JP2022124110A - Heating system and heating method - Google Patents

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充志 中村
Mitsuji Nakamura
知久 吉川
Tomohisa Yoshikawa
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Abstract

To provide a heating system that can suppress temperature rise, without additionally installing a facility such as piping.SOLUTION: A heating system 100, which heats a waste lithium ion battery A, comprises: a heat-treatment furnace 10 in which powder B constituted of at least any of magnesium carbonate and dolomite is stored together with the waste lithium ion battery A; and heating means 12 that heats the heat-treatment furnace 10 so that an internal temperature in the heat-treatment furnace 10 is 400°C or higher and 550°C or lower.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、廃リチウムイオン電池などの被加熱物を加熱する加熱システム及び方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heating system and method for heating objects to be heated such as waste lithium ion batteries.

リチウムイオン電池は、アルミニウム箔にリチウム、コバルト、ニッケルなどを塗布した正極材、銅箔に黒鉛などを塗布した負極材、電解液、セパレーターなどから構成されている。よって、リチウム電池には、リチウム、コバルト、ニッケル、銅などの有価物が含まれている。そのため、廃棄されたリチウム電池をリサイクルして、これら有価物を回収することは、資源の乏しいわが国にとって極めて有益である。 Lithium-ion batteries consist of positive electrode materials such as aluminum foil coated with lithium, cobalt, nickel, etc., negative electrode materials such as copper foil coated with graphite, electrolyte, and separators. Therefore, lithium batteries contain valuable substances such as lithium, cobalt, nickel, and copper. Therefore, recycling discarded lithium batteries to recover these valuable materials is extremely beneficial for our country, which is poor in resources.

廃リチウムイオン電池は、リサイクル時に発火、感電、フッ化水素発生などのおそれがある処理困難物である。そのため、廃リチウムイオン電池を加熱して焙焼などして無害化した後に、加熱、破砕又は粉砕、篩い分け、選別などによる分離回収が行われる。 Waste lithium-ion batteries are difficult to dispose of, as they may cause fire, electric shock, hydrogen fluoride generation, etc. during recycling. Therefore, after the waste lithium ion batteries are heated and roasted to render them harmless, they are separated and recovered by heating, crushing or crushing, sieving, sorting, or the like.

しかし、廃リチウムイオン電池に含まれる電解液は灯油相当の有機溶媒であるので、処理量が増加したなどの場合、電界液の燃焼による温度上昇により、廃リチウムイオン電池に含まれるアルミニウムが溶融して他の素材と付着するために、有価物の回収が困難になる恐れがある。 However, since the electrolyte contained in waste lithium-ion batteries is an organic solvent equivalent to kerosene, if the processing volume increases, the aluminum contained in waste lithium-ion batteries will melt due to the temperature rise caused by combustion of the electrolyte. It may become difficult to collect valuable materials because they adhere to other materials.

そこで、例えば、特許文献１には、４５０℃以上５２５℃以下の所定温度を超えた場合に、窒素ガス、二酸化炭素又は水蒸気のうち少なくとも１種類のガスを熱焼却炉内に投入すると共に熱焼却炉内の排気を行うことにより、加熱温度を調整する技術が開示されている。 Therefore, for example, in Patent Document 1, when a predetermined temperature of 450 ° C. or higher and 525 ° C. or lower is exceeded, at least one type of gas among nitrogen gas, carbon dioxide, or water vapor is introduced into the thermal incinerator and thermally incinerated. A technique for adjusting the heating temperature by evacuating the furnace has been disclosed.

特開２０１８－１５９４７７号公報JP 2018-159477 A

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術においては、焼却炉内にガスを投入するための配管などの設備を新たに設ける必要がある。また、窒素ガス又は二酸化炭素を焼却炉内に投入する場合は炉周辺の酸素濃度が低下し、酸欠になる恐れがある。 However, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to newly provide facilities such as piping for introducing gas into the incinerator. In addition, when nitrogen gas or carbon dioxide is introduced into the incinerator, the oxygen concentration around the incinerator may decrease, resulting in oxygen deficiency.

本発明は、配管などの設備を新たに設ける必要なく、温度上昇を抑制することが可能な加熱システム及び加熱方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heating system and a heating method capable of suppressing a temperature rise without newly providing equipment such as piping.

本発明の加熱システムは、被加熱物を加熱する加熱システムであって、炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかを前記被加熱物と共に内部に収容する熱処理装置と、前記熱処理装置を、前記熱処理装置の内部温度が４００℃以上５５０℃以下となるように加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする。 A heating system according to the present invention is a heating system for heating an object to be heated, comprising: a heat treatment device containing at least one of magnesium carbonate and dolomite together with the object to be heated; and heating means for heating so that the internal temperature of the is 400° C. or more and 550° C. or less.

本発明の加熱システムによれば、熱処理装置の内部温度が何からの要因により上昇して約６００℃になると、炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかが脱炭酸反応する。この反応により発生する吸熱及び二酸化炭素ガスにより、熱処理装置内の燃焼が抑えられ、熱処理装置の内部温度を低下させることができる。これにより、廃リチウムイオン電池に含まれるアルミニウムの溶融による他の素材への付着を防止することができるので、有価物の効果的な回収を図ることが可能となる。 According to the heating system of the present invention, when the internal temperature of the heat treatment apparatus rises to about 600° C. for some reason, at least one of magnesium carbonate and dolomite undergoes a decarboxylation reaction. Due to the endothermic and carbon dioxide gas generated by this reaction, combustion in the heat treatment apparatus is suppressed, and the internal temperature of the heat treatment apparatus can be lowered. As a result, it is possible to prevent the aluminum contained in the waste lithium ion battery from melting and adhering to other materials.

そして、この脱炭酸反応は、熱処理装置の内部温度が約６００℃になると自動的に進行する。そのため、上記特許文献１に記載の技術のように、所定の温度以上になると熱処理装置内にガスを投入するための配管などの設備を新たに設ける必要がない。 This decarboxylation reaction proceeds automatically when the internal temperature of the heat treatment apparatus reaches approximately 600.degree. Therefore, unlike the technique described in Patent Document 1, there is no need to newly provide equipment such as piping for introducing gas into the heat treatment apparatus when the temperature reaches a predetermined temperature or higher.

本発明の加熱システムにおいて、前記炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかを前記被加熱物と共に内部に収容し、前記内部と外部とを挿通する挿通部が形成されている少なくとも６００℃以上の耐熱温度を有し、前記熱処置装置の内部に収容される耐熱容器を備えることも好ましい。 In the heating system of the present invention, at least one of the magnesium carbonate and the dolomite is accommodated inside together with the object to be heated, and an insertion portion for inserting the inside and the outside is formed, and the heat resistance temperature is at least 600 ° C. and a heat-resistant container housed inside the heat treatment device.

この場合、被加熱物及び炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかを同じ耐熱容器に収容するので、熱処理装置内に収容する容器の個数の削減を図ることが可能となる。 In this case, since the object to be heated and at least one of magnesium carbonate and dolomite are contained in the same heat-resistant container, it is possible to reduce the number of containers contained in the heat treatment apparatus.

さらに、本発明の加熱システムにおいて、前記炭酸マグネシウムの量は、前記熱処理装置の内部空間の容積１ｍ３当たり１．２ｋｇ以上であることが好ましい。 Furthermore, in the heating system of the present invention, the amount of magnesium carbonate is preferably 1.2 kg or more per 1 m 3 of the internal space of the heat treatment apparatus.

この場合、炭酸マグネシウムの脱炭酸反応によって発生する二酸化炭素ガスの容積が熱処理装置の内部空間の容積以上であるので、二酸化炭素ガスが熱処理装置の内部空間全体を満たすことができ、温度上昇がさらに確実に抑制される。なお、ドロマイトの場合、その量は熱処理装置の内部空間の容積１ｍ３当たり２．６ｋｇ以上であることが好ましい。 In this case, since the volume of carbon dioxide gas generated by the decarboxylation reaction of magnesium carbonate is equal to or greater than the volume of the internal space of the heat treatment apparatus, the carbon dioxide gas can fill the entire internal space of the heat treatment apparatus, further increasing the temperature. definitely suppressed. In the case of dolomite, the amount is preferably 2.6 kg or more per 1 m 3 of the internal space of the heat treatment apparatus.

本発明の加熱方法において、炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかを被加熱物と共に内部に収容した状態で、前記内部を４００℃以上５５０℃以下に加熱することにより、前記被加熱物を加熱することを特徴とする。 In the heating method of the present invention, the object to be heated is heated by heating the inside to 400° C. or more and 550° C. or less in a state in which at least one of magnesium carbonate and dolomite is accommodated in the inside together with the object to be heated. It is characterized by

本発明の加熱方法によれば、被加熱物を加熱する空間の温度が何からの要因により上昇して約６００℃になると、炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかが脱炭酸反応する。この反応により発生する吸熱及び二酸化炭素ガスにより、熱処理装置内の燃焼が抑えられ、前記温度を低下させることができる。これにより、温度上昇が抑制され、廃リチウムイオン電池に含まれるアルミニウムの溶融による他の素材への付着を防止することができるので、有価物の効果的な回収を図ることが可能となる。 According to the heating method of the present invention, when the temperature of the space for heating the object to be heated rises to about 600° C. for some reason, at least one of magnesium carbonate and dolomite undergoes a decarboxylation reaction. Due to the endothermic and carbon dioxide gas generated by this reaction, combustion in the heat treatment apparatus is suppressed, and the temperature can be lowered. As a result, the temperature rise is suppressed, and the aluminum contained in the waste lithium ion battery can be prevented from melting and adhering to other materials, making it possible to effectively recover valuables.

そして、この脱炭酸反応は、前記空間の内部温度が約６００℃になると自動的に進行する。そのため、上記特許文献１に記載の技術のように、所定の温度以上になると前記空間内にガスを投入するための配管などの設備を新たに設ける必要がない。 This decarboxylation reaction proceeds automatically when the internal temperature of the space reaches approximately 600°C. Therefore, unlike the technique described in Patent Document 1, there is no need to newly provide facilities such as piping for introducing gas into the space when the temperature reaches a predetermined temperature or higher.

本発明の実施形態に係る加熱システムを示す模式断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing a heating system according to an embodiment of the invention; FIG. 試験例１，２の電気炉の内部温度の高温時における推移を示すグラフ。4 is a graph showing changes in the internal temperature of the electric furnaces of Test Examples 1 and 2 at high temperatures.

以下、本発明の実施形態に係る加熱システム１００について図１を参照して説明する。この加熱システム１００は、被加熱物を加熱する装置である。なお、図１は本実施形態を模式的に説明するための図であり、寸法はデフォルメされている。 A heating system 100 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This heating system 100 is a device for heating an object to be heated. Note that FIG. 1 is a diagram for schematically explaining the present embodiment, and the dimensions are deformed.

ここでは、加熱システム１００が、本発明の被加熱物である廃リチウムイオン電池Ａを加熱して焙焼処理することにより、廃リチウムイオン電池Ａを無害化するためのシステムである場合について説明する。 Here, a case where the heating system 100 is a system for detoxifying the waste lithium ion battery A by heating and roasting the waste lithium ion battery A, which is the object to be heated of the present invention, will be described. .

加熱システム１００は、例えば、上記特許文献１に記載されたものと同様に、廃リチウムイオン電池Ａを処理するための処理装置である。加熱システム１００は、詳細は図示しないが、熱処理炉１０と、廃リチウムイオン電池Ａが収容された状態で、熱処理炉１０の内部に収容される１個又は複数個の耐熱容器２０とを備えている。なお、図示しないが、加熱システム１００は、耐熱容器２０を熱処理炉１０に投入及び排出する容器搬送装置を備えていてもよい。 The heating system 100 is, for example, a processing apparatus for processing waste lithium ion batteries A, similar to that described in Patent Document 1 above. Although details are not shown, the heating system 100 includes a heat treatment furnace 10 and one or more heat-resistant containers 20 that are housed inside the heat treatment furnace 10 in a state in which the waste lithium ion batteries A are housed. there is Although not shown, the heating system 100 may include a container transfer device for loading and unloading the heat-resistant container 20 into and out of the heat treatment furnace 10 .

熱処理炉１０は、例えば、耐火材で覆われた鋼板で炉壁１１が構成された略円筒状の縦型炉であり、ガスバーナなどの加熱手段１２によって加熱される。熱処理炉１０は本発明の熱処理装置に相当する。熱処理炉１０の内部温度は温度センサ１３によって検知される。また、図示しないが、熱処理炉１０には、内部空間に耐熱容器２０を出し入れする際などに使用される扉も設けられている。 The heat treatment furnace 10 is, for example, a substantially cylindrical vertical furnace having a furnace wall 11 made of a steel plate covered with a refractory material, and heated by a heating means 12 such as a gas burner. The heat treatment furnace 10 corresponds to the heat treatment apparatus of the present invention. The internal temperature of heat treatment furnace 10 is detected by temperature sensor 13 . Although not shown, the heat treatment furnace 10 is also provided with a door that is used when the heat-resistant container 20 is taken in and out of the internal space.

また、熱処理炉１０の炉床１４は、炉壁１１と同様に耐火材で覆われた鋼板からなり、図示しない炉床回転装置によって水平方向に回転可能に構成されていてもよい。 Further, the hearth 14 of the heat treatment furnace 10 may be made of a steel plate covered with a refractory material like the furnace wall 11, and may be horizontally rotatable by a hearth rotating device (not shown).

熱処理炉１０には、複数個の耐熱容器２０が、隣接する耐熱容器２０が間隔を有するように炉床１４に載置された状態で収容されている。 The heat treatment furnace 10 contains a plurality of heat-resistant containers 20 placed on a hearth 14 such that adjacent heat-resistant containers 20 are spaced apart from each other.

各耐熱容器２０の形状は、例えば、直方体状、立方体状、円筒状、球状、楕円球状などの箱状であり、特に限定されない。耐熱容器２０は、ここでは、全体として円筒形状である。耐熱容器１２０は、ＳＵＳ３０４に代表されるステンレス鋼などからなり、耐熱温度が少なくとも６００℃、より好ましくは６５０℃、さらに好ましくは７００℃であれば、任意のものを使用することができる。 The shape of each heat-resistant container 20 is, for example, a rectangular parallelepiped shape, a cubic shape, a cylindrical shape, a spherical shape, a box shape such as an oval shape, and is not particularly limited. The heat-resistant container 20 here has a cylindrical shape as a whole. The heat-resistant container 120 is made of stainless steel such as SUS304, and any container can be used as long as the heat-resistant temperature is at least 600°C, preferably 650°C, and more preferably 700°C.

耐熱容器２０は、上面が開放された円筒状の本体２１と、本体２１の上部に脱着可能に取り付けられる上蓋２２と、上蓋２２又は本体２１の上部付近に形成された排気口２３とを備えている。 The heat-resistant container 20 includes a cylindrical body 21 with an open top, a top lid 22 detachably attached to the top of the body 21, and an exhaust port 23 formed near the top of the top lid 22 or the body 21. there is

さらに、各耐熱容器２０には、高さ方向の中間部に内部空間を上下に区分する仕切り板２４が設けられている。そして、仕切り板２４より下側の空間内には炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）およびドロマイトのうち少なくとも何れかからなる粉末（以下、炭酸マグネシウム等粉末という）Ｂが収容されており、仕切り板２４より上側の空間内には１個又は複数個の廃リチウムイオン電池Ａが収容されている。廃リチウムイオン電池Ａは、耐熱容器２０内にて、積層されて、又は重なり合って収容されていてもよい。 Furthermore, each heat-resistant container 20 is provided with a partition plate 24 that divides the internal space into upper and lower parts in the middle part in the height direction. In the space below the partition plate 24, powder B made of at least one of magnesium carbonate (MgCO 3 ) and dolomite (hereinafter referred to as magnesium carbonate powder) B is accommodated. One or a plurality of waste lithium ion batteries A are accommodated in the space of . The waste lithium ion batteries A may be stored in a heat-resistant container 20 in a stacked or overlapping manner.

仕切り板２４には、炭酸マグネシウム等粉末Ｂの粒径よりも小さな直径を有する上下に貫通する貫通孔２５が１個又は複数個形成されている。炭酸マグネシウム等粉末Ｂの粒径は例えば３ｍｍ～１０ｍｍである。 The partition plate 24 is formed with one or more through-holes 25 having a diameter smaller than the particle size of the powder B of magnesium carbonate or the like and penetrating vertically. The particle size of the magnesium carbonate powder B is, for example, 3 mm to 10 mm.

炭酸マグネシウムは、約６００℃に加熱されると、以下の反応式（１）で示すように、脱炭酸反応が吸熱しながら進行し、二酸化炭素ガスが生じる。
ＭｇＣＯ３→ＭｇＯ＋ＣＯ２－１１６．５ｋＪ／ｍｏｌ ・・・ （１） When magnesium carbonate is heated to approximately 600° C., a decarboxylation reaction proceeds while endothermically as shown in the following reaction formula (1) to generate carbon dioxide gas.
MgCO 3 →MgO+CO 2 −116.5 kJ/mol (1)

そして、ドロマイトは、約６００℃に加熱されると、炭酸マグネシウム成分が反応式（１）で示すように、脱炭酸反応が吸熱しながら進行し、二酸化炭素ガスが生じる。 Then, when the dolomite is heated to about 600° C., the decarboxylation reaction of the magnesium carbonate component progresses while endothermically, producing carbon dioxide gas, as shown in Reaction Formula (1).

耐熱容器２０に収容される炭酸マグネシウム粉末等Ｂの量は、上記反応式（１）によって発生する二酸化炭素ガスが熱処理炉１０内全体を満たすように、炭酸マグネシウム等粉末Ｂが炭酸マグネシウムである場合、熱処理炉１０の内部空間１ｍ３当たり１．２ｋｇ（約１４ｍｏｌ）以上であることが好ましい。また、炭酸マグネシウム等粉末Ｂがドロマイトである場合、熱処理炉１０の内部空間１ｍ３当たり２．６ｋｇ（約１４ｍｏｌ）以上であることが好ましい。 The amount of the magnesium carbonate powder or the like B contained in the heat-resistant container 20 is such that the carbon dioxide gas generated by the reaction formula (1) fills the entire interior of the heat treatment furnace 10. , is preferably 1.2 kg (about 14 mol) or more per 1 m 3 of the internal space of the heat treatment furnace 10 . When the magnesium carbonate powder B is dolomite, it is preferably 2.6 kg (approximately 14 mol) or more per 1 m 3 of the internal space of the heat treatment furnace 10 .

加熱システム１００は、さらに、熱処理炉１０内のガスを外部に排気するための排気機構４０を備えている。ここでは、排気機構４０は、熱処理炉１０の上部に設けられ、熱処理炉１０の内部と外部とを連通する排気ダクト４１、及び、排気ダクト４１を介して熱処理炉１０内のガスを外部に排出するための排気ファン４２などを備えている。排気ダクト４１の吸い込み口は、耐熱容器２０の排気口２３より少し上方に位置することが好ましい。 The heating system 100 further includes an exhaust mechanism 40 for exhausting the gas inside the heat treatment furnace 10 to the outside. Here, the exhaust mechanism 40 is provided in the upper part of the heat treatment furnace 10, and exhausts the gas in the heat treatment furnace 10 to the outside through the exhaust duct 41 that communicates the inside and the outside of the heat treatment furnace 10 and the exhaust duct 41. An exhaust fan 42 or the like is provided for this purpose. The suction port of the exhaust duct 41 is preferably positioned slightly above the exhaust port 23 of the heat-resistant container 20 .

以下、上述した加熱システム１００を用いた本発明の実施形態に係る加熱方法について説明する。 A heating method according to an embodiment of the present invention using the heating system 100 described above will be described below.

まず、予備処理として、排気ファン４２を作動させて、熱処理炉１０内の残留ガスを外部に排出するプレパージを行う。その後、加熱手段１２によって熱処理炉１０内を加熱する。温度センサ１３によって監視しながら、熱処理炉１０の内部温度を上昇させる。そして、内部温度を樹脂は分解するがアルミニウムは溶融しないように４００℃以上５５０℃以下の所定の加熱温度、例えば、６００℃で一定に保持されるように加熱手段１２などの作動を制御する。 First, as a preliminary process, the exhaust fan 42 is operated to perform a pre-purge for discharging the residual gas in the heat treatment furnace 10 to the outside. After that, the inside of the heat treatment furnace 10 is heated by the heating means 12 . The internal temperature of the heat treatment furnace 10 is raised while being monitored by the temperature sensor 13 . Then, the operation of the heating means 12 is controlled so that the internal temperature is kept constant at a predetermined heating temperature of 400° C. or higher and 550° C. or lower, for example, 600° C. so that the resin is decomposed but the aluminum is not melted.

次に、上記扉を介して、加熱システ１００においては、上記扉を介して、廃リチウムイオン電池Ａ及び炭酸マグネシウム粉末等Ｂを収容した耐熱容器２０を熱処理炉１０内の所定の位置に設置する。 Next, in the heating system 100, the heat-resistant container 20 containing the waste lithium ion battery A and the magnesium carbonate powder or the like B is placed at a predetermined position in the heat treatment furnace 10 through the door. .

そして、熱処理炉１０の内部温度を前記所定の加熱温度、例えば、６００℃で一定に保持されるように加熱手段１２などの作動の制御を継続する。これにより、廃リチウムイオン電池Ａは加熱される。なお、排気ファン４２の作動による熱処理炉１０の内部空間に存するガスの排気は、随時、周期的又は常時行えばよい。 Then, the control of the operation of the heating means 12 and the like is continued so that the internal temperature of the heat treatment furnace 10 is kept constant at the predetermined heating temperature, for example, 600.degree. Thereby, the waste lithium ion battery A is heated. It should be noted that the gas in the internal space of the heat treatment furnace 10 may be exhausted by the operation of the exhaust fan 42 at any time, periodically or all the time.

この加熱により、耐熱容器２０内は還元雰囲気とされ、耐熱容器２０に収容されている廃リチウムイオン電池Ａの筺体などのプラスチック類は乾留により炭化混合物として、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガンなどの有用金属が含まれた材料から分離された状態となる。廃リチウムイオン電池Ａ内の電解液は揮発化され、プラスチックなどの可燃性物質が熱分解することによって発生したガスとともに、耐熱容器２０の排気口２３から熱処理炉１０内に排出され、排気機構４０により外部に排出される。 By this heating, the inside of the heat-resistant container 20 is made into a reducing atmosphere, and the plastics such as the housing of the waste lithium ion battery A housed in the heat-resistant container 20 are carbonized by dry distillation, and useful lithium, cobalt, nickel, manganese, etc. It will be separated from the material containing the metal. The electrolyte in the waste lithium-ion battery A is volatilized, and together with gas generated by thermal decomposition of combustible substances such as plastics, is discharged into the heat treatment furnace 10 through the exhaust port 23 of the heat-resistant container 20, and the exhaust mechanism 40. is discharged to the outside.

熱処理炉１０の内部温度が何からの要因により上昇して約６００℃になると、上記反応式（１）のように炭酸マグネシウム等粉末Ｂが脱炭酸反応する。この反応により発生する吸熱及び二酸化炭素ガスにより、熱処理炉１０内での燃焼が抑えられ、熱処理炉１０の内部温度を低下させることができる。これにより、温度上昇が抑制され、廃リチウムイオン電池Ａに含まれるアルミニウムの溶融による他の素材への付着を防止することができるので、有価物の効果的な回収を図ることが可能となる。 When the internal temperature of the heat treatment furnace 10 rises to about 600° C. for some reason, the powder B such as magnesium carbonate undergoes a decarboxylation reaction as shown in the above reaction formula (1). Combustion in the heat treatment furnace 10 is suppressed by the endothermic and carbon dioxide gas generated by this reaction, and the internal temperature of the heat treatment furnace 10 can be lowered. As a result, the temperature rise is suppressed, and the aluminum contained in the waste lithium ion battery A can be prevented from melting and adhering to other materials, so it is possible to effectively collect valuables.

上記の反応は、炭酸マグネシウム等粉末Ｂを収容した耐熱容器２０を熱処理炉１０内に設置しておけば、内部温度が約６００℃になると自動的に進行する。そのため、上記特許文献１に記載の技術のように、所定の温度以上になると熱処理炉１０内にガスを投入するための配管などの設備を新たに設ける必要がない。 If the heat-resistant container 20 containing the powder B such as magnesium carbonate is installed in the heat treatment furnace 10, the above reaction will automatically proceed when the internal temperature reaches about 600.degree. Therefore, unlike the technique described in Patent Document 1, there is no need to newly provide facilities such as piping for introducing gas into the heat treatment furnace 10 when the temperature reaches a predetermined temperature or higher.

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態では、被加熱物が廃リチウムイオン電池である場合について説明したが、被加熱物はこれに限定されず、４００℃以上５５０℃以下で加熱されるものであれば、限定されない。また、本発明の熱処理装置は、特に制限されず、流動床炉、トンネル炉、マッフル等のバッチ式炉などを好適に用いることができる。 The invention is not limited to the embodiments described above. For example, in the above-described embodiment, the case where the object to be heated is a waste lithium ion battery was described, but the object to be heated is not limited to this, and any object that can be heated at 400 ° C. or higher and 550 ° C. or lower is limited. not. Moreover, the heat treatment apparatus of the present invention is not particularly limited, and a fluidized bed furnace, a tunnel furnace, a batch type furnace such as a muffle, and the like can be suitably used.

（試験例）
上述した加熱システム１００を模したものにおいて、温度上昇を模擬し、炭酸マグネシウム等粉末Ｂを耐熱容器２０内に収容することにより温度上昇の抑制に効果があるのか否かを確認する試験を実施した。以下、これについて説明する。 (Test example)
In a model of the heating system 100 described above, a temperature rise was simulated, and a test was conducted to confirm whether or not the temperature rise was effectively suppressed by housing the powder B such as magnesium carbonate in the heat-resistant container 20. . This will be explained below.

本試験においては、温度上昇を発生させるための可燃分として、廃リチウムイオン電池Ａの代わりに樹脂シートを用いた。この樹脂シートは、フッ素樹脂からなるものであり、一辺３０ｍｍ～４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ～２ｍｍの矩形のシート状のものを、各試験例で４０ｇずつ用いた。 In this test, a resin sheet was used instead of the waste lithium-ion battery A as a combustible component for generating a temperature rise. The resin sheet was made of fluororesin, and 40 g of a rectangular sheet having a side of 30 mm to 40 mm and a thickness of 0.5 mm to 2 mm was used for each test example.

ここでは、熱処理炉１０の代わりに、ヤマト科学株式会社製の電気炉Ｆ０－５１０に排気フードを併設したものを用いた。この電気炉は、内寸が幅３００ｍｍ、奥行き２５０ｍｍ、高さ１４０ｍｍであって、内容積は１０．５Ｌであった。 In this case, instead of the heat treatment furnace 10, an electric furnace F0-510 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd., equipped with an exhaust hood was used. This electric furnace had internal dimensions of 300 mm in width, 250 mm in depth, and 140 mm in height, and had an internal volume of 10.5 L.

耐熱容器２０を模擬するものとして、蓋付きの円筒形状のステンレス管を用いた。ステンレス管は、内寸が直径７０ｍｍ、高さ１３５ｍｍであって、内容積は０．５２Ｌであった。ステンレス管の上部には３ｍｍの貫通孔を１個形成した。 A cylindrical stainless steel tube with a lid was used to simulate the heat-resistant container 20 . The stainless steel pipe had an inner dimension of 70 mm in diameter, 135 mm in height, and an inner volume of 0.52 L. One through-hole of 3 mm was formed in the upper part of the stainless steel tube.

試験は以下の手順で実施した。まず、電気炉の上部に熱電対を設置した。そして、熱電対が示す電気炉の内部温度が６００℃となるまで電気炉を昇温させた。 The test was performed in the following procedure. First, a thermocouple was installed on the top of the electric furnace. Then, the electric furnace was heated until the internal temperature of the electric furnace indicated by the thermocouple reached 600°C.

樹脂シート及び炭酸マグネシウムを収容したステンレス管を、内部温度を６００℃に設定した電気炉の内部に設置し、電気炉の扉を閉めた。試験条件を表１にまとめた。なお、２５ｇの炭酸マグネシウムの脱炭酸反応が完了した場合、電気炉の内容積の２倍である２１Ｌの二酸化炭素ガスが発生する。 The stainless steel tube containing the resin sheet and magnesium carbonate was placed inside an electric furnace whose internal temperature was set to 600° C., and the door of the electric furnace was closed. Table 1 summarizes the test conditions. When the decarboxylation reaction of 25 g of magnesium carbonate is completed, 21 L of carbon dioxide gas, which is twice the internal volume of the electric furnace, is generated.

電気炉の扉を閉めてから３０秒後に電気炉のヒータを停止した。そして、電気炉の内部温度が４００℃以下になるまで温度測定を継続した。なお、電気炉の強制排気は行わなかった。 Thirty seconds after the door of the electric furnace was closed, the heater of the electric furnace was stopped. Then, temperature measurement was continued until the internal temperature of the electric furnace reached 400° C. or lower. Note that forced evacuation of the electric furnace was not performed.

Figure 2022124110000002
Figure 2022124110000002

試験例１，２の電気炉の内部温度の高温時における推移を示す図２から分かるように、ステンレス管に炭酸マグネシウムを収容した試験例２は、炭酸マグネシウムを収容していない試験例１と比較して、電気炉の内部温度の最高温度が抑制されていることが分かる。これより、炭酸マグネシウムを収容することが温度上昇の抑制に効果を有することを確認できた。なお、図２における経過時間は、電気炉の扉を閉めた時点からの経過時間である。 As can be seen from FIG. 2 showing the transition of the internal temperature of the electric furnace in Test Examples 1 and 2 at high temperatures, Test Example 2 containing magnesium carbonate in the stainless steel pipe is compared with Test Example 1 containing no magnesium carbonate. As a result, the maximum internal temperature of the electric furnace is suppressed. From this, it was confirmed that accommodating magnesium carbonate was effective in suppressing temperature rise. The elapsed time in FIG. 2 is the elapsed time from the time when the door of the electric furnace was closed.

１０…熱処理炉（熱処理装置）、 １１…炉壁、 １２…加熱手段、 １３…温度センサ、 １４…炉床、 ２０…耐熱容器、 ２１…本体、 ２２…上蓋、 ２３…排気口、 ２４…仕切り板、 ２５…貫通孔、 ４０…排気機構、 ４１…排気ダクト、 ４２…排気ファン、 １００…加熱システム、 Ａ…廃リチウムイオン電池（被加熱物）、 Ｂ…炭酸マグネシウム等粉末（炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかからなる粉末）。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Heat treatment furnace (heat treatment apparatus), 11... Furnace wall, 12... Heating means, 13... Temperature sensor, 14... Hearth, 20... Heat-resistant container, 21... Main body, 22... Upper lid, 23... Exhaust port, 24... Partition Plate 25 Through hole 40 Exhaust mechanism 41 Exhaust duct 42 Exhaust fan 100 Heating system A Waste lithium ion battery (object to be heated) B Magnesium carbonate powder (magnesium carbonate and dolomite powder consisting of at least one of

Claims (4)

被加熱物を加熱する加熱システムであって、
炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかを前記被加熱物と共に内部に収容する熱処理装置と、
前記熱処理装置を、前記熱処理装置の内部温度が４００℃以上５５０℃以下となるように加熱する加熱手段とを備えることを特徴とする加熱システム。 A heating system for heating an object to be heated,
a heat treatment apparatus that accommodates at least one of magnesium carbonate and dolomite together with the object to be heated;
A heating system, comprising heating means for heating the heat treatment apparatus so that the internal temperature of the heat treatment apparatus is 400° C. or higher and 550° C. or lower. 前記炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかを前記被加熱物と共に内部に収容し、前記内部と外部とを挿通する挿通部が形成されている少なくとも６００℃以上の耐熱温度を有し、前記熱処置装置の内部に収容される耐熱容器を備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱システム。 At least one of the magnesium carbonate and the dolomite is accommodated in the interior together with the object to be heated, and an insertion portion for inserting the interior and the exterior is formed. 2. The heating system of claim 1, comprising a heat-resistant container housed inside the device. 前記炭酸マグネシウムの量は、前記熱処理装置の内部空間の容積１ｍ３当たり１．２ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱システム。 3. The heating system according to claim 1, wherein the amount of said magnesium carbonate is 1.2 kg or more per 1 m< 3 >of the internal space of said heat treatment apparatus. 炭酸マグネシウムおよびドロマイトのうち少なくとも何れかを被加熱物と共に内部に収容した状態で、前記内部を４００℃以上５５０℃以下に加熱することにより、前記被加熱物を加熱することを特徴とする加熱方法。

A heating method comprising heating the object to be heated by heating the inside to 400° C. or higher and 550° C. or lower in a state in which at least one of magnesium carbonate and dolomite is accommodated inside the object to be heated. .
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