JP2019153561A - リチウムイオン電池廃棄物の処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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廃棄物から、上記のニッケルおよびコバルト等の有価金属を、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。
次いで、篩別後の篩下に得られる粉末状の電池粉を浸出液に添加して浸出し、そこに含まれ得るリチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、銅、アルミニウム等を溶液中に溶解させる。
この一方で、リチウムイオン電池廃棄物を粗く破砕して、比較的粗大な粉粒体を多く含む破砕物では、多くの有価金属も篩上に残留し、有価金属の回収率が低下する。
また特許文献1では、一次破砕(粗破砕)の後、二次破砕を行う前に、「風力選別や磁選などによって樹脂類や磁着物などを取り除く」という処理のみを行うこととしている。それ故に、上述したところと同様に、引用文献1に記載の一次破砕及び二次破砕の両破砕の程度が軽ければ、有価金属の回収率の低下が否めず、また両破砕の程度が重ければ、不純物除去の負担が増大する。
この発明の一の実施形態に係るリチウムイオン電池廃棄物の処理方法は、リチウムイオン電池廃棄物を破砕するとともに篩別して処理するに当り、破砕機を用いてリチウムイオン電池廃棄物を破砕し、粉粒体を含む破砕物を得る破砕工程と、その破砕物を篩別する篩別工程と、さらに再度破砕および篩別する篩別工程とを含むものである。
この実施形態は、図1に例示する一連のプロセスに用いることができる。ここでは、このプロセスに沿って各工程等について詳説する。
この実施形態で対象とするリチウムイオン電池廃棄物は、携帯電話その他の種々の電子機器、自動車等の様々な機械ないし装置で使用され得るリチウムイオン電池の廃棄物である。より具体的は、たとえば、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もしくは回収されたもの等であり、このようなリチウムイオン電池廃棄物を対象とすることにより、資源の有効活用を図ることができる。
焙焼工程では、上記のリチウムイオン電池廃棄物に対して焙焼処理を施す。この焙焼工程は、リチウムイオン電池廃棄物の温度を上昇させ、内部の電解液を除去して無害化すること、ならびに、一般には、アルミニウム箔と正極活物質を結着させているバインダーを分解し、破砕・篩別時のアルミニウム箔と正極活物質の分離を促進して篩下に回収される正極活物質の回収率を高くし、さらには、リチウムイオン電池廃棄物に含まれる有価金属を、浸出工程で浸出させやすい形態に変化させること等を目的として行う。
なお、焙焼工程は省略することも可能である。
次いで、一般にリチウムイオン電池廃棄物の筐体を破壊するとともに、リチウムイオン電池廃棄物を、所定の小さな粉粒体からなる破砕物にするため、破砕工程を行う。
この破砕工程では、1mmより大きな粒径の粉粒体が粉粒体全体の26.3%より多い量を占める破砕物が得られるように、破砕機の種類やその他の破砕条件を選定する。
なお、破砕機の出口にはスクリーンを設置することができ、それにより、リチウムイオン電池廃棄物は、スクリーンを通過できる程度の大きさにまで粉砕されると破砕機よりスクリーンを通じて排出される。
上述したような破砕工程を経た後、そこで得られた破砕物に対して、所定の篩を用いて篩別工程を行う。
篩別工程では、図1に示すように、破砕物を、少なくとも、粒径が相対的に小さい小径粉粒体と、粒径が相対的に大きい大径粉粒体と、粒径が前記小径粉粒体と前記大径粉粒体との中間である中径粉粒体とに分離する。
なお、破砕物を小径粉粒体と中径粉粒体と大径粉粒体に分離させるには、先に述べたように所定の篩目の篩を用いて行うことができる。
再破砕篩別工程では、中径粉粒体をさらに破砕し、それにより得られる再破砕物を所定の粒径で篩別する。そして、この再度の破砕及び篩別で得られる複数種類の粉粒体のそれぞれについて、回収工程、銅製錬工程、場合によっては更なる再破砕篩別工程のそれぞれを行うことができ、この場合、銅等の不純物を効果的に除去することができて、コバルト等の有価金属の回収率を有効に高めることができる。
但し、再破砕篩別工程で、破砕工程とは異なる破砕機を用いることも可能である。
特に、小径粉粒体を、粒径が1mm以下であるものとし、中径粉粒体を、粒径が1mmより大きく且つ3.35mm以下であるものとし、大径粉粒体を、粒径が3.35mmより大きいものとすることが好ましい。
上述したようにして得られる小径粉粒体について回収工程を行うことができ、この回収工程では、その小径粉粒体に対し、コバルト、ニッケル及びマンガンから選択される少なくとも一種を回収するための所定の処理を施す。
ここでは、かかる金属を回収するための各種の処理を採用することができるが、その一例としては、たとえば、小径粉粒体を含む電池粉を浸出液に添加して浸出し、その浸出後液に対して複数段階の溶媒抽出もしくは中和等を施し、各段階で得られた溶液に対して、逆抽出、電解、炭酸化等を行うことができる。
図2に示すように、リチウムイオン電池廃棄物を焙焼して得られたリチウムイオン電池焙焼残渣に対し、二軸のローター回転式破砕機を用いた破砕および、目開きが1mmの篩を用いた篩別を順次に行い、粒径が1mm以下である小径粉粒体と、粒径が1mmより大きい大径粉粒体を得た。小径粉粒体及び大径粉粒体中の各金属の品位は図2に示すとおりであった。
図3に示すように、比較例と同一のリチウムイオン電池焙焼残渣に対し、二軸のローター回転式破砕機を用いた破砕および、目開きが1mm及び3.35mmの各篩を用いた篩別を順次に行い、粒径が1mm以下である小径粉粒体と、粒径が1mmより大きく且つ3.35mm以下である中径粉粒体と、粒径が3.35mmより大きい大径粉粒体を得た。小径粉粒体、中径粉粒体及び大径粉粒体中の各金属の品位は図3に示すとおりであった。
したがって、この例では、Co生産量を42.7%向上できることが解かった。
Claims (7)
- リチウムイオン電池廃棄物を破砕するとともに篩別して処理する方法であって、
破砕機を用いてリチウムイオン電池廃棄物を破砕し、粉粒体を含むとともに1mmより大きな粒径の粉粒体が粉粒体全体の26.3%より多い量を占める破砕物を得る破砕工程、
前記破砕物を篩別し、前記破砕物を、少なくとも、粒径が相対的に小さい小径粉粒体と、粒径が相対的に大きい大径粉粒体と、粒径が前記小径粉粒体と前記大径粉粒体との中間である中径粉粒体とに分ける篩別工程、ならびに、
前記中径粉粒体を破砕して再破砕物を得た後、前記再破砕物を篩別する再破砕篩別工程
を含む、リチウムイオン電池廃棄物の処理方法。 - 再破砕篩別工程で、前記再破砕物を、少なくとも、粒径が相対的に小さい小径粉粒体と、粒径が相対的に大きい大径粉粒体と、粒径が前記小径粉粒体と前記大径粉粒体との中間である中径粉粒体とに分け、
再破砕篩別工程を繰り返し行う、請求項1に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。 - 前記破砕工程及び篩別工程を1回目の破砕及び篩別とし、2回目以降の破砕及び篩別として再破砕篩別工程を繰り返し、当該破砕及び篩別の回数を、5回以上かつ10回以下とする、請求項2に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 前記小径粉粒体を、粒径が1mm以下であるものとし、前記中径粉粒体を、粒径が1mmより大きく且つ3.35mm以下であるものとし、前記大径粉粒体を、粒径が3.35mmより大きいものとする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 前記小径粉粒体を、コバルト、ニッケル及びマンガンのうちの少なくとも一種を回収する回収工程に送る、請求項1〜4のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 前記大径粉粒体を銅製錬工程に送る、請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 再破砕篩別工程で、破砕機を用いて前記中径粉粒体を破砕し、
破砕工程及び再破砕篩別工程で用いる前記破砕機を、クリアランスが15mm〜20mmである一軸もしくは二軸のローター回転式破砕機とする、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廃棄物の処理方法。
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