JP2023035964A - Processing method of alloy - Google Patents

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Hiroshi Shoji
宏 竹之内
Hiroshi Takenouchi
いつみ 松岡
Itsumi Matsuoka
翔太 三條
Shota Sanjo
匠 松木
Takumi Matsuki
伸一 平郡
Shinichi Hiragori
聡 浅野
Satoshi Asano
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Abstract

To provide a method of efficiently obtaining a solution containing nickel and/or cobalt from an alloy containing nickel and/or cobalt, and copper of a waste lithium ion battery and the like.SOLUTION: A processing method of alloy for obtaining a solution containing nickel and/or cobalt from an alloy containing nickel and/or cobalt, and copper includes a leach process of subjecting a slurry containing the alloy to leach processing by an acid solution in the presence of a sulfating agent to obtain a leachate and a leach residue. In the leach process, the leach processing is performed by adjusting an initial concentration of the slurry containing the alloy to 100 g/L or more and 250 g/L or less. Also in the leach process, the leach processing is performed preferably while controlling an oxidation reduction potential (a silver/silver chloride electrode as a reference electrode) to 200 mV or lower. Also in the leach process, the leach processing is performed preferably in the presence of the sulfating agent by an amount in a range of 1.05-1.25 equivalent (S mol/Cu mol) to an amount of copper contained in the alloy.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金からニッケル及び/又はコバルトを含む溶液を得る合金の処理方法に関する。 The present invention relates to a method of processing an alloy to obtain a solution containing nickel and/or cobalt from an alloy containing nickel and/or cobalt and copper.

電気自動車やハイブリット自動車等の車両、及び携帯電話やスマートフォン、パソコン等の電子機器には、軽量で大出力であるという特徴を有するリチウムイオン電池(以下「LIB」とも称する)が搭載されている。 Vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles, and electronic devices such as mobile phones, smartphones, and personal computers are equipped with lithium ion batteries (hereinafter also referred to as “LIB”), which are lightweight and have high output.

LIBは、アルミニウムや鉄等の金属製あるいは塩化ビニル等のプラスチック製の外装缶の内部に、銅箔を負極集電体に用いて表面に黒鉛等の負極活物質を固着させた負極材と、アルミニウム箔からなる正極集電体にニッケル酸リチウムやコバルト酸リチウム等の正極活物質を固着させた正極材を、ポリプロピレンの多孔質樹脂フィルム等からなるセパレータと共に装入し、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)等の電解質を含んだ有機溶媒を電解液として含浸させた構造を有する。 LIB is a negative electrode material in which a copper foil is used as a negative electrode current collector and a negative electrode active material such as graphite is adhered to the surface inside an outer can made of metal such as aluminum or iron or plastic such as vinyl chloride, A positive electrode material in which a positive electrode active material such as lithium nickel oxide or lithium cobalt oxide is fixed to a positive electrode current collector made of aluminum foil is charged together with a separator made of a polypropylene porous resin film or the like, and lithium hexafluorophosphate is charged. It has a structure in which an organic solvent containing an electrolyte such as (LiPF 6 ) is impregnated as an electrolytic solution.

LIBは、上記のような車両や電子機器等の中に組み込まれて使用されると、やがて自動車や電子機器等の劣化、あるいはLIB自身の寿命等によって使用できなくなり、廃リチウムイオン電池(廃LIB)となる。なお、「廃LIB」には、製造工程内で不良品として発生したものも含まれる。 When LIBs are used in vehicles and electronic devices as described above, they eventually become unusable due to the deterioration of automobiles and electronic devices, or due to the life of LIBs themselves. ). Note that "waste LIB" includes those generated as defective products in the manufacturing process.

これらの廃LIBには、ニッケルやコバルト、銅などの有価成分が含まれており、資源の有効活用のためにも、それら有価成分を回収して再利用することが望まれる。 These waste LIBs contain valuable components such as nickel, cobalt, and copper, and it is desired to recover and reuse these valuable components for effective utilization of resources.

一般に、金属で作製された装置や部材、材料から有価成分を効率よく回収しようとする場合、炉等に投入して高温で熔解し、有価物を含むメタルとそれ以外のスラグとに分離する乾式製錬の原理を利用した乾式処理が従来から広く行われている。例えば、特許文献1には、乾式処理を用いて有価金属の回収を行う方法が開示されている。特許文献1に開示の方法を廃LIBからの有価金属の回収に適用することで、ニッケル、コバルトを含む銅合金を得ることができる。 In general, when trying to efficiently recover valuable components from devices, members, and materials made of metal, the dry process involves putting them into a furnace or the like, melting them at high temperatures, and separating the metal containing valuables from the other slag. Dry processing using the principle of smelting has been widely practiced. For example, Patent Literature 1 discloses a method of recovering valuable metals using dry processing. By applying the method disclosed in Patent Document 1 to the recovery of valuable metals from waste LIB, a copper alloy containing nickel and cobalt can be obtained.

このような乾式処理(以下、「乾式法」とも称する)は、炉を用いて高温に加熱するためにエネルギーを要するという短所があるが、様々な不純物を一括して分離できる利点がある。しかも、乾式処理で得られるスラグは、化学的に安定な性状であり、環境に影響する懸念が少なく、処分しやすい利点もある。 Such a dry process (hereinafter also referred to as a "dry process") has the disadvantage of requiring energy for heating to a high temperature using a furnace, but has the advantage of being able to separate various impurities all at once. Moreover, the slag obtained by dry processing has the advantage of being chemically stable, having little concern about affecting the environment, and being easy to dispose of.

しかしながら、乾式処理で廃LIBを処理した場合、一部の有価成分、特にコバルトのほとんどがスラグに分配され、コバルトの回収ロスとなることが避けられないという問題があった。また、乾式処理で得られたメタルは、有価成分が共存した合金であり、再利用するためには、この合金から成分ごとに分離し、不純物を除去する精製が必要となる。 However, when the waste LIB is treated by dry treatment, there is a problem that some valuable components, especially most of the cobalt, are distributed to the slag, resulting in recovery loss of the cobalt. In addition, the metal obtained by dry processing is an alloy in which valuable components coexist, and in order to reuse it, it is necessary to separate each component from this alloy and refine it to remove impurities.

乾式処理で一般的に用いられてきた元素分離の方法として、高温の熔解状態から徐冷することで、例えば、銅と鉛とを分離したり、鉛と亜鉛とを分離するといった方法が知られている。ところが、廃LIBのように銅とニッケルが主な成分である場合、銅とニッケルは全組成範囲で均一熔融する性質を持つため、徐冷しても銅とニッケルが層状に混合固化するのみで分離はできない。 As a method of element separation generally used in dry processing, a method is known in which, for example, copper and lead are separated by slow cooling from a high-temperature molten state, or lead and zinc are separated. ing. However, when the main components are copper and nickel, such as waste LIB, the copper and nickel have the property of uniformly melting over the entire composition range, so even if it is slowly cooled, the copper and nickel will only mix and solidify in layers. cannot be separated.

さらに、一酸化炭素(CO)ガスを用いてニッケルを不均化反応させ銅やコバルトから揮発させて分離する精製方法もあるが、有毒性のCOガスを用いるため、安全性の確保が難しいといった問題もある。 Furthermore, there is also a refining method that disproportionates nickel using carbon monoxide (CO) gas to volatilize and separate it from copper and cobalt, but it is said that it is difficult to ensure safety because it uses toxic CO gas. There is also a problem.

また、工業的に行われてきた銅とニッケルを分離する方法として、混合マット(硫化物)を粗分離する方法がある。この方法では、製錬工程で銅とニッケルを含むマットを生成させ、これを上述の場合と同様に徐冷することで、銅を多く含む硫化物とニッケルを多く含む硫化物とに分離するものである。ところが、この分離方法でも、銅とニッケルの分離は粗分離程度に留まり、純度の高いニッケルや銅を得るためには、別途、電解精製等の処理が必要となる。 Further, as a method for separating copper and nickel that has been industrially practiced, there is a method for roughly separating a mixed matte (sulfide). In this method, a matte containing copper and nickel is generated in the smelting process, and then slowly cooled in the same manner as in the above case to separate the sulfide containing a large amount of copper and the sulfide containing a large amount of nickel. is. However, even with this separation method, the separation of copper and nickel is limited to a crude separation, and in order to obtain nickel and copper with high purity, a separate treatment such as electrolytic refining is required.

その他にも、塩化物を経て蒸気圧差を利用する方法も検討されてきた。しかしながら、有毒な塩素を大量に取り扱うプロセスとなるため、装置の腐食対策や安全対策等を大掛かりに要し、工業的に適した方法とは言い難い。 In addition, a method of utilizing a vapor pressure difference via chloride has also been investigated. However, since this is a process in which a large amount of toxic chlorine is handled, it requires large-scale measures against corrosion of equipment, safety measures, etc., and it is difficult to say that it is an industrially suitable method.

このように、乾式処理での各元素分離精製は、粗分離レベルに留まるか、あるいは高コストになるという欠点を有している。 Thus, each elemental separation and refinement in the dry process has the drawback of staying at the crude separation level or increasing the cost.

一方で、酸処理や中和処理、溶媒抽出処理等を用いる湿式製錬の方法を用いた湿式処理(以下、「湿式法」とも称する)は、消費するエネルギーが少なく、混在する有価成分を個々に分離して高純度な品位で回収できる利点がある。 On the other hand, wet processing (hereinafter also referred to as “wet processing”) using hydrometallurgical methods using acid treatment, neutralization treatment, solvent extraction treatment, etc. consumes less energy and separates mixed valuable ingredients. There is an advantage that it can be separated into a large amount and recovered in a high-purity grade.

しかしながら、湿式処理を用いて廃LIBを処理する場合、廃LIBに含有される電解液成分の六フッ化リン酸アニオン等は、高温、高濃度の硫酸でも完全に分解させることができない難処理物であり、有価成分を浸出した酸溶液に混入することになる。六フッ化リン酸アニオンは、水溶性の炭酸エステルであることから、有価物を回収した後の水溶液からリンやフッ素を回収することも困難となり、公共海域等への放出を抑制するために種々の対策を講じることが必要になる等、環境面の制約が大きい。 However, when wet processing is used to treat waste LIB, hexafluorophosphate anions and other constituents of the electrolytic solution contained in waste LIB are difficult-to-process substances that cannot be completely decomposed even at high temperatures and high concentrations of sulfuric acid. and will contaminate the leached acid solution with valuable components. Since the hexafluorophosphate anion is a water-soluble carbonate ester, it is difficult to recover phosphorus and fluorine from the aqueous solution after recovery of valuables. There are significant environmental restrictions, such as the need to take measures such as

さらに、酸だけで廃LIBから有価成分を効率的に浸出して精製に供することができる溶液を得ることは容易でない。特に、廃LIB本体は、酸等では浸出され難く、完全に有価成分を浸出させることは容易でない。また、酸化力の強い酸を用いる等して強引に浸出すると、有価成分と共に工業的には回収対象でないアルミニウムや鉄、マンガン等の不純物成分までもが浸出されてしまい、不純物を中和等で処理するための中和剤のコストが増加し、発生する排水量や澱物量が増加する問題が生じる。またさらに、廃LIBには電荷が残留していることがあり、そのまま処理しようとすると、発熱や爆発等を引き起こす恐れがあるため、残留電荷を放電するための処理等の手間がかかる。 Furthermore, it is not easy to obtain a solution that can be efficiently leached and purified from waste LIB using only acid. In particular, the waste LIB body is difficult to leach out with acid or the like, and it is not easy to leach out the valuable components completely. In addition, if a strong oxidizing acid is used to forcibly leach out, along with valuable components, even impurity components such as aluminum, iron, and manganese, which are not subject to industrial recovery, are leached out. The cost of the neutralizing agent for treatment increases, and problems arise in that the amount of waste water and sediments generated increases. Furthermore, the waste LIB may have residual electric charge, and if it is to be disposed of as it is, it may cause heat generation, explosion, or the like.

このように湿式処理だけを用いて廃LIBを処理することも、必ずしも有利な方法とは言えなかった。 Processing waste LIBs by using only wet processing in this way is not necessarily an advantageous method.

そこで、上述した乾式処理や湿式処理の単独処理では困難な廃LIBを、乾式処理と湿式処理を組み合わせた方法、つまり廃LIBを焙焼する等の乾式処理によって不純物をできるだけ除去して均一な廃LIB処理物とし、得られた処理物を湿式処理によって有価成分とそれ以外の成分とに分離しようとする試みが行われてきた。 Therefore, the waste LIB, which is difficult to process by the above-mentioned dry process or wet process alone, is treated by a method that combines the dry process and the wet process, that is, by a dry process such as roasting the waste LIB, removing impurities as much as possible and uniform waste. Attempts have been made to obtain a LIB-processed product and separate the resulting processed product into valuable components and other components by wet processing.

このような乾式処理と湿式処理を組み合わせた方法では、電解液のフッ素やリンは乾式処理で揮発して除去され、廃LIBの構造部品であるプラスチックやセパレータ等の有機物による部材も熱で分解される。また、乾式処理を経て廃LIB処理物は、均一な性状で得られるため、湿式処理の際にも均一な原料として取り扱いしやすい。 In such a method that combines dry and wet processes, the fluorine and phosphorus in the electrolytic solution are volatilized and removed by the dry process, and the structural parts of the waste LIB, such as plastics and organic materials such as separators, are also thermally decomposed. be. In addition, since the waste LIB processed material is obtained in a uniform state through the dry process, it can be easily handled as a uniform raw material even in the wet process.

しかしながら、単なる乾式処理と湿式処理との組み合わせだけでは、廃LIBに含まれるコバルトがスラグに分配されるという回収ロスの問題は依然として残る。 However, the problem of recovery loss that cobalt contained in the waste LIB is distributed to the slag still remains with the mere combination of dry and wet processes.

例えば、乾式処理での処理条件を調整することで、コバルトをスラグでなくメタルに効率的に分配させ、スラグへの分配を減じるように還元熔融する方法も考えられる。ところが、そのような方法で得られたメタルは、銅をベースとしてニッケル及びコバルトを含有する難溶性の耐蝕合金となってしまう。この耐蝕合金から、湿式処理によって有価成分を分離して回収しようとしても、酸溶解が難しく効果的に回収できなくなる。 For example, by adjusting the treatment conditions in the dry process, it is possible to efficiently distribute cobalt to the metal rather than to the slag, and reduce the distribution to the slag for reduction melting. However, the metal obtained by such a method is a sparingly soluble, corrosion-resistant alloy containing nickel and cobalt with a copper base. Even if an attempt is made to separate and recover valuable components from this corrosion-resistant alloy by wet treatment, acid dissolution is difficult and effective recovery is not possible.

耐蝕合金を浸出するために、例えば塩素ガスを用いた場合、得られた溶解液(浸出液)には、高濃度の銅と比較的低濃度のニッケルやコバルトが含有するようになる。その中で、ニッケルとコバルトは溶媒抽出等の公知の方法を用いて容易に分離できるものの、特に銅をニッケルやコバルトと容易にかつ低コストに分離することは困難となる。 When, for example, chlorine gas is used to leach the corrosion-resistant alloy, the resulting solution (leaching solution) contains high concentrations of copper and relatively low concentrations of nickel and cobalt. Among them, nickel and cobalt can be easily separated by using a known method such as solvent extraction, but it is difficult to separate copper from nickel and cobalt easily and at low cost.

廃LIBからの有価金属の回収は、都市鉱山の有効活用として注目されており、近年では活発な開発が行われてきている。ところが、上述したように、既存の湿式処理方法では、廃LIB等に由来する合金から得られるニッケル及び/又はコバルトを含む溶液におけるニッケル及びコバルトの濃度は低く、得られた溶液の濃縮や精製にコストが掛かるという問題を有している。 The recovery of valuable metals from waste LIBs has attracted attention as an effective use of urban mines, and has been actively developed in recent years. However, as described above, in the existing wet treatment method, the concentration of nickel and/or cobalt in the solution containing nickel and/or cobalt obtained from the alloy derived from waste LIB is low, and concentration and purification of the obtained solution are difficult. It has a problem of high cost.

なお、上述した問題は、廃LIB以外の廃電池からニッケル及び/又はコバルトと銅とを分離する場合においても同様に存在し、さらに、廃電池以外に由来する合金からニッケル及び/又はコバルトと銅とを分離する場合においても、同様に存在する。 The above-mentioned problems also exist when nickel and/or cobalt and copper are separated from waste batteries other than waste LIBs. It also exists in the case of separating the

特開2012-172169号公報JP 2012-172169 A

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、廃リチウムイオン電池等のニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金から、効率的に、ニッケル及び/又はコバルト含む溶液を得る方法を提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and efficiently obtains a solution containing nickel and/or cobalt from an alloy containing nickel and/or cobalt and copper such as a waste lithium ion battery. The purpose is to provide a method.

本発明者らによる鋭意検討の結果、ニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金を含むスラリーの初期濃度を特定の範囲に調整して浸出処理を行うことで、ニッケル及び/又はコバルトを高い濃度で含む溶液を得ることができることを見出した。また、好ましくは、酸化還元電位(参照電極:銀/塩化銀電極)を特定の範囲に制御しながら浸出処理を施し、また好ましくは、硫化剤を、合金に含まれる銅の量に対して特定の範囲の量で共存させて浸出処理を施すことで、より効率的にかつ効果的にニッケル及び/又はコバルトを浸出させることができることを見出した。具体的に、本発明は以下のものを提供する。 As a result of intensive studies by the present inventors, the initial concentration of the slurry containing the alloy containing nickel and/or cobalt and copper is adjusted to a specific range and the leaching treatment is performed to achieve a high concentration of nickel and/or cobalt. It was found that it is possible to obtain a solution containing Also, preferably, the leaching treatment is performed while controlling the oxidation-reduction potential (reference electrode: silver/silver chloride electrode) within a specific range, and preferably, the sulfiding agent is specified with respect to the amount of copper contained in the alloy. It has been found that nickel and/or cobalt can be leached out more efficiently and effectively by coexisting in an amount within the range of . Specifically, the present invention provides the following.

(1)本発明の第1の発明は、ニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金から、ニッケル及び/又はコバルトを含む溶液を得る合金の処理方法であって、前記合金を含むスラリーに対して、硫化剤が共存する状態で酸溶液による浸出処理を施し、浸出液と浸出残渣とを得る浸出工程を含み、前記浸出工程では、前記合金を含むスラリーの初期濃度を100g/L以上250g/L以下に調整して浸出処理を施す、合金の処理方法である。 (1) A first aspect of the present invention is a method of treating an alloy for obtaining a solution containing nickel and/or cobalt from an alloy containing nickel and/or cobalt and copper, wherein the slurry containing the alloy is and performing leaching treatment with an acid solution in the presence of a sulfiding agent to obtain a leaching solution and a leaching residue, wherein the initial concentration of the slurry containing the alloy is 100 g/L or more and 250 g/L. It is an alloy treatment method in which leaching treatment is performed by adjusting the following.

(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記浸出工程では、酸化還元電位(参照電極を銀/塩化銀電極とする)を200mV以下に制御しながら浸出処理を施す、合金の処理方法である。 (2) In a second aspect of the present invention, in the first aspect, in the leaching step, the leaching process is performed while controlling the oxidation-reduction potential (the reference electrode is a silver/silver chloride electrode) to 200 mV or less. It is a method of treating alloys.

(3)本発明の第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記浸出工程では、前記硫化剤を、前記合金に含まれる銅の量に対して1.05~1.25当量(S-mol/Cu-mol)の範囲の量で共存させて浸出処理を施す、合金の処理方法である。 (3) A third invention of the present invention is the first or second invention, wherein in the leaching step, the sulfiding agent is added in an amount of 1.05 to 1.25 equivalents with respect to the amount of copper contained in the alloy. This is a method of treating an alloy in which leaching treatment is performed in the coexistence of an amount in the range of (S-mol/Cu-mol).

(4)本発明の第4の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、前記浸出工程を経て得られた前記浸出液に対して還元剤を添加して還元処理を施し、還元後液と還元残渣とを得る還元工程を、さらに含む、合金の処理方法である。 (4) In a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a reducing agent is added to the leached solution obtained through the leaching step to perform a reduction treatment, and after reduction, A method of treating an alloy further comprising a reduction step to obtain a liquid and a reduction residue.

(5)本発明の第5の発明は、第1乃至第3のいずれかの発明において、前記還元工程を経て得られた前記還元液に対して中和剤と酸化剤とを添加して酸化中和処理を施し、酸化中和後液と酸化中和残渣とを得る酸化中和工程を、さらに含む、合金の処理方法である。 (5) A fifth aspect of the present invention is the method according to any one of the first to third aspects, wherein a neutralizing agent and an oxidizing agent are added to the reducing solution obtained through the reducing step to oxidize the The alloy treatment method further includes an oxidation-neutralization step of performing a neutralization treatment to obtain a post-oxidation-neutralization liquid and an oxidation-neutralization residue.

(6)本発明の第6の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、前記合金は、リチウムイオン電池の廃電池を熔解して得られた合金を含む、合金の処理方法である。 (6) A sixth invention of the present invention is a method for treating an alloy according to any one of the first to fifth inventions, wherein the alloy includes an alloy obtained by melting a waste battery of a lithium ion battery. be.

本発明によれば、廃リチウムイオン電池等のニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金から、効率的にかつ選択的にニッケル及び/又はコバルトを浸出することができ、ニッケル及び/又はコバルトを高い濃度で含む溶液を得ることができる。 According to the present invention, nickel and/or cobalt can be efficiently and selectively leached from an alloy containing nickel and/or cobalt and copper such as a waste lithium ion battery, and nickel and/or cobalt can be leached. Solutions with high concentrations can be obtained.

合金の処理方法の流れの一例を示す工程図である。It is a process drawing which shows an example of the flow of the processing method of an alloy.

以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、本明細書において、「X~Y」(X、Yは任意の数値)との表記は、「X以上Y以下」の意味である。 Specific embodiments of the present invention (hereinafter referred to as "present embodiments") will be described in detail below. It should be noted that the present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within the scope of the purpose of the present invention. In this specification, the notation "X to Y" (X and Y are arbitrary numerical values) means "X or more and Y or less".

本実施の形態に係る合金の処理方法は、ニッケル及び/又はコバルトと、銅と、を含む合金から、ニッケル及び/又はコバルトを含む溶液を得る方法である。 The alloy treatment method according to the present embodiment is a method of obtaining a solution containing nickel and/or cobalt from an alloy containing nickel and/or cobalt and copper.

処理対象である、ニッケル及び/又はコバルトと、銅と、を含む合金としては、例えば、自動車や電子機器等の劣化による廃棄物、リチウムイオン電池の寿命に伴い発生したリチウムイオン電池のスクラップ、又は電池製造工程内の不良品等の廃電池等を用いることができる。また、そのような廃電池等を乾式処理に付して加熱熔融(熔解)することによって還元して得られる合金を用いることができる。 Alloys containing nickel and/or cobalt and copper to be treated include, for example, waste due to deterioration of automobiles and electronic devices, lithium-ion battery scrap generated along with the life of lithium-ion batteries, or A waste battery or the like such as a defective product in the battery manufacturing process can be used. Alternatively, an alloy obtained by subjecting such a waste battery or the like to a dry treatment and heat-melting (melting) to reduce it can be used.

以下では、リチウムイオン電池の廃電池(以下、「廃リチウムイオン電池」ともいう)を熔解して得られる合金(ニッケル及び/又はコバルトと、銅と、を含む合金)を処理対象とする場合を例として合金の処理方法をより詳細に説明する。 Below, the case where an alloy (an alloy containing nickel and/or cobalt and copper) obtained by melting waste lithium ion batteries (hereinafter also referred to as "waste lithium ion batteries") is treated. By way of example, the method of processing the alloy will be described in more detail.

図1は、本実施の形態に係る合金の処理方法の流れの一例を示す工程図である。この方法は、ニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金に対して、硫化剤が共存する状態で酸溶液による浸出処理を施し、浸出液と浸出残渣とを得る浸出工程S1と、得られた浸出液に対して還元剤を添加して還元処理を施し、還元後液と還元残渣とを得る還元工程S2と、得られた還元液に対して中和剤と酸化剤とを添加して酸化中和処理を施し、酸化中和後液と酸化中和残渣とを得る酸化中和工程S3と、を有する。 FIG. 1 is a process diagram showing an example of the flow of the alloy treatment method according to the present embodiment. This method comprises a leaching step S1 in which an alloy containing nickel and/or cobalt and copper is subjected to leaching treatment with an acid solution in the presence of a sulfiding agent to obtain a leaching solution and a leaching residue, and the resulting leaching solution. A reduction step S2 in which a reducing agent is added to the reduced solution to obtain a post-reduction solution and a reduction residue, and a neutralizing agent and an oxidizing agent are added to the obtained reduced solution to neutralize the oxidation. and an oxidation-neutralization step S3 in which a post-oxidation-neutralization liquid and an oxidation-neutralization residue are obtained by treatment.

特に、本実施の形態に係る方法では、浸出工程S1において、合金を含むスラリーの初期濃度を特定の範囲、具体的には100g/L以上250g/L以下の範囲に調整して浸出処理を施すことを特徴としている。これにより、効率的にニッケル及び/又はコバルトを浸出させることができ、そのニッケル及び/コバルトを高い濃度で含む溶液を得ることができる。 In particular, in the method according to the present embodiment, in the leaching step S1, the initial concentration of the slurry containing the alloy is adjusted to a specific range, specifically a range of 100 g / L or more and 250 g / L or less, and the leaching process is performed. It is characterized by As a result, nickel and/or cobalt can be efficiently leached, and a solution containing nickel and/or cobalt at a high concentration can be obtained.

また、好ましくは、浸出工程S1において、酸化還元電位(ORP)を、銀/塩化銀電極を参照電極とする値で200mV以下に制御しながら浸出処理を施す。これにより、合金表面における酸化被膜(不働態化膜)の形成を抑制して、ニッケル及び/又はコバルトをより選択的に浸出させることができる。 Also, preferably, in the leaching step S1, the leaching process is performed while controlling the oxidation-reduction potential (ORP) to 200 mV or less using a silver/silver chloride electrode as a reference electrode. As a result, the formation of an oxide film (passivation film) on the alloy surface can be suppressed, and nickel and/or cobalt can be leached out more selectively.

また、好ましくは、浸出工程S1において、硫化剤の共存量を特定の範囲、すなわち、合金に含まれる銅の量に対して1.05~1.25当量(S-mol/Cu-mol)の範囲の量を添加し共存させて浸出処理を施す。これにより、より効率的に、短時間の操作で簡易に、ニッケル及び/又はコバルトを浸出させることができ、そのニッケル及び/コバルトを高い濃度で含む溶液を得ることができる。 Also, preferably, in the leaching step S1, the coexisting amount of the sulfiding agent is set to a specific range, that is, 1.05 to 1.25 equivalents (S-mol/Cu-mol) with respect to the amount of copper contained in the alloy. Leaching treatment is performed by adding an amount within the range and allowing them to coexist. As a result, nickel and/or cobalt can be leached more efficiently and easily in a short time, and a solution containing nickel and/or cobalt at a high concentration can be obtained.

(1)浸出工程
[浸出処理について]
浸出工程S1では、ニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金(以下、単に「合金」ともいう)に対して酸による浸出処理を施す。このとき、合金を酸に接触させる前、あるいは合金に酸を接触させるのと同時に、硫化剤を添加して、その硫化剤が共存する条件下で浸出処理を施す。このような浸出処理により、ニッケル及び/又はコバルトを溶解した浸出液と、主として硫化銅を含む浸出残渣とを得る。
(1) Leaching process [About leaching]
In the leaching step S1, an alloy containing nickel and/or cobalt and copper (hereinafter also simply referred to as "alloy") is subjected to acid leaching treatment. At this time, a sulfiding agent is added before the alloy is brought into contact with the acid, or at the same time as the alloy is brought into contact with the acid, and the leaching treatment is performed under the condition that the sulfiding agent coexists. By such a leaching treatment, a leaching solution in which nickel and/or cobalt are dissolved and a leaching residue mainly containing copper sulfide are obtained.

浸出工程S1における浸出処理で生じる反応を下記反応式[1]~[5]に示す。下記式では、硫化剤として固体硫黄(S)を用い、酸として硫酸を用いた場合を示す。
・Cu+S → CuS ・・・[1]
・Ni+HSO+1/2O → NiSO+HO ・・・[2]
・Co+HSO+1/2O → CoSO+HO ・・・[3]
・HS+1/2O → S+HO ・・・[4]
・CuS+2O → CuSO ・・・[5]
Reactions that occur in the leaching process in the leaching step S1 are shown in reaction formulas [1] to [5] below. The formula below shows the case where solid sulfur (S) is used as the sulfurizing agent and sulfuric acid is used as the acid.
・Cu+S → CuS [1]
・Ni+ H2SO4 +1 / 2O2NiSO4 + H2O [2]
- Co+ H2SO4 +1 / 2O2- > CoSO4 + H2O [3]
H2S +1/ 2O2 →S+ H2O [4]
・CuS+2O 2 →CuSO 4 [5]

酸と硫化剤が共存した状態で合金に対して浸出処理を施すことで、その合金から浸出された銅が硫化剤と反応し硫化銅の形態として析出させることができる(反応式[1])。析出した硫化銅は、浸出残渣として回収される。一方で、酸を用いた浸出処理により、合金を構成するニッケル及び/又はコバルトを溶液中に浸出させ、ニッケル、コバルトがイオンとして存在する浸出液を得ることができる(反応式[2]、[3])。このようにして、合金から、銅と、ニッケル及び/又はコバルトとを分離することができる。 By subjecting the alloy to a leaching treatment in the presence of an acid and a sulfiding agent, the copper leached from the alloy reacts with the sulfiding agent and precipitates in the form of copper sulfide (reaction formula [1]). . The precipitated copper sulfide is recovered as a leaching residue. On the other hand, by leaching treatment using an acid, nickel and/or cobalt constituting the alloy are leached into a solution, and a leaching solution in which nickel and cobalt are present as ions can be obtained (reaction formulas [2], [3 ]). In this way, copper and nickel and/or cobalt can be separated from the alloy.

なお、浸出したニッケル及び/又はコバルトが硫化剤と反応して硫化物となった場合でも、酸溶液が存在するために、その硫化物は分解され、ニッケルやコバルトはイオンとして浸出液中に存在することになる。また、浸出液には、硫化剤と反応しなかった一部の銅が残存することがあるが、浸出液中に残存した銅は、後述する還元工程S2にて効果的にかつ効率的に分離除去することができる。 Even when the leached nickel and/or cobalt reacts with the sulfiding agent and becomes sulfide, the sulfide is decomposed due to the presence of the acid solution, and nickel and cobalt are present in the leachate as ions. It will be. In addition, a part of the copper that did not react with the sulfiding agent may remain in the leachate, but the copper remaining in the leachate is effectively and efficiently separated and removed in the reduction step S2 described later. be able to.

[処理対象の合金について]
処理対象である合金、すなわち廃リチウムイオン電池を熔解して得られる合金としては、板状に鋳造した合金、線状に引き抜き適宜切断して棒材とした合金、粉状の合金(以下、粉状の合金を「合金粉」とも称する)等が挙げられ、その形状は特に限定はされない。その中でも、粉状の合金粉を処理対象とすることで、より効果的にかつ効率的に浸出処理を施すことができ、好ましい。
[Regarding alloys to be treated]
Alloys to be treated, that is, alloys obtained by melting waste lithium-ion batteries, include alloys cast into plates, alloys that are drawn into a wire shape and cut appropriately into rods, and powdered alloys (hereinafter referred to as powders). (Alloy powder is also referred to as "alloy powder"), and the shape is not particularly limited. Among them, it is preferable to treat powdery alloy powder, because the leaching treatment can be performed more effectively and efficiently.

また、合金粉を用いる場合、その粒径が概ね300μm以下であることで、より効果的に浸出処理をすることができる。一方で、合金粉の粒径が細かすぎるとコストが掛かる上に発塵又は発火の原因にもなるため、その粒径は概ね10μm以上が好ましい。 Moreover, when alloy powder is used, the leaching treatment can be performed more effectively if the particle size is approximately 300 μm or less. On the other hand, if the grain size of the alloy powder is too small, it is costly and may cause dust generation or ignition.

浸出処理においては、処理対象である合金に対して予め薄い酸で予備洗浄することが好ましい。これにより、合金の表面に活性処理を施すことができ、浸出反応を促進できる。 In the leaching process, it is preferable to pre-clean the alloy to be treated with a dilute acid beforehand. Thereby, activation treatment can be applied to the surface of the alloy, and the leaching reaction can be promoted.

また、浸出処理においては、処理対象の合金に純水等を加えてスラリー化し、その合金を含むスラリーに対して酸溶液を添加して処理を施す。なお、硫化剤は、合金を含むスラリーに添加して共存させる。 In the leaching treatment, pure water or the like is added to the alloy to be treated to make a slurry, and an acid solution is added to the slurry containing the alloy for treatment. The sulfiding agent is added to the slurry containing the alloy so that it coexists.

[酸溶液について]
浸出処理に用いる酸溶液としては、特に限定されず、硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸を用いることができる。また、これらの鉱酸の混合溶液を用いてもよい。さらに、例えば硫酸中に塩化物を含有させた酸溶液を用いてもよい。その中でも、処理対象の合金が、廃リチウムイオン電池に由来するものである場合、その廃リチウムイオン電池をリサイクルして再びリチウムイオン電池原料に供する理想的な循環方法である所謂「バッテリー トゥ バッテリー」を実現するにあたっては、硫酸を含む酸を使用することが好ましい。硫酸を用いることで、リチウムイオン電池の正極材に利用しやすい硫酸塩の形態で浸出液を得ることができる。
[About the acid solution]
The acid solution used for the leaching treatment is not particularly limited, and mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid can be used. A mixed solution of these mineral acids may also be used. Furthermore, an acid solution containing chloride in sulfuric acid, for example, may be used. Among them, when the alloy to be processed is derived from waste lithium-ion batteries, the so-called "battery-to-battery" is an ideal recycling method that recycles the waste lithium-ion batteries and supplies them again as raw materials for lithium-ion batteries. In order to achieve the above, it is preferable to use acids including sulfuric acid. By using sulfuric acid, the leachate can be obtained in the form of a sulfate that can be easily used as a positive electrode material for lithium ion batteries.

また、添加する酸溶液は、合金に含まれるニッケル及び/又はコバルトを浸出してニッケルやコバルトの塩類を生成するが、浸出反応を迅速に進めるためのドライビングフォースに使われる余裕(余分)の遊離酸(例えば、硫酸溶液を用いた場合には「遊離硫酸」)も必要となるため、1当量を超え1.2当量以下となる量が必要となる。 In addition, the acid solution to be added leaches out the nickel and/or cobalt contained in the alloy to produce salts of nickel and cobalt, but the margin (extra) liberation used for the driving force to speed up the leaching reaction. Since an acid (for example, "free sulfuric acid" when a sulfuric acid solution is used) is also required, an amount exceeding 1 equivalent and 1.2 equivalents or less is required.

浸出処理においては、酸溶液と合金とをシックナーのような混合部を複数段連結させた装置に供給し、酸と合金とを向流で段階的に接触させるようにしてもよい。例えば、合金をこの装置の最上段の混合部に供給し、酸を装置の最下段の混合部に供給して、酸と合金とを向流で段階的に接触させる。 In the leaching process, the acid solution and the alloy may be supplied to a device such as a thickener in which a plurality of stages of mixing sections are connected, so that the acid and the alloy are brought into contact with each other step by step in a countercurrent flow. For example, the alloy is supplied to the uppermost mixing section of the apparatus and the acid is supplied to the lowermost mixing section of the apparatus so that the acid and the alloy are brought into stepwise contact in countercurrent flow.

[硫化剤について]
酸と共に添加する硫化剤としては、水硫化ナトリウムや単体硫黄を用いることができる。単体硫黄を用いる場合、反応が進みやすいように適度に粉砕することが好ましい。
[About the sulfiding agent]
Sodium hydrosulfide and elemental sulfur can be used as the sulfurizing agent added together with the acid. When elemental sulfur is used, it is preferable to pulverize it moderately so that the reaction proceeds easily.

ここで、本実施の形態に係る方法では、好ましくは、その硫化剤を、合金に含まれる銅の量に対して1.05~1.25当量(S-mol/Cu-mol)の範囲の量となるように添加し、合金に対して共存させて浸出処理を施す。これにより、ニッケル及び/又はコバルトの浸出率をより一層に向上させることができる。 Here, in the method according to the present embodiment, the sulfiding agent is preferably added in the range of 1.05 to 1.25 equivalents (S-mol/Cu-mol) with respect to the amount of copper contained in the alloy. It is added so that the amount is the same, and the leaching treatment is performed while coexisting with the alloy. Thereby, the leaching rate of nickel and/or cobalt can be further improved.

硫化剤は、合金に含まれる銅を全て硫化銅として固定し、ニッケルやコバルトを効率よくかつ選択的に浸出させるために用いられるものであることから、その合金に含まれる銅量に対して1当量(S-mol/Cu-mol)以上が必要となる。また、その硫化剤によって効率よく硫化反応を進めるには、硫化剤量を多くする方が優位であるため、1.05当量以上とすることが好ましくなる。一方で、過剰に硫化剤を添加すると、硫化水素ガスが発生する可能性があるため避けることが望ましく、また残渣量が増大して取り扱いの手間が増える可能性がある。これらの観点から、硫化剤量の上限値としては、1.25当量以下とする。 The sulfiding agent is used to fix all the copper contained in the alloy as copper sulfide and to efficiently and selectively leach out nickel and cobalt. More than the equivalent (S-mol/Cu-mol) is required. In order to efficiently promote the sulfurization reaction with the sulfurizing agent, it is advantageous to increase the amount of the sulfurizing agent, so it is preferable to use 1.05 equivalents or more. On the other hand, excessive addition of the sulfiding agent may generate hydrogen sulfide gas, which is desirable to be avoided, and may increase the amount of residue and increase the trouble of handling. From these points of view, the upper limit of the amount of sulfiding agent is set to 1.25 equivalents or less.

また、硫化剤の添加量は、合金に含まれる銅の量に対して1.15~1.25当量(S-mol/Cu-mol)の範囲とすることがより好ましい。より好ましくこのような量の硫化剤を添加し共存させて浸出処理を施すことで、ニッケル及び/又はコバルトの浸出率をより一層に向上させることができる。 Further, the amount of the sulfiding agent to be added is more preferably in the range of 1.15 to 1.25 equivalents (S-mol/Cu-mol) with respect to the amount of copper contained in the alloy. More preferably, the leaching treatment is performed by adding such an amount of the sulfiding agent together with the sulfiding agent, whereby the leaching rate of nickel and/or cobalt can be further improved.

[浸出処理の条件について]
(スラリー濃度)
本実施の形態に係る方法では、ニッケル及び/コバルトを含む合金を含むスラリーの初期濃度を特定の範囲に調整し、そのスラリーに酸溶液を添加して浸出処理を施すことを特徴としている。具体的には、合金を含むスラリーの初期濃度を、100g/L以上、好ましくは150g/L以上、より好ましくは200g/L以上に調整して浸出処理を施す。
[Conditions for leaching treatment]
(Slurry concentration)
The method according to the present embodiment is characterized in that the initial concentration of the slurry containing the alloy containing nickel and/or cobalt is adjusted to a specific range, and an acid solution is added to the slurry for leaching treatment. Specifically, the initial concentration of the slurry containing the alloy is adjusted to 100 g/L or more, preferably 150 g/L or more, more preferably 200 g/L or more, and the leaching treatment is performed.

本発明者らによる検討の結果、浸出処理を行うにあたり、合金を含むスラリーの初期濃度は、例えば反応設備の撹拌動力や酸溶液の添加速度、浸出時間等に影響を及ぼす重要な要素であることがわかった。本実施の形態に係る方法では、そのスラリーの初期濃度を100g/L以上の特定の範囲に調整して浸出処理を行うことで、効率的にニッケル及び/又はコバルトを浸出させることができるようになり、短時間で簡易に、ニッケル及び/コバルトを高い濃度で含む溶液を得ることができる。 As a result of studies by the present inventors, the initial concentration of the slurry containing the alloy is an important factor that affects, for example, the stirring power of the reaction equipment, the addition rate of the acid solution, the leaching time, etc. when performing the leaching treatment. I found out. In the method according to the present embodiment, nickel and/or cobalt can be efficiently leached by adjusting the initial concentration of the slurry to a specific range of 100 g/L or more and performing the leaching treatment. Thus, a solution containing nickel and/or cobalt at a high concentration can be obtained easily in a short time.

スラリーの初期濃度の上限値については、特に限定されないが、250g/L以下であることが好ましい。スラリー濃度が250g/Lを超えると、浸出に要する時間が長くなり、浸出時間の短縮のために撹拌能力を強化することや酸溶液の添加量を増加させる等の必要性が生じる。なお、酸濃度を上げ過ぎると、その酸が局部的に激しく反応し、水素ガスや硫化水素ガスが発生する可能性もある。また、スラリー濃度が高過ぎると、合金の含有量が多くなり過ぎてしまい、浸出反応において有効に撹拌することができなくなり、浸出率が低下する可能性がある。また、反応に伴って撹拌装置や反応容器等に摩耗が生じ易くなり、処理コストの増加につながる。 Although the upper limit of the initial concentration of the slurry is not particularly limited, it is preferably 250 g/L or less. When the slurry concentration exceeds 250 g/L, the time required for leaching becomes long, and it becomes necessary to strengthen the stirring ability and increase the amount of acid solution added in order to shorten the leaching time. If the acid concentration is too high, the acid may react violently locally to generate hydrogen gas or hydrogen sulfide gas. On the other hand, if the slurry concentration is too high, the content of the alloy will be too high, and effective stirring will not be possible in the leaching reaction, possibly reducing the leaching rate. In addition, the stirring device, the reaction vessel, and the like are likely to be worn during the reaction, leading to an increase in processing costs.

処理対象であるニッケル及び/コバルトを含む合金のスラリー化の方法や濃度の調整方法は、特に限定されず、例えば、その合金に純水等を加え、その添加量を調整することで行うことができる。 The method of slurrying the alloy containing nickel and/or cobalt to be treated and the method of adjusting the concentration are not particularly limited. can.

(pH)
また、浸出処理では、得られる浸出液のpHを測定し、測定したpHを監視して制御することが好ましい。浸出処理によってニッケルやコバルトのメタルが酸に溶解するのに伴い、酸が消耗されるに従ってpHが上昇していく。そのため、pH条件として、有価金属の浸出反応が促進される範囲に適切に制御しながら処理を行うことが好ましい。
(pH)
In the leaching process, it is preferable to measure the pH of the obtained leaching solution and monitor and control the measured pH. As metals such as nickel and cobalt are dissolved in the acid by the leaching process, the pH increases as the acid is consumed. Therefore, it is preferable to perform the treatment while appropriately controlling the pH condition within a range in which the leaching reaction of the valuable metal is promoted.

具体的に、pH条件については、得られる浸出液のpHが0.8以上1.6以下の範囲となるように制御して処理することが好ましい。これらのような範囲で浸出処理を施すことで、浸出が促進されるとともに、析出した硫化銅が過剰に酸化されて再溶解する事態をより効果的に抑制することができる。 Specifically, the pH conditions are preferably controlled so that the resulting leachate has a pH in the range of 0.8 or more and 1.6 or less. By performing the leaching treatment within these ranges, the leaching is promoted, and excessive oxidation of the precipitated copper sulfide and re-dissolution can be more effectively suppressed.

pHの制御は、酸の添加量を調整することで行うことができる。反応終点までの酸の添加量の目安としては、合金に含まれるニッケル及び/又はコバルトの合計量に対して1.2当量程度であることが好ましい。 The pH can be controlled by adjusting the amount of acid added. As a standard for the amount of acid to be added until the end of the reaction, it is preferably about 1.2 equivalents with respect to the total amount of nickel and/or cobalt contained in the alloy.

(酸化還元電位)
また、浸出処理では、得られる浸出液の酸化還元電位(ORP)を測定し、測定したORPを監視して制御することが好ましい。
(oxidation-reduction potential)
Moreover, in the leaching process, it is preferable to measure the oxidation-reduction potential (ORP) of the obtained leaching solution and monitor and control the measured ORP.

具体的に、本実施の形態に係る方法では、好ましくは、そのORPを、銀/塩化銀電極を参照電極とする値で200mV以下に制御しながら浸出処理を施す。 Specifically, in the method according to the present embodiment, the leaching treatment is preferably performed while controlling the ORP to be 200 mV or less using a silver/silver chloride electrode as a reference electrode.

ここで、処理対象である合金は、酸を用いた浸出のように酸化剤や溶存酸素が存在する溶液中では、酸化被膜を形成し易い。合金に酸化被膜が形成されると、回収対象であるニッケル及び/又はコバルトがその合金中に残存した状態でも浸出が十分に進まず、浸出液のORP値だけが上昇してしまう、いわゆる不働態化を呈する場合がある。そして、ORPが上昇することで、銅の浸出も促進され、無視できなくなる。 Here, the alloy to be processed tends to form an oxide film in a solution containing an oxidizing agent or dissolved oxygen, such as leaching using an acid. When an oxide film is formed on the alloy, leaching does not proceed sufficiently even when nickel and/or cobalt to be recovered remain in the alloy, and only the ORP value of the leaching solution increases. may present. Further, the increase in ORP promotes leaching of copper, which cannot be ignored.

そこで、本実施の形態に係る方法では、ORPを特定の範囲に制御しながら、具体的には、そのORPを、銀/塩化銀電極を参照電極とする値で200mV以下に制御しながら浸出処理を施すようにすることが好ましい。例えば、酸化剤の供給量を抑える等して、ORP値を200mV以下に低く維持することで、処理対象の合金において酸化被膜(不働態化膜)が形成されることを効果的に抑制することができる。 Therefore, in the method according to the present embodiment, while controlling the ORP within a specific range, specifically, the leaching treatment is performed while controlling the ORP to a value of 200 mV or less using a silver/silver chloride electrode as a reference electrode. is preferably applied. For example, by keeping the ORP value at 200 mV or less by suppressing the supply amount of the oxidizing agent, the formation of an oxide film (passivation film) in the alloy to be treated can be effectively suppressed. can be done.

このように、好ましくはORPを従来よりも低く維持して浸出処理を施すようにすることで、合金表面への不働態化膜の生成を抑制し、より効率的にかつ効果的にニッケル及び/又はコバルトの浸出を進行させることができる。またそれと共に、銅と硫化剤との反応がより円滑に進行するようになり、銅を硫化物として効率的に固定化でき、銅の浸出を抑えてニッケル及び/又はコバルトをより選択的に浸出することが可能となる。 In this way, by preferably performing the leaching treatment while maintaining the ORP lower than before, the formation of a passivation film on the alloy surface is suppressed, and more efficiently and effectively nickel and / / Alternatively, cobalt leaching can proceed. At the same time, the reaction between copper and the sulfiding agent proceeds more smoothly, copper can be efficiently fixed as sulfide, copper leaching is suppressed, and nickel and/or cobalt are more selectively leached. It becomes possible to

なお、ORPの下限値については、特に限定されないが、50mV以上であることが好ましく、100mV以上であることがより好ましい。ORPが過度に低すぎると、ニッケル及び/又はコバルトの浸出反応の速度が低下する可能性がある。また、ニッケル及び/又はコバルトの硫化物が生成し始め、回収ロスとなる可能性がある。 Although the lower limit of ORP is not particularly limited, it is preferably 50 mV or more, more preferably 100 mV or more. Excessively low ORP can slow down the nickel and/or cobalt leaching reaction. Also, nickel and/or cobalt sulfides may begin to form, resulting in recovery losses.

ORPを制御する具体的な手段としては、酸化剤を添加する方法等が挙げられる。本実施の形態に係る方法では、好ましくはORPを200mV以下に制御することから、浸出液のORPが上昇しすぎた場合には、酸化剤の供給量を減らし又は停止することにより、ORPを低下させることができる。 Specific means for controlling ORP include a method of adding an oxidizing agent. In the method according to the present embodiment, the ORP is preferably controlled to 200 mV or less, so when the ORP of the leachate rises too much, the ORP is lowered by reducing or stopping the supply of the oxidant. be able to.

酸化剤としては、酸素、エアー、過酸化水素、オゾンガス等の従来公知のものを使用することができる。例えば、酸化剤として気体状(ガス状)のものを用いる場合、溶液内にバブリングし、その供給量(送気量)を調整することで、浸出液のORPを制御することができる。 Conventionally known oxidants such as oxygen, air, hydrogen peroxide, and ozone gas can be used as the oxidizing agent. For example, when a gaseous oxidant is used, the ORP of the leachate can be controlled by bubbling in the solution and adjusting the supply amount (air supply amount).

なお、ORPは、pHや温度により変動するため、浸出処理に際しては、ORP、pH、及び液温を同時測定しながら、それぞれの適正範囲を同時に維持できるように制御することが好ましい。 Since ORP fluctuates depending on pH and temperature, it is preferable to measure ORP, pH, and liquid temperature at the same time during the leaching process and control them so that they can be maintained within appropriate ranges at the same time.

(その他の条件)
また、浸出処理における温度や時間等の条件については、予備試験を行って適切な範囲を定めることが好ましい。また、浸出処理では、均一な反応が進行するように、エアー等で浸出液をバブリングしてもよい。さらに、浸出処理では、2価の銅イオンを添加してもよく、これにより2価の銅イオンが触媒となって浸出反応を促進させることができる。
(other conditions)
In addition, it is preferable to conduct a preliminary test and determine an appropriate range of conditions such as temperature and time in the leaching treatment. In the leaching process, the leaching solution may be bubbled with air or the like so that the reaction proceeds uniformly. Furthermore, in the leaching treatment, divalent copper ions may be added, whereby the divalent copper ions act as a catalyst to promote the leaching reaction.

[還元工程]
還元工程S2では、浸出工程S1での浸出処理で得られた浸出液に対して、還元剤を添加して還元処理を施し、ニッケル及び/又はコバルトを含む還元液(還元後液)と還元残渣とを得る。
[Reduction step]
In the reduction step S2, a reducing agent is added to the leaching solution obtained in the leaching treatment in the leaching step S1, and a reduction treatment is performed to obtain a reduction solution (post-reduction solution) containing nickel and/or cobalt and a reduction residue. get

浸出処理では、ニッケル及び/又はコバルトと共に、合金を構成する銅が酸により浸出して溶液中に溶解し、硫化剤と反応せずにその一部が溶液中に残存することがある。そのため、還元工程S2において、得られた浸出液中に残存する微量の銅を還元することによって銅を含む沈澱物を生成させることができ、生成した沈澱物を含む還元残渣を固液分離により分離することで、銅を分離したニッケル及び/又はコバルトを含む還元液を得ることができる。これにより、ニッケル及び/又はコバルトの浸出率を高く維持した状態で、銅を選択的に分離することができる。 In the leaching treatment, copper constituting the alloy is leached out by acid and dissolved in the solution together with nickel and/or cobalt, and a part thereof may remain in the solution without reacting with the sulfiding agent. Therefore, in the reduction step S2, a precipitate containing copper can be generated by reducing a trace amount of copper remaining in the obtained leachate, and the reduction residue containing the generated precipitate is separated by solid-liquid separation. Thus, a reducing solution containing nickel and/or cobalt from which copper is separated can be obtained. This allows selective separation of copper while maintaining a high nickel and/or cobalt leaching rate.

還元剤としては、特に限定されないが、例えば、銅よりも卑な金属を用いることができる。その中でも、ニッケル及び/又はコバルトを含むメタルを用い、浸出液とそのメタルとを接触させて銅を還元することが好ましい。より具体的に、ニッケル及び/又はコバルトを含むメタルとしては、本実施の形態に係る方法の処理対象、すなわち浸出工程S1での浸出処理の対象となる、ニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金を用いることができる。なお、還元剤として、1種類の成分からなるものに限られず、複数の成分からなる混合物であってもよい。 Although the reducing agent is not particularly limited, for example, a metal less noble than copper can be used. Among them, it is preferable to use a metal containing nickel and/or cobalt and bring the leachate into contact with the metal to reduce copper. More specifically, the metal containing nickel and/or cobalt includes nickel and/or cobalt and copper, which are objects to be treated by the method according to the present embodiment, that is, to be leached in the leaching step S1. Alloys can be used. The reducing agent is not limited to one type of component, and may be a mixture of a plurality of components.

本実施の形態に係る方法では、ニッケル及び/又はコバルトを含む溶液を得るものであることから、その回収対象であるニッケル及び/又はコバルトを含んだメタルを還元剤として用いることで、後段の工程で還元剤を別途回収する必要がなく、工業的に有利である。また当然に、還元剤として用いたニッケル及び/又はコバルトを含んだメタルは、自らは酸化されてその還元後液中に溶解することから、ニッケル及び/又はコバルトの回収量を増加させることができる。 In the method according to the present embodiment, since a solution containing nickel and/or cobalt is obtained, by using the metal containing nickel and/or cobalt to be recovered as a reducing agent, the subsequent steps It is industrially advantageous because there is no need to collect the reducing agent separately. Also, of course, the metal containing nickel and/or cobalt used as a reducing agent is oxidized and dissolved in the liquid after reduction, so that the recovery amount of nickel and/or cobalt can be increased. .

還元剤として、上述したメタルの他にも、硫化物を用いることもできる。硫化物は、固体、液体、あるいは気体(ガス状)のいずれの形態であってもよい。また、上述した浸出処理の処理対象である合金の粉状物と硫黄との混合物であってもよい。還元剤として硫黄を用いる場合には、処理液や合金の粉状物に含まれる銅に対して当量となる量を添加すればよい。 As a reducing agent, sulfides can be used in addition to the metals described above. The sulfide may be in solid, liquid, or gaseous (gaseous) form. Alternatively, it may be a mixture of sulfur and powder of the alloy to be treated by the leaching treatment described above. When sulfur is used as the reducing agent, it may be added in an amount equivalent to copper contained in the treatment liquid or alloy powder.

また、還元剤として、処理対象の合金の溶湯を急冷して粉状化したアトマイズ粉を用いてもよい。なお、浸出処理の処理対象である合金の粉状物自体を還元剤として用いる場合、浸出液中の銅を還元するのに必要な当量以上となる量のニッケルやコバルトを含んだ粉状物を用いればよい。 Further, as the reducing agent, atomized powder obtained by quenching and pulverizing the molten metal of the alloy to be treated may be used. When the alloy powder itself, which is the target of the leaching treatment, is used as the reducing agent, the powder containing nickel or cobalt in an amount equal to or greater than the equivalent amount required to reduce the copper in the leaching solution should be used. Just do it.

還元処理の条件に関して、得られる還元後液のpHについて、1.6以下となるように制御することが好ましい。また、その液温については、浸出処理と同等の50℃以上とすることが好ましい。なお、銅が除去された終点(反応終点)の目安としては、ORPが0mV以下となる時点とすることができる。 Regarding the conditions for the reduction treatment, it is preferable to control the pH of the resulting post-reduction solution to 1.6 or less. Moreover, the temperature of the liquid is preferably 50° C. or higher, which is the same as that of the leaching treatment. As a guideline for the end point (reaction end point) at which copper is removed, the time point at which the ORP becomes 0 mV or less can be used.

[酸化中和工程]
本実施の形態に係る方法では、酸化中和工程S3を設けることができる。酸化中和工程S3では、還元工程S2を経て得られた還元液に対して中和剤と酸化剤とを添加して酸化中和処理を施し、酸化中和後液と酸化中和残渣とを得る。
[Oxidation neutralization step]
In the method according to the present embodiment, an oxidation neutralization step S3 can be provided. In the oxidation-neutralization step S3, a neutralizing agent and an oxidizing agent are added to the reducing solution obtained through the reduction step S2 to perform an oxidation-neutralization treatment, and the post-oxidation-neutralization solution and the oxidation-neutralization residue are combined. obtain.

このように、酸化中和処理を行うことで、還元液に含まれる鉄やリン等の不純物の沈澱物を生成させて分離し、精製された、高濃度のニッケル及び/又はコバルトを含む溶液を得ることができる。 Thus, by performing the oxidative neutralization treatment, precipitates of impurities such as iron and phosphorus contained in the reducing solution are generated and separated, and a purified solution containing nickel and/or cobalt at a high concentration is obtained. Obtainable.

酸化剤としては、過酸化水素や次亜塩素酸等の酸化剤を用いることが好ましい。酸化剤の添加は、溶液の酸化還元電位(ORP)を監視して所定の範囲に制御することが好ましい。具体的には、酸化剤を溶液に添加して、例えば、ORP(銀/塩化銀を参照電極とする)が380mV以上430mV以下の範囲となるように制御する。 As the oxidizing agent, it is preferable to use an oxidizing agent such as hydrogen peroxide or hypochlorous acid. The addition of the oxidizing agent is preferably controlled within a predetermined range by monitoring the oxidation-reduction potential (ORP) of the solution. Specifically, an oxidizing agent is added to the solution and, for example, the ORP (using silver/silver chloride as a reference electrode) is controlled to be in the range of 380 mV to 430 mV.

また、酸化剤を添加して酸化反応を生じさせた後、中和剤を添加して、溶液のpHを好ましくは3.8以上4.5以下の範囲に制御する。このような範囲でpHを制御して中和処理を施すことで、少なくとも鉄及び/又はリンのような不純物を効果的に沈澱物化させることができる。 Moreover, after an oxidizing agent is added to cause an oxidation reaction, a neutralizing agent is added to control the pH of the solution preferably within the range of 3.8 to 4.5. By controlling the pH within such a range and performing the neutralization treatment, at least impurities such as iron and/or phosphorus can be effectively precipitated.

中和剤としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリを用いることが好ましい。 Although the neutralizing agent is not particularly limited, it is preferable to use an alkali such as sodium hydroxide or potassium hydroxide.

酸化中和処理においては、還元液に中和剤を添加した後に酸化剤を添加してもよいが、還元液に酸化剤と中和剤とを同時に添加してもよく、特に、還元液に酸化剤を添加した後に中和剤を添加することが好ましい。例えば、中和剤の添加によりpHが高い状態となった還元液に対して酸化剤を添加すると、不純物として鉄が含まれている場合には鉄が十分に酸化されず、Fe(OH)の沈澱物(鉄澱物)が生成されなくなり、不純物の分離が不十分となることがある。 In the oxidation-neutralizing treatment, the oxidizing agent may be added after the neutralizing agent is added to the reducing liquid, or the oxidizing agent and the neutralizing agent may be added to the reducing liquid at the same time. It is preferred to add the neutralizing agent after adding the oxidizing agent. For example, when an oxidizing agent is added to a reducing solution whose pH has become high due to the addition of a neutralizing agent, if iron is contained as an impurity, the iron is not sufficiently oxidized, resulting in Fe(OH) 3 precipitates (iron precipitates) are no longer formed, and the separation of impurities may become insufficient.

なお、酸化中和処理によっても除去できなかった微量不純物については、酸化中和工程S3の後に、溶媒抽出法やイオン交換法等の公知の技術で除去する工程を設けて除去するようにしてもよい。 In addition, trace impurities that could not be removed even by the oxidation-neutralization treatment may be removed by providing a step of removing them by a known technique such as a solvent extraction method or an ion-exchange method after the oxidation-neutralization step S3. good.

以下に、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be more specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
(浸出工程)
廃リチウムイオン電池(廃LIB)を酸化雰囲気下で加熱する酸化焙焼を行い、その後、得られた酸化焙焼物に還元剤を添加して加熱熔融して還元する乾式処理を行った。還元熔融して得られた熔融状態の合金を凝固させ、粒径300μm未満の粉状の合金粉を得た。得られた合金粉を、処理対象の合金(ニッケル及びコバルトと銅とを含む合金)として用いた。下記表1に、ICP分析装置を用いて分析した合金粉の組成を示す。
[Example 1]
(Leaching process)
Waste lithium ion batteries (waste LIB) were subjected to oxidizing roasting by heating in an oxidizing atmosphere, and then dry treatment was performed by adding a reducing agent to the obtained oxidizing roasted product, heating and melting it, and reducing it. The molten alloy obtained by reduction melting was solidified to obtain powdery alloy powder having a particle size of less than 300 μm. The obtained alloy powder was used as an alloy to be treated (an alloy containing nickel, cobalt, and copper). Table 1 below shows the composition of the alloy powder analyzed using an ICP analyzer.

Figure 2023035964000002
Figure 2023035964000002

次に、上記表1に組成を示す合金粉を用い、下記表2に示す条件で硫酸溶液による浸出を行った。 Next, using the alloy powder whose composition is shown in Table 1 above, leaching with a sulfuric acid solution was performed under the conditions shown in Table 2 below.

具体的には、500mLの邪魔板付きセパラブルフラスコに純水と、合金粉とを装入して、合金を含むスラリーを調製した。このとき、そのスラリーの濃度(初期濃度)が200g/Lとなるようにした。 Specifically, pure water and alloy powder were put into a 500 mL separable flask with a baffle to prepare a slurry containing the alloy. At this time, the concentration (initial concentration) of the slurry was adjusted to 200 g/L.

その合金のスラリーに、合金粉に含まれる銅量に対して1.25当量(S-mol/Cu-mol)となるように単体硫黄を硫化剤として添加し、1000rpmの回転速度で撹拌を行いながら、ウォーターバスにて設定温度である60℃まで加温して維持した。 To the slurry of the alloy, elemental sulfur was added as a sulfiding agent so that the amount of copper contained in the alloy powder was 1.25 equivalents (S-mol/Cu-mol), and the mixture was stirred at a rotation speed of 1000 rpm. Meanwhile, the temperature was maintained at 60° C., which is the set temperature, in a water bath.

そして、70%硫酸溶液を14mL/hrの速度で添加し、pH1.6を維持するように制御しながら、合金の浸出処理を行った。 Then, a 70% sulfuric acid solution was added at a rate of 14 mL/hr, and the alloy was leached while controlling to maintain pH 1.6.

酸化還元電位(ORP)の値(参照電極:銀/塩化銀電極)の調整は、0.5L/minの流速のエアーバブリングにて行った。また、反応終点は、ORP値が250mVに到達した点とした。 The oxidation-reduction potential (ORP) value (reference electrode: silver/silver chloride electrode) was adjusted by air bubbling at a flow rate of 0.5 L/min. The reaction end point was the point when the ORP value reached 250 mV.

浸出後のスラリーを回収し、真空ポンプを用いたろ過にて固液分離を行って、浸出後の濾液(浸出液)と浸出残渣の品位をICP分析装置にて分析した。 The slurry after leaching was recovered, solid-liquid separation was performed by filtration using a vacuum pump, and the grades of the filtrate (leaching liquid) after leaching and the leaching residue were analyzed with an ICP analyzer.

[実施例2]
実施例2では、スラリーの濃度(初期濃度)が100g/Lとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして処理した。
[Example 2]
In Example 2, the treatment was carried out in the same manner as in Example 1, except that the concentration (initial concentration) of the slurry was adjusted to 100 g/L.

[条件及び結果]
下記表2に、実施例1と実施例2における浸出条件をまとめて示す。また、下記表3に、実施例1と実施例2についての浸出液と浸出残渣の分析結果を示す。
[Conditions and results]
Table 2 below summarizes the leaching conditions in Examples 1 and 2. Table 3 below shows the analysis results of the leachate and the leach residue for Examples 1 and 2.

Figure 2023035964000003
Figure 2023035964000003

Figure 2023035964000004
Figure 2023035964000004

表3の結果に示されように、実施例1、実施例2のいずれにおいても高い浸出率でニッケル及びコバルトを浸出させることができた。また、実施例1と比べた実施例2の結果から、浸出処理に供するスラリーの濃度を上げることによって、得られる浸出液のニッケル及びコバルトの濃度を上げることができることがわかった。 As shown in the results of Table 3, in both Example 1 and Example 2, nickel and cobalt could be leached at high leaching rates. Moreover, from the results of Example 2 compared with Example 1, it was found that the concentration of nickel and cobalt in the obtained leachate can be increased by increasing the concentration of the slurry subjected to the leaching treatment.

[実施例3]
(浸出工程)
廃リチウムイオン電池(廃LIB)を酸化雰囲気下で加熱する酸化焙焼を行い、その後、得られた酸化焙焼物に還元剤を添加して加熱熔融して還元する乾式処理を行った。還元熔融して得られた熔融状態の合金を凝固させ、粒径300μm未満の粉状の合金粉を得た。得られた合金粉を、処理対象の合金(ニッケル及びコバルトと銅とを含む合金)として用いた。下記表4に、ICP分析装置を用いて分析した合金粉の組成を示す。
[Example 3]
(Leaching process)
Waste lithium ion batteries (waste LIB) were subjected to oxidizing roasting by heating in an oxidizing atmosphere, and then dry treatment was performed by adding a reducing agent to the obtained oxidizing roasted product, heating and melting it, and reducing it. The molten alloy obtained by reduction melting was solidified to obtain powdery alloy powder having a particle size of less than 300 μm. The obtained alloy powder was used as an alloy to be treated (an alloy containing nickel, cobalt, and copper). Table 4 below shows the composition of the alloy powder analyzed using an ICP analyzer.

Figure 2023035964000005
Figure 2023035964000005

次に、上記表4に組成を示す合金粉を用い、下記表5に示す条件で硫酸溶液による浸出を行った。 Next, using the alloy powder whose composition is shown in Table 4 above, leaching with a sulfuric acid solution was performed under the conditions shown in Table 5 below.

具体的には、500mLの邪魔板付きセパラブルフラスコに純水と、合金粉とを装入して、合金を含むスラリーを調製した。このとき、そのスラリーの濃度(初期濃度)が200g/Lとなるようにした。 Specifically, pure water and alloy powder were put into a 500 mL separable flask with a baffle to prepare a slurry containing the alloy. At this time, the concentration (initial concentration) of the slurry was adjusted to 200 g/L.

その合金のスラリーに、合金粉に含まれる銅量に対して1.25当量(S-mol/Cu-mol)となるように単体硫黄を硫化剤として添加し、1000rpmの回転速度で撹拌を行いながら、ウォーターバスにて設定温度である60℃まで加温して維持した。 To the slurry of the alloy, elemental sulfur was added as a sulfiding agent so that the amount of copper contained in the alloy powder was 1.25 equivalents (S-mol/Cu-mol), and the mixture was stirred at a rotation speed of 1000 rpm. Meanwhile, the temperature was maintained at 60° C., which is the set temperature, in a water bath.

酸化還元電位(ORP)の値(参照電極:銀/塩化銀電極)の調整は、円筒型ガス噴出管を用いて、0.5L/minの流速のエアーバブリングにて行った。また、合金粉の浸出及びpH調整は、70%硫酸溶液を14mL/minの速度で添加し、pH1.0を維持するように制御した。 The oxidation-reduction potential (ORP) value (reference electrode: silver/silver chloride electrode) was adjusted by air bubbling at a flow rate of 0.5 L/min using a cylindrical gas ejection tube. In addition, leaching of the alloy powder and pH adjustment were controlled by adding a 70% sulfuric acid solution at a rate of 14 mL/min to maintain pH 1.0.

実施例3では、エアー流量を調整することによって、ORP値が200mV以下を保持するように制御しながら浸出反応を進めた。そして、所定の反応が終了したとみてエアーを停止してもORP値は若干上昇したが、250mVに到達した時点で終了した。 In Example 3, the leaching reaction was advanced while controlling the ORP value to be kept at 200 mV or less by adjusting the air flow rate. Even if the air supply was stopped assuming that the predetermined reaction was completed, the ORP value increased slightly, but ended when it reached 250 mV.

浸出後のスラリーを回収し、真空ポンプを用いたろ過にて固液分離を行って、浸出後の濾液(浸出液)と浸出残渣の品位をICP分析装置にて分析した。 The slurry after leaching was recovered, solid-liquid separation was performed by filtration using a vacuum pump, and the grades of the filtrate (leaching liquid) after leaching and the leaching residue were analyzed with an ICP analyzer.

[比較例1]
比較例1では、実施例3と同様にエアーを供給したがORP値について具体的な制御を行わず成り行きとした。なお、エアー供給停止後もおよそORP値は250mVを保持していた。このこと以外は、実施例3と同様とした。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, air was supplied in the same manner as in Example 3, but the ORP value was left as it was without specific control. The ORP value was maintained at approximately 250 mV even after the air supply was stopped. Other than this, the procedure was the same as in Example 3.

[条件及び結果]
下記表5に、実施例3と比較例1での浸出処理の条件をまとめる。また、下記表6に、浸出液と浸出残渣の分析結果を示す。
[Conditions and results]
Table 5 below summarizes the leaching conditions in Example 3 and Comparative Example 1. In addition, Table 6 below shows the analysis results of the leachate and the leach residue.

Figure 2023035964000006
Figure 2023035964000006

Figure 2023035964000007
Figure 2023035964000007

表6の結果に示されように、ORP値が200mV以下を維持するように制御しながら浸出処理を行った実施例3では、銅の浸出が抑制され、ニッケルとコバルトの浸出を選択的に促進させることができた。これに対して、比較例1では、浸出液中の銅濃度が16g/Lと高くなり、選択的にニッケルとコバルトを浸出できなかった。 As shown in the results of Table 6, in Example 3 in which the leaching treatment was performed while controlling the ORP value to be maintained at 200 mV or less, the leaching of copper was suppressed and the leaching of nickel and cobalt was selectively promoted. I was able to On the other hand, in Comparative Example 1, the copper concentration in the leaching solution was as high as 16 g/L, and nickel and cobalt could not be selectively leached.

このように、ORPを200mV以下となるように制御して浸出することで、ニッケル及びコバルトの浸出を促進させることができることがわかった。このことは、ORPを制御することで、処理対象の合金表面の酸化皮膜(不働態化膜)形成を抑制できたことによると考えられる。 Thus, it was found that the leaching of nickel and cobalt can be promoted by controlling the ORP to be 200 mV or less. It is considered that this is because the formation of an oxide film (passivation film) on the surface of the alloy to be treated could be suppressed by controlling the ORP.

[実施例4]
(浸出工程)
廃リチウムイオン電池(廃LIB)を酸化雰囲気下で加熱する酸化焙焼を行い、その後、得られた酸化焙焼物に還元剤を添加して加熱熔融して還元する乾式処理を行った。還元熔融して得られた熔融状態の合金を凝固させ、粒径300μm未満の粉状の合金粉を得た。得られた合金粉を、処理対象の合金(ニッケル及びコバルトと銅とを含む合金)として用いた。下記表7に、ICP分析装置を用いて分析した合金粉の組成を示す。
[Example 4]
(Leaching process)
Waste lithium ion batteries (waste LIB) were subjected to oxidizing roasting by heating in an oxidizing atmosphere, and then dry treatment was performed by adding a reducing agent to the obtained oxidizing roasted product, heating and melting it, and reducing it. The molten alloy obtained by reduction melting was solidified to obtain powdery alloy powder having a particle size of less than 300 μm. The obtained alloy powder was used as an alloy to be treated (an alloy containing nickel, cobalt, and copper). Table 7 below shows the composition of the alloy powder analyzed using an ICP analyzer.

Figure 2023035964000008
Figure 2023035964000008

次に、上記表7に組成を示す合金粉を用い、下記表8に示す条件で硫酸溶液による浸出を行った。 Next, using the alloy powder whose composition is shown in Table 7 above, leaching with a sulfuric acid solution was performed under the conditions shown in Table 8 below.

具体的には、500mLの邪魔板付きセパラブルフラスコに純水と、合金粉とを装入して、合金を含むスラリーを調製した。このとき、そのスラリーの濃度(初期濃度)が200g/Lとなるようにした。 Specifically, pure water and alloy powder were put into a 500 mL separable flask with a baffle to prepare a slurry containing the alloy. At this time, the concentration (initial concentration) of the slurry was adjusted to 200 g/L.

その合金のスラリーに、合金粉に含まれる銅量に対して1.05当量(S-mol/Cu-mol)となるように硫化剤として数ミリ径の単体硫黄を添加し、1000rpmの回転速度で撹拌を行いながら、ウォーターバスにて設定温度である約60℃まで加温して維持した。 To the slurry of the alloy, elemental sulfur with a diameter of several millimeters was added as a sulfiding agent so that the amount of copper contained in the alloy powder was 1.05 equivalent (S-mol/Cu-mol), and the rotation speed was 1000 rpm. The mixture was heated to a set temperature of about 60° C. in a water bath and maintained while stirring at .

また、酸化還元電位(ORP)の値(参照電極:銀/塩化銀電極)の調整は、0.5L/minの流速のエアーバブリングにて行い、70%硫酸溶液を14mL/hの速度で添加して、pH1.2を維持するように制御しながら、合金の浸出処理を行った。 The oxidation-reduction potential (ORP) value (reference electrode: silver/silver chloride electrode) was adjusted by air bubbling at a flow rate of 0.5 L/min, and a 70% sulfuric acid solution was added at a rate of 14 mL/h. Then, the alloy was leached while controlling to maintain pH 1.2.

なお、反応終点は、ORP値が250mVに到達した点とした。 The end point of the reaction was the point when the ORP value reached 250 mV.

浸出後のスラリーを回収し、真空ポンプを用いたろ過にて固液分離を行って、浸出後の濾液(浸出液)と浸出残渣の品位をICP分析装置にて分析した。 The slurry after leaching was recovered, solid-liquid separation was performed by filtration using a vacuum pump, and the grades of the filtrate (leaching liquid) after leaching and the leaching residue were analyzed with an ICP analyzer.

[実施例5]
実施例5では、単体硫黄の添加量を、合金粉に含まれる銅量に対して1.15当量(S-mol/Cu-mol)となるようにしたこと以外は、実施例4と同様に処理した。
[Example 5]
In Example 5, the same amount as in Example 4 was used, except that the amount of elemental sulfur added was 1.15 equivalents (S-mol/Cu-mol) with respect to the amount of copper contained in the alloy powder. processed.

[実施例6]
実施例6では、単体硫黄の添加量を、合金粉に含まれる銅量に対して1.25当量(S-mol/Cu-mol)となるようにしたこと以外は、実施例4と同様に処理した。
[Example 6]
In Example 6, the same amount as in Example 4 was used, except that the amount of elemental sulfur added was set to 1.25 equivalents (S-mol/Cu-mol) with respect to the amount of copper contained in the alloy powder. processed.

[条件及び結果]
下記表8に、実施例4~6における浸出処理条件をまとめて示す。また、表9に、実施例4~6のそれぞれについての浸出液と浸出残渣の分析結果を示す。
[Conditions and results]
Table 8 below summarizes the leaching treatment conditions in Examples 4 to 6. In addition, Table 9 shows the analysis results of the leachate and the leach residue for each of Examples 4-6.

Figure 2023035964000009
Figure 2023035964000009

Figure 2023035964000010
Figure 2023035964000010

表9の結果に示されように、硫化剤の添加量を合金粉に含まれる銅量に対して1.05~1.25当量とすることで、効率的に、ニッケル及びコバルトを高い浸出率で浸出することができた。その中でも、硫化剤の添加量を1.15当量以上とした実施例5、6では、合金に含まれる銅の固定(硫化)に十分な量が供給されたため、ニッケル及びコバルトの浸出が99%まで進行したと推測される。 As shown in the results in Table 9, by setting the amount of the sulfiding agent added to 1.05 to 1.25 equivalents with respect to the amount of copper contained in the alloy powder, nickel and cobalt can be efficiently leached at a high rate. was able to leach out. Among them, in Examples 5 and 6 in which the amount of the sulfurizing agent added was 1.15 equivalents or more, a sufficient amount was supplied to fix (sulfurize) the copper contained in the alloy, so nickel and cobalt were leached out by 99%. It is assumed that it has progressed to

なお、硫化剤の添加量を1.15当量以上とした実施例5、6では、実施例4(硫化剤添加量が1.05当量)と比べて、浸出液のORPが250mVに到達する時間が短縮され、より効率的に処理できることが確認された。 In Examples 5 and 6 in which the amount of the sulfurizing agent added was 1.15 equivalents or more, the time required for the ORP of the leachate to reach 250 mV was longer than in Example 4 (the amount of the sulfurizing agent added was 1.05 equivalents). It was confirmed that it was shortened and could be processed more efficiently.

Claims (6)

ニッケル及び/又はコバルトと銅とを含む合金から、ニッケル及び/又はコバルトを含む溶液を得る合金の処理方法であって、
前記合金を含むスラリーに対して、硫化剤が共存する状態で、酸溶液による浸出処理を施し、浸出液と浸出残渣とを得る浸出工程を含み、
前記浸出工程では、前記合金を含むスラリーの初期濃度を100g/L以上250g/L以下に調整して浸出処理を施す、
合金の処理方法。
1. A method of processing an alloy to obtain a solution containing nickel and/or cobalt from an alloy containing nickel and/or cobalt and copper, comprising:
a leaching step of subjecting the slurry containing the alloy to a leaching treatment with an acid solution in the presence of a sulfiding agent to obtain a leaching solution and a leaching residue;
In the leaching step, the initial concentration of the slurry containing the alloy is adjusted to 100 g / L or more and 250 g / L or less, and the leaching process is performed.
Alloy processing method.
前記浸出工程では、酸化還元電位(参照電極を銀/塩化銀電極とする)を200mV以下に制御しながら浸出処理を施す、
請求項1に記載の合金の処理方法。
In the leaching step, the leaching process is performed while controlling the oxidation-reduction potential (the reference electrode is silver/silver chloride electrode) to 200 mV or less.
A method of processing an alloy according to claim 1.
前記浸出工程では、前記硫化剤を、前記合金に含まれる銅の量に対して1.05~1.25当量(S-mol/Cu-mol)の範囲の量で共存させて浸出処理を施す、
請求項1又は2に記載の合金の処理方法。
In the leaching step, the sulfiding agent is allowed to coexist in an amount ranging from 1.05 to 1.25 equivalents (S-mol/Cu-mol) with respect to the amount of copper contained in the alloy, and the leaching process is performed. ,
3. A method of processing an alloy according to claim 1 or 2.
前記浸出工程を経て得られた前記浸出液に対して還元剤を添加して還元処理を施し、還元後液と還元残渣とを得る還元工程を、さらに含む、
請求項1に記載の合金の処理方法。
further comprising a reduction step of adding a reducing agent to the leachate obtained through the leaching step and performing a reduction treatment to obtain a post-reduction solution and a reduction residue;
A method of processing an alloy according to claim 1.
前記還元工程を経て得られた前記還元液に対して中和剤と酸化剤とを添加して酸化中和処理を施し、酸化中和後液と酸化中和残渣とを得る酸化中和工程を、さらに含む、
請求項1に記載の合金の処理方法。
an oxidation-neutralization step of adding a neutralizing agent and an oxidizing agent to the reducing solution obtained through the reducing step to perform an oxidation-neutralization treatment to obtain an oxidation-neutralized solution and an oxidation-neutralization residue; , further including
A method of processing an alloy according to claim 1.
前記合金は、リチウムイオン電池の廃電池を熔解して得られた合金を含む、
請求項1に記載の合金の処理方法。
The alloy includes an alloy obtained by melting a waste lithium-ion battery,
A method of processing an alloy according to claim 1.
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