the target metal in a state where manganese and manganese dioxide are present simultaneously.

この発明のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法によれば、酸性溶液に二酸化マンガンを添加し、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを、同時に存在させることにより、酸性溶液中のマンガンイオンが二酸化マンガンとなる反応が促進し、それに伴って、酸性溶液中への対象金属の浸出もまた促進することになるので、対象金属の浸出時間を短縮化させることができる。
それにより、リチウムイオン電池スクラップの処理の能率を向上させることができる。
According to leaching method of the lithium ion battery scrap of the present invention, the addition of manganese dioxide in an acidic solution, manganese ions and manganese dioxide in an acidic solution, by the presence at the same time, manganese ions in an acidic solution is manganese dioxide As a result, the leaching of the target metal in the acidic solution is also promoted, so that the leaching time of the target metal can be shortened.
Thereby, the efficiency of processing of lithium ion battery scrap can be improved.

この発明の浸出方法の一の実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the leaching method of this invention. 参考例の浸出方法を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a leaching how the reference example. この発明の浸出方法を用いることができる有価金属の回収方法の一例を概略的に示す工程図である。It is process drawing which shows roughly an example of the recovery method of a valuable metal which can use the leaching method of this invention. この発明の浸出方法を用いることができる有価金属の回収方法の他の例を概略的に示す工程図である。It is process drawing which shows roughly the other example of the recovery method of a valuable metal which can use the leaching method of this invention. 比較例における浸出時間の経過に伴う各金属の浸出率の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the leaching rate of each metal accompanying progress of leaching time in a comparative example. 発明例における浸出時間の経過に伴う各金属の浸出率の推移を示すグラフである。It is a graph which shows transition of the leaching rate of each metal with progress of leaching time in the example of an invention.

Claims (14)

少なくとも対象金属を含むリチウムイオン電池スクラップを、酸性溶液にて浸出させる方法であって、前記酸性溶液にマンガンイオンが存在する状態で、該酸性溶液に二酸化マンガンを添加することにより、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを同時に存在させる、リチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   A method of leaching lithium ion battery scrap containing at least a target metal in an acidic solution, wherein manganese ions are added to the acidic solution in a state where manganese ions are present in the acidic solution. A method for leaching lithium ion battery scrap in which manganese ions and manganese dioxide are present simultaneously. 酸性溶液への二酸化マンガンの添加に先立ち、前記酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加すること、マンガンをさらに含む前記リチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成して存在させる、請求項1に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   Prior to adding manganese dioxide to the acidic solution, adding a solution containing manganese ions to the acidic solution, leaching manganese from the lithium ion battery scrap further containing manganese, and / or manganese in the acidic solution The method of leaching lithium ion battery scrap according to claim 1, wherein a manganese ion is produced and present in the acidic solution by adding a material containing leaching and leaching manganese from the material. 酸性溶液への二酸化マンガンの添加に先立ち、マンガンをさらに含む前記リチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成して存在させ、該マンガンの浸出に当り、酸性溶液に過酸化水素水を添加する、請求項1に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   Prior to the addition of manganese dioxide to the acidic solution, leaching manganese from the lithium ion battery scrap further containing manganese and / or adding a material containing manganese to the acidic solution to leach manganese from the material The method of leaching lithium ion battery scrap according to claim 1, wherein manganese ions are generated and present in the acidic solution, and hydrogen peroxide is added to the acidic solution when leaching the manganese. 少なくとも対象金属を含むリチウムイオン電池スクラップを、酸性溶液にて浸出させる方法であって、前記酸性溶液にマンガンイオンが存在しない状態で、該酸性溶液に二酸化マンガンを添加し、その後、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成することにより、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを同時に存在させる、リチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   A method of leaching lithium ion battery scrap containing at least a target metal in an acidic solution, wherein manganese acid is added to the acidic solution in a state where manganese ions are not present in the acidic solution, and then in the acidic solution A method for leaching lithium ion battery scrap, in which manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in an acidic solution by producing manganese ions in the battery. 酸性溶液への二酸化マンガンの添加後、前記酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加すること、マンガンをさらに含むリチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成する、請求項4に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   After adding manganese dioxide to the acidic solution, adding a solution containing manganese ions to the acidic solution, leaching manganese from a lithium ion battery scrap further containing manganese, and / or containing manganese in the acidic solution The method for leaching lithium ion battery scrap according to claim 4, wherein manganese ions are generated in the acidic solution by adding materials and leaching manganese from the materials. 酸性溶液への二酸化マンガンの添加後、マンガンをさらに含む前記リチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを存在させ、該マンガンの浸出に当り、酸性溶液に過酸化水素水を添加する、請求項4に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   After the addition of manganese dioxide to the acidic solution, leaching manganese from the lithium ion battery scrap further containing manganese and / or adding a material containing manganese to the acidic solution to leach manganese from the material 5. The method for leaching lithium ion battery scrap according to claim 4, wherein manganese ions are present in the acidic solution, and hydrogen peroxide is added to the acidic solution when leaching the manganese. 酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンを同時に存在させた後、酸性溶液中のマンガンイオンの濃度が低下し、または該マンガンイオンが消滅した際に、前記酸性溶液にマンガンイオンを含む溶液を添加すること、マンガンをさらに含むリチウムイオン電池スクラップからマンガンを浸出させること、および/または、前記酸性溶液にマンガンを含む材料を添加して該材料からマンガンを浸出させることにより、該酸性溶液中にマンガンイオンを生成する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   After the manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution, when the manganese ion concentration in the acidic solution decreases or disappears, a solution containing manganese ions is added to the acidic solution. Leaching manganese from lithium ion battery scrap further containing manganese, and / or adding manganese-containing material to the acidic solution to leach manganese from the material, thereby leaching manganese ions into the acidic solution. The method for leaching lithium ion battery scrap according to any one of claims 1 to 6, wherein: 前記マンガンを含む材料が、二酸化マンガンである、請求項2、3及び5〜7のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The method for leaching lithium ion battery scrap according to any one of claims 2, 3, and 5 to 7, wherein the material containing manganese is manganese dioxide. 酸性溶液中にさらなるマンガンイオンが生成されず、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンが同時に存在する状態で、酸性溶液中に過酸化水素水が存在しないものとする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The hydrogen peroxide solution is not present in the acidic solution in a state where no further manganese ions are generated in the acidic solution, manganese ions and manganese dioxide are simultaneously present in the acidic solution. The method for leaching lithium ion battery scrap according to claim 1. 酸性溶液中にさらなるマンガンイオンが生成されず、酸性溶液中にマンガンイオンと二酸化マンガンが同時に存在する状態で、酸性溶液中のマンガンイオンが、少なくとも対象金属の浸出に必要な量で存在する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   No further manganese ions are produced in the acidic solution, and the manganese ions in the acidic solution are present at least in the amount necessary for the leaching of the target metal, with the manganese ions and manganese dioxide simultaneously present in the acidic solution. Item 10. The method for leaching lithium ion battery scrap according to any one of Items 1 to 9. 対象金属の浸出後、その浸出後液から、二酸化マンガンを含む浸出残渣を分離して回収する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The leaching method for lithium ion battery scrap according to any one of claims 1 to 10, wherein after the leaching of the target metal, a leaching residue containing manganese dioxide is separated and recovered from the liquid after leaching. 酸性溶液に添加する前記二酸化マンガンとして、少なくとも対象金属とマンガンとを含むリチウムイオン電池スクラップを浸出させて得られる浸出残渣を用いる、請求項1〜11のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The lithium ion battery scrap according to any one of claims 1 to 11, wherein a leaching residue obtained by leaching a lithium ion battery scrap containing at least a target metal and manganese is used as the manganese dioxide added to the acidic solution. Leaching method. 前記対象金属が、ニッケルおよびコバルトのうちの一種以上である、請求項1〜12のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法。   The method for leaching lithium ion battery scrap according to any one of claims 1 to 12, wherein the target metal is one or more of nickel and cobalt. 請求項1〜13のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池スクラップの浸出方法により得られた浸出後液から、ニッケルおよび/またはコバルトを回収する、有価金属の回収方法。   A method for recovering valuable metals, wherein nickel and / or cobalt is recovered from the post-leaching solution obtained by the method for leaching lithium ion battery scraps according to any one of claims 1 to 13.
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