JP2020163350A - 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
これに対処するため、複数個のリチウムイオン電池廃棄物を、特許文献2〜4に記載されているように、水等の液体に浸漬させて保管した場合は、その後に当該リチウムイオン電池廃棄物を、特許文献1に記載されたようにして加熱して焙焼すると、リチウムイオン電池廃棄物中に残留した水分が、焙焼の進行を阻害し、効率的な焙焼を実現できなかった。
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、保管容器内に、複数個のリチウムイオン電池廃棄物を収容するとともに、水または塩水を貯留させ、該保管容器内で、複数個の前記リチウムイオン電池廃棄物の全体を前記水または塩水に浸漬させて、当該リチウムイオン電池廃棄物を保管する電池保管工程と、前記保管容器内から前記リチウムイオン電池廃棄物を、前記水または塩水と分離させて取り出す電池取出し工程と、電池取出し工程の後、前記リチウムイオン電池廃棄物に、水分が残留した状態で火炎を直接的に当てて、当該リチウムイオン電池廃棄物を焙焼する電池焙焼工程とを含む。
またその後の電池焙焼工程で、リチウムイオン電池廃棄物に、水分が残留した状態で火炎を直接的に当てて、当該リチウムイオン電池廃棄物を焙焼することにより、リチウムイオン電池廃棄物に残留する水分が容易に蒸発し、リチウムイオン電池廃棄物を乾燥させながら、効率的に焙焼することができる。
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等で使用されるリチウムイオン電池や、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車、電気自動車等の車両に搭載されたリチウムイオン電池等の種々のリチウムイオン電池で、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廃棄物である。
これに対処するため、詳細については後述する電池保管工程を行うことが好適である。
この実施形態では、図1に例示するように、上述したリチウムイオン電池廃棄物1の複数個を、保管容器2内に収容するとともに、保管容器2内に水または塩水からなる液体3を貯留させる。ここで、水または塩水からなる液体3は、保管容器2内に配置した全てのリチウムイオン電池廃棄物1の全体が浸漬する程度の十分な量を供給する。
このような耐熱性および耐衝撃性を備えた保管容器2としては、少なくとも、内部に配置したリチウムイオン電池廃棄物1の周囲を取り囲む外壁が、たとえば、鉄製または樹脂製のものを挙げることができる。
なお一般的なドラム缶は、図示のように、円筒状の胴板2aの軸線方向に間隔をおいて、その胴板2aの外面から環状に突出する複数本の輪帯2cが存在する。
リチウムイオン電池廃棄物1は、その内部の成分に起因して、周囲の液体3中に気泡を発生させることがあるところ、この気泡が保管容器2の内部から外部に排出されることができなければ、内圧増加による保管容器2の変形のおそれがある。それ故に、保管容器2は、上述したような圧抜き箇所を設けることによって密閉しないことが望ましい。
電池取出し工程では、上述した保管容器2内からリチウムイオン電池廃棄物1を取り出すが、この際に、リチウムイオン電池廃棄物1を、上述した水または塩水からなる液体3を分離させる。
但し、作業性の観点等からは、図2に示すような液体透過容器4を用いて、保管容器2の内容物である液体3及びリチウムイオン電池廃棄物1を全て、液体透過容器4に移し替えることが好ましい。
この場合、周囲がたとえばメッシュ状ないし、織物もしくは編物状等からなる液体透過容器4に供給された内容物のうち、液体3は液体透過容器4を透過して漏出する一方で、リチウムイオン電池廃棄物1は液体透過容器4内に捕捉されるので、リチウムイオン電池廃棄物1を液体3から容易に分離させることができる。
電池焙焼工程では、上記の電池取出し工程で保管容器2から取り出したリチウムイオン電池廃棄物1を、たとえば焼却炉内で焙焼する。
ここでは、先述の水または塩水からなる液体3に由来する水分が、リチウムイオン電池廃棄物1に残留した状態で、当該リチウムイオン電池廃棄物1に火炎を直接的に当てる。これにより、リチウムイオン電池廃棄物1の周囲及び/又は内部の水分の蒸発が進み、リチウムイオン電池廃棄物1を乾燥させつつ焙焼することができるので、焙焼を効率的に行うことができる。
あるいは、リチウムイオン電池廃棄物1への火炎の接触を阻害する程度に織り込まれ又は編み込まれたフレキシブルコンテナバッグのような液体透過容器4でも、焙焼時に焼失するような素材等のものであれば、液体透過容器4の焼失後に、リチウムイオン電池廃棄物1に火炎を直接的に当てることができる。この場合、焙焼の途中から、リチウムイオン電池廃棄物1に火炎が直接的に当たることになる。
このような観点から、液体透過容器4の具体的な材質及び形状その他の構成を選択することができる。
作業の都合上、焙焼直前にリチウムイオン電池廃棄物1を液体透過容器4に移せない場合、事前に作業を行った後、図3に示すように、内部にリチウムイオン電池廃棄物1が収容された状態の液体透過容器4を、水または塩水の入った貯液槽5に水没させて保管しておくことが望ましい。そして、焙焼直前に貯液槽5からリチウムイオン電池廃棄物1が収容された液体透過容器4を取り出し、水または塩水と分離した後に焙焼を始めることが望ましい。
特に焼却炉のなかでも、固定床炉(定置炉)を用いることが好ましい。リチウムイオン電池廃棄物には水分が付着していることがあるので、他の焼却炉では処理が難しい場合がある。固定床炉はバッチ式であるので処理が可能である。
リチウムイオン電池廃棄物は、上述した電池焙焼工程を経た後、有価金属の回収工程に供することができる。
ここでは、電池焙焼工程後のリチウムイオン電池廃棄物を、たとえば、所要に応じて破砕及び篩別し、硫酸等の浸出液に添加して浸出後液を得る。その後、この浸出後液から、浸出後液中に溶解しているニッケル、コバルト、マンガン等を回収する。より詳細には、たとえば、溶媒抽出又は中和により、はじめにマンガンを分離させて回収し、次いでコバルトを、その後にニッケルを順次に分離させて回収し、最後に水相にリチウムを残す。
複数個のリチウムイオン電池廃棄物を保管容器としてのドラム缶内に収容し、そのドラム缶内に溜めた水にリチウムイオン電池廃棄物を浸漬させて保管した。
数日後、ドラム缶からリチウムイオン電池廃棄物を取り出して水切りを行った後、リチウムイオン電池廃棄物に水分が残留した状態で、固定床炉にて該リチウムイオン電池廃棄物に火炎を直接当てて焙焼した。これにより、水分を蒸発させつつ、リチウムイオン電池廃棄物を有効に焼却することができた。
リチウムイオン電池廃棄物をドラム缶から取り出さずに、ドラム缶内の水を除去し、リチウムイオン電池廃棄物をドラム缶内に収容したまま焙焼した。この点を除いて、実施例と同様の条件とした。
焙焼後にドラム缶内を確認したところ、ドラム缶底部に未燃焼のリチウムイオン電池廃棄物が存在していたことから、ドラム缶内で焼却のムラが発生していると推認された。
固定床炉で、リチウムイオン電池廃棄物に直接火炎を当てずに焙焼したことを除いて、実施例と同様に処理した。
ここでは、リチウムイオン電池廃棄物に残留した水分の揮発に時間がかかり、全てのリチウムイオン電池廃棄物を有効に焙焼するまでに相当の時間を要した。
2 保管容器
2a 胴板
2b 地板
2c 輪帯
2d 開口部
3 液体(水または塩水)
4 液体透過容器
5 貯液槽
Claims (5)
- 保管容器内に、複数個のリチウムイオン電池廃棄物を収容するとともに、水または塩水を貯留させ、該保管容器内で、複数個の前記リチウムイオン電池廃棄物の全体を前記水または塩水に浸漬させて、当該リチウムイオン電池廃棄物を保管する電池保管工程と、
前記保管容器内から前記リチウムイオン電池廃棄物を、前記水または塩水と分離させて取り出す電池取出し工程と、
電池取出し工程の後、前記リチウムイオン電池廃棄物に、水分が残留した状態で火炎を直接的に当てて、当該リチウムイオン電池廃棄物を焙焼する電池焙焼工程と
を含む、リチウムイオン電池廃棄物の処理方法。 - 電池取出し工程で、前記保管容器の内容物を、液体透過容器に移し替えて、前記リチウムイオン電池廃棄物を前記水または塩水と分離させる、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。
- 電池焙焼工程で、前記リチウムイオン電池廃棄物を、前記液体透過容器に収容した状態で焙焼し、該焙焼の間に、前記液体透過容器が焼失して、前記リチウムイオン電池廃棄物に火炎が直接的に当たる、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。
- 電池焙焼工程で、前記リチウムイオン電池廃棄物を、800℃〜900℃の温度範囲内に昇温させた後、300℃以下の温度範囲内に降温させる、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。
- 電池焙焼工程で固定床炉を用いる、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。
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