JP3014452B2 - 予め選別されて集められた使用済み物質から原料を回収する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予め選別されて集められた使用済み物質、
特に使用済み電気化学的電池及び蓄電池から原料を回収
する方法に関する。

電気化学的電池は、今日、実際的な可動性エネルギー
源として日常生活に欠かせないものである。それという
のも、独立駆動性（netzunabhaengigen）電気器具の使
用が常に増加しているからである。この種の電気器具の
増加及びしばしばの利用と共に電池の消費も増加し、そ
の結果、使用済みの古い電池がどんどん生じ、これは廃
棄処理するか、又は再利用に供給すべきである。

たいてい使用される電池は、亜鉛−炭素−電池及びア
ルカリ−マンガン−電池である。更に、充電可能なニッ
ケル−カドミウム−蓄電池が使用される。更に、例えば
時計及び写真機中に、特にコンパクトなエネルギー源が
必要な場所に、水銀−ボタン電池が使用される。

電池は高価な材料、例えばニッケル及びカドミウムと
共に、外界に出てはならない有害物質、例えば水銀を含
有する。

有害な水銀がゴミの中に入るのを回避するために、企
業は従来から電池中の水銀含有量を減じる努力をしてい
る。この場合、既に、注目すべき進歩があったにもかか
わらず、特に亜鉛−炭素−電池及びアルカリ−マンガン
−電池は、まだ少量の水銀を含有し、この水銀は、使用
済み電池の大きな送総量では、しかしながら、かなりた
まることになる。例えば、家庭の年間の使用済み電池
（亜鉛−炭素−電池約230000000本及びアルカリ−マン
ガン−電池約200000000本）から、家庭ゴミ中に、年間
約1.5トンの水銀が今だに出る。

しかしながら、この環境保護の局面の他に、電池中に
含有される価値のある物質を単純にゴミ中に捨てずに、
この価値ある物質を好適な方法で製造工程で再び使用で
きるために、回収するのは有利にも思える。

例えば自動車中に使用される鉛−蓄電池及び工業的に
使用されるニッケル−カドミウム−電池は、既にほぼ完
全に再利用に供給されるが、一方、家庭用電池について
は、電池中に依存する原料を回収する好適な方法はまだ
無い。

1991年３月、ミュンヘンでのZVEIのファッハフェアバ
ンデス・バッテリーエンの第７回国際技術シンポジウム
「バッテリーエントゾルグング・ウント・バッテリーリ
サイクリング」（7.Internationalen Technischen Symp
osium“Batterieentsorgung und Batterierecycling"de
s Fachverbandes Batterien im ZVEI）で、湿式−化学
的方法により操作するニッケル−カドミウム−蓄電池の
ための再生利用法が提案された。この再生利用法に関し
ては、先ず、ニッケル−カドミウム−電池を、集められ
た古い電池からより分けねばならない。引き続いて、こ
の電池を細断する。前処理の際に、細断された電池材料
からスクラップ及びプラスチックを取り出し、塩酸で洗
浄する。残りの電池材料は、浸出し、その際、洗浄に使
用する塩酸溶液をこの反応工程に供給する。濾過後に、
浸出の際に生じた溶液を、湿式−化学的処理に供給し、
その際、ニッケル及びカドミウムは、同じく電気分解に
より分離させる。

この公知法における欠点は、ニッケル−カドミウム−
電池のみに使用でき、このことは、集められた電池につ
いての費用のかかる選別法を必要とすることである。

同じシンポジウムで提案された、褐石電池（亜鉛−炭
素−電池及びアルカリ−マンガン電池）に関する再生利
用法の場合は、先ず、集められた電池からニッケル−カ
ドミウム−蓄電池をより分ける。スチールジャケットを
開いて、分離した後に、水銀を回転ドラム炉中で、400
〜600℃で気化させ、その際、蒸留残分を水銀回収のた
めの冷却ドラムに供給する。引き続いて鉄分を磁気選別
を用いて取り出すために、先ず残存材料を砕く。亜鉛及
びマンガンからなる混合物が残るが、これは、この形で
は再利用できない。

亜鉛−マンガン−混合物からの亜鉛及び褐石の回収並
びに古い電池の正確な選別を解決できないことがこの方
法の欠点である。

目下のところ、家庭用電池の再利用は、特別な選別無
しでは不可能である。従って、前記シンポジウムで、使
用済み蓄電池を除く使用済み家庭用電池は、家庭ゴミ中
に単純に出して、集めないという勧告がなされた。それ
というのも、さもなくば、集められた電池は特殊ゴミと
して廃棄処分すべきであるが、再利用に供給できないか
らである。

従って、本発明の課題は、使用済み電池及び蓄電池か
らなる無選別の混合物から、その中に含有される価値の
ある物質又は原料を経済的に使用できる方法で回収する
ことを可能にする前記の技術の方法を得ることである。

この課題は、本発明により、請求項１記載の方法によ
り解決される。

即ち、本発明により、集められた古い電池及び使用済
み蓄電池を先ず機械的に、粗大フラクション及び微細フ
ラクションに分け、その際、後者は、主に、電池の粉砕
された電解質材料を含有する。次いで、微細フラクショ
ンから、回収すべき物質を、第一及び第二溶液で順次溶
出し、引き続いて両方の溶液から回収する。

この方法では、種々の電池からの異なる電解質の混合
物からその中に含有される原料を良好な、商品化できる
形で回収できるように処理することが可能である。

特に、本発明による方法は、電池原料を手間のかかる
方法で予選別する必要も無く、その再利用を可能にす
る。従って、この方法は、特に、使用済み家庭用電池の
再利用にも好適であり、従って、これらは、消費者から
無選別で集め、かつ再利用に供給することができる。

集められた物質（10）から異種材料を選別して除き、
選別された物質（12）を機械的処理の前に有利には冷却
により脆弱化する、請求項１記載の方法に相応して、集
められた物質、即ち集められた古い電池から、異種材料
を、冷却による電池の脆弱化の前に選別して除く。この
場合、特に、水銀含有率の高いボタン電池も選別して除
くことができ、かつ外部の水銀回収に供給することがで
きる。

その際、水銀ボタン電池の選別除去は、簡単な方法で
可能である。それというのも、これは、その形及び大き
さから、明らかに残りの電池とは異なるからである。

本発明の実際の態様は、次のものである；それぞれ本
願発明の方法において、 ・選別された物質（12）を液化ガス、特に液体窒素を用
いて冷却する、 ・選別された物質（10）を−100℃〜−200℃まで冷却す
る、 ・選別され、かつ脆弱化された物質を有利には細断及び
／又はインパクトにより機械的に粉砕する、 ・選別され、かつ脆弱化された物質を低温で機械的に粉
砕する。

本発明による、非常に低温での液体窒素を用いる古い
電池を冷却は、加工すべき物質の所望の脆弱化の他に、
各電解質材料の蒸気圧が明らかに低いので、実際には有
害物質、例えば水銀蒸気を排出しないという利点を有す
る。更に、冷却の際に蒸発する液体窒素により、安全ガ
ス雰囲気が得られ、従って、安全な加工が可能である。
液体窒素を用いる冷却のもう一つの利点は、集められた
古い電池中に繰り返し出てくる、完全に放電されていな
い電池も、機械的処理の際に、内部反応（Inertreaktio
n）をもたらしえないことに見られる。

機械的に処理された材料を粗大フラクションと微細フ
ラクションとに分けることは、篩い分け（14）により粗
大−又はスクラップフラクション（15）及び微細フラク
ション（16）に分ける特に簡単な方法で、篩い分けによ
り達成することができる。

粗大フラクション中にもたらされた電池ジャケットに
付着している電解質材料を再利用できるために、粗大−
又はスクラップフラクション（15）を有利に水、特に脱
塩水で洗浄（22）することにより、粗大フラクションを
洗浄する。

粗大フラクションを市販できる原料へもう１度分離す
ることは、有利に、洗浄（22）後に、粗大−又はスクラ
ップフラクションから、比較的軽い構成要素、例えばカ
ートン及びプラスチック（24）を空気分離（23）により
除去すること又は絶望のかつ比較的軽い構成要素が除去
された粗大−又はスクラップフラクション（15）から、
磁気選別（25）及び非鉄金属分離により金属性原料（2
6、27）を得ることにより、実施する。

湿式化学的処理（21）の前に微細フラクション（16）
から磁性材料を、磁気選別（17）により除去すること又
は磁性材料を除去した微細フラクション、特に電気化学
的電池及び蓄電池の電解質材料（18）を、予め決定した
粒度分布の粉末（20）に粉砕（19）することによる本発
明の態様は、微細フラクションの特に良好な溶解を可能
にする。

本発明の特に有利な実施態様は次のものである； 第一溶剤、有利には完全脱塩水を微細フラクション
（20）に添加することにより、第一溶液（32）及び第一
溶剤に溶解しない固体（33）からなる第一懸濁液（29）
が生じ、これに、有利には粗大フラクション又はスクラ
ップフラクション（15）の洗浄の際に生じる洗液（30）
を添加し、第一懸濁液の不溶性固体（33）を第一溶液
（32）から分離（31）し、第一溶液から分離した固体
と、第二溶剤、有利には酸、特に希硫酸との混合し、そ
の際第二溶液（52）及び第二溶剤に溶解しない固体（5
7）からなる第二懸濁液（54）が生じ、固体（57）を第
二懸濁液（54）から分離（53）し、かつ両方の溶液（3
2、52）を個別に更に加工し、その中に溶けている回収
すべき物質を両方の溶液から分離する。その際、褐石
（MnO₂）を溶かすために、第二溶剤として使用する希硫
酸に二酸化硫黄を添加することにより、そうでもなけれ
ば不溶である二酸化マンガンも溶かし、かつ回収したも
のに供給できるために、第二の溶剤として使用される硫
酸に二酸化硫黄を添加するのが有利である。

この場合、実際に、電池の電解質材料中に含有される
黒鉛だけが不溶性固体として残留し、従って、これは非
常に高い純度で存在するので、経済的に商品化すること
ができる。ついで、残りの価値ある物質、特に重金属が
溶解され、かつ溶液から各々分離されうる。

その場合、有利には第一イオン交換（46;53、60）を
用いて、各溶液（32、52）から水銀（Hg）イオンを分離
し、引き続いて各溶液から、少なくとも他の反応工程
で、有利にはイオン交換（49;62、96、99）で、他の重
金属イオンを分離することにより、両方の溶液から水銀
イオンが最初に分離され、従って残りの重金属イオンの
ための他の分離工程にはもはや不利な影響を及ぼし得な
いことは、重要である。

本発明の他の有利な態様は、次のものである；それぞ
れ、本発明の方法において、 ・両方の溶液（32、52）の各々のpH−値を、Hg−イオン
の分離の前に調節する ・第一懸濁液（29）からの分離（31）後に第一溶液（3
2）を中間貯蔵（34）する ・ストリッピング（35）により、第一溶液（32）から有
利にアンモニア（NH₃）を分離し、塩を沈殿させ、かつ
沈殿した塩を濾別し、第一懸濁液（29）から分離した固
体（33）に供給する ・pH−値調節（42）後に第一溶液（32、41）から塩（4
4）を濾別（43）し、これに有利に双極性電気透析（12
0）を施し、その際、塩（44）は、その共役の酸及び苛
性アルカリ溶液に分解される ・第一溶液からHgイオンを分離した後に、イオン交換
（49）で残りのカチオンをこれから除去し、その際、交
換されないアルカリ金属の塩素化塩は、重金属硫酸塩か
ら分離し、かつ塩素化塩（50）を双極性電気透析（12
0）に供給する一方、重金属硫酸塩を第二溶液（52）に
供給する ・多数の連続する分離工程（54、55、56、57）で、Hgイ
オン不含第二溶液から各重金属、特に銅、亜鉛、ニッケ
ル及びカドミウム並びに二酸化マンガンが順に得られ、
引き続いて、残存する第二溶液（109）を完全脱塩（11
2）する ・Cuイオンの分離後に、各々の残存する第二溶液のpH−
値を各々の後続の分離工程（55、56、57、58）の前に、
好適な方法で調節（72、94、107、11）する ・pH−調節（72、94）後に、各第二溶液に場合により濾
過（73、95）を施し、その際に分離する塩を、双極性電
気透析（120）に供給する ・重金属を得るための分離工程（54、55、56）で、各々
特定の重金属イオンの多い溶液（63、79、100、101）が
生じ、これから、相応する重金属が電気分解（64、85、
103、103′）により得られる ・CuもしくはNi及びCdを得るために、各Hg−不含第二溶
液を選択的カチオン交換（62もしくは（96、99））に供
給し、これにより、Cuイオンの多い溶液もしくはNi−イ
オン及びCd−イオンの多い溶液（63もしくは100もしく
は101）が生じる ・Niイオン及びCdイオンの分離のために、相応する、Hg
不含第二溶液を２工程カチオン交換（96、99）に供給
し、その際、沈殿した塩を溶液（97）から除去するため
に、第一カチオン交換を出た溶液（97）を、第二ンカチ
オン交換（99）へ供給する前に、濾過（98）する ・亜鉛イオンの多い溶液（77）を生じるために、Hg及び
Cu不含の第二溶液（71）を、亜鉛を得るために、有利に
多工程の液体／液体−抽出（74）に供給する ・液体／液体−抽出（75）から直後に得られた、Znイオ
ンの多い溶液（77）から、再抽出（78）により、Znイオ
ンを酸性溶液（79）に移動させ、これを、抽出剤（75）
の有機残分の除去（82）及び透析（84）によるpH−調節
の後に、電気分解（85）に供給する ・それぞれの重金属イオンを減じられた濃度で含有す
る、電気分解（64、85、103、103′）を出た溶液を、透
析（66、90）及び／又は逆浸透（67、91、104、104′）
を経て濃縮し、かつ重金属イオンの多い溶液（63、68、
100、101）と一緒に再び電気分解（64、85、103、10
3′）に供給する ・褐石（MnO₂）の分離のために、Hg−、Cu−、Zn−並び
にNi/Cd−不含の第二溶液（106）を電気分解（108）に
供給する ・Hg不含で、特定の重金属イオン並びにMnO₂を除去した
溶液（109）を有利には透析（110）により濃縮し、次い
でpH−値を調節（111）し、有利な２工程の、完全脱塩
（112）に供給する ・残存する重金属イオンの分離のためにイオン交換によ
る完全脱塩（112）を実施し、かつ引き続いて、残存す
るアルカリ塩を共役の酸及び塩基に分解するために双極
性膜を用いる電気透析を実施する。

電気分解によりMnO₂を分離する前に、次に記載する順
番で各重金属イオンを回収する場合は、特に有利であ
る； Hg不含第二溶液（61）から、褐石（MnO₂）を回収する
前に、回収すべき重金属を分離し、その際、先ずCu、次
いでZn、引き続きNi及びCdを分離する。それというの
も、このことにより、重金属イオンの各分離工程への相
反する影響は、最小になるからである。

本発明による方法は、純粋な湿式冶金の反応工程を用
いて、電池から電解質材料を処理するためにも実施し、
かつ生成工程に直接に戻し導入できる高純度の各原料を
回収することができる。

更に、本発明による方法は、いたる所で実施できる。
それというのも、熱的影響が現われず、かつこの方法
で、反応水を循環して取り扱うことができるからであ
る。このことは、特に、最終の完全脱塩及び相応する液
体の双極性の電気透析により達成される。

本発明は、次の実施例により、図に基づき詳説する；
図において、次のことを示す： 図1:集められた物質の機械的処理の簡単なフローシー
ト、 図2:機械的処理の際に得られる微細フラクションの湿式
化学的処理の簡単なフローシート、 図３〜8:図２による湿式化学的処理の分離工程１〜６の
簡単なフローシート、 図9:図２による湿式化学的処理と一緒に使用される双極
性電気透析の概略図。

異なる図中で、相互に相応する反応工程及び物質流
は、同じ関連記号で示す。

例えば、特に家庭で使用する際に生じる、使用済みの
古い電池からなる集積物10を、先ず篩い分け11に供給
し、これにより、水銀を多量に含有するボタン電池及び
他の異種材料を再利用に供すべき電池12から分ける。こ
れにより、水銀の主部分は、集積物10から除去される。
それというのも、再利用に供すべき電池12の残りには、
そのつど僅かの水銀のみが含有されるからである。

篩い分けされた、水銀を高含有するボタン電池は、別
にされた水銀回収に供給される。

集積物10から選別された電池12は、機械的処理13で、
先ず非常な低温まで冷却し、そのことにより脆弱化させ
る。冷却及び脆弱化のためには、液体窒素を使用するの
が有利であり、その結果、電池12を−200℃〜−100℃ま
で冷却することができる。次いで、冷却された電池を、
例えば細断及び引き続くインパクト（Prallen）により
破砕し、このことにより電池ジャケット及び電池の他の
金属性構成要素を電池の電解質、即ちその電気化学的要
素から分離する。

この機械的処理13は、他の機械的反応工程のように、
加工すべき材料を適切に加熱せずに行い、このことは、
電池の電解質材料から危険物質を排出しえないという利
点を有する。それというのも、この低温では、危険物質
の相応する蒸気圧は非常に低いからである。電池12の冷
却のために液体窒素を使用することは、更に、窒素が、
その中で機械的処理13が行われる安全ガス雰囲気を形成
するという利点を有する。

非常に低温までの前記冷却は、更に、完全に放電して
いない古い電池の内部反応が生じうることを抑制する。

前記機械的処理13で砕かれ、粉砕された電池材料は、
引き続いて、篩い分け14により粗大フラクション又はス
クラップフラクション15と微細フラクション16とに分け
られる。その際、粗大フラクション15は、電池ジャケッ
トを包含し、一方、微細フラクション16は、主に電解質
から形成される。磁気選別17により、篩い分け14では捕
らえられなかった微細フラクションの磁気を帯びた金属
性構成要素が電解質18から分離し、引き続き、これに粉
砕19を施す。

粉砕19で、電池内容物、即ち電解質18は、種々のロー
ラ砕解機及び篩い装置を組み合わせて、一定の粒径の粉
末に粉砕する。次いで、この粉砕された電解質粉末を、
化学的湿式処理21に供給する。

電池ジャケット並びに粗大フラクション15の他の構成
要素を洗浄して、そこに付着する電解質材料を除くため
に、篩い分け14で分離された粗大フラクションに、完全
脱塩水を用いるスクラップ洗浄（洗浄22）を施す。引き
続いて、洗浄された粗大フラクションから、軽い構成要
素、例えばプラスチック及びカートン24を、空気分離23
により除くので、実際に、空気分離後には粗大フラクシ
ョン中に電池の金属性構成要素がなお存在するのみであ
る。次いで、これを、磁気選別25により磁気フラクショ
ン26と非鉄筋属27とに分ける。その際、磁気フラクショ
ン26に、磁気選別17により微細フラクションから分離さ
れた磁性金属も供給される。

電池ジャケットを、この方法で、市販できる粗製品で
分離する。

図２で示すように、化学的湿式処理21の際に、一定の
粒径まで粉砕された電解質粉末20を、水溶性物質の溶解
28のために、有利には完全脱塩水と混合する。この場
合、第一懸濁液29が生じ、これに、粗大フラクション15
の洗浄の際に生じた洗液30を供給する。引き続いて、固
体／液体−分離31で、第一懸濁液29を第一溶液32と水不
溶性固体33とに分ける。次いで、水性の第一溶液32に、
濃度変動を緩衝する中間貯蔵34の後に、NH₃−ストリッ
ピング35を施す。その際、ストリッピングガス36を、水
性第一溶液32と密接に接触させる。引き続いて、NH₃−
分離37中で、NH₃の多いストリッピングガス36′からNH₃
を分離し、その際、再使用できるきれいなストリッピン
グガス36″及び硫酸アンモニウム38が生じる。

NH₃−ストリッピング35の後に存在する溶液39から生
じる塩を濾過40により分離し、かつ物質流41′として、
固体33に供給する。

濾過40の後に、NH₃不含溶液41が存在し、これに、
酸、有利には硫酸を用いるpH−調節42の後で、他の濾過
43を施す。

濾過43の際に濾別された塩44を分岐させ、有利には双
極性電気分解に供給する。

濾過後にNH₃及び固体を含有しない水溶液45が存在
し、これは、次のイオン交換46で選択的に水銀47を遊離
するための好適なpH値を有する。Hg不含溶液48は、他の
イオン交換工程49で、残りのカチオンを除去する。通常
の、しかしながら明示されていない方法で洗液及び再生
溶液が供給されるイオン交換工程49は、一方で、交換さ
れないアルカリ金属の塩素化塩を含有する塩溶液50を生
じ、他方、主に重金属硫酸塩を含有する溶出液51を生じ
る。塩溶液50は、双極性電気透析で、共役の酸及び苛性
アルカリ溶液に分離される。

溶出液51は、第二溶液52に供給され、この溶液は、固
体33及び濾過40で濾別された塩の溶解55により生じた第
二懸濁液54に第二固体／液体−分離53を施して得られ
る。

固体33及び塩41の溶解55は、有利には２工程で、硫酸
を用いて行い、その際、二酸化マンガンを還元溶解させ
るために、両方の溶解工程で二酸化硫黄56を導入する。

固体／液体−分離53の際に、溶解55で生じる酸性懸濁
液54から分離された固体57は、先ず第一に黒鉛からな
り、黒鉛は、分離58により、少量の他の固体成分を除去
され、その品質において更に高められている。

第二の酸性溶液52は、酸性溶出液51と一緒にして、順
に、水銀の分離のための第一分離53、銅の分離のための
第二分離54、亜鉛の分離のための第三分離55、ニッケル
及びカドミウムの分離のための第四分離56、二酸化マン
ガンの分離のための第五分離57及び残りの重金属イオン
の濃縮物の分離及び水、特に完全脱塩（VE）水の回収の
ための第六分離58を施し、その際、得られたVE−水は、
工程で再び使用する。

各々の分離は、図３〜８に基づき、次に詳説する。

図３に示すように、酸性溶液52及び溶出液51に、苛性
アルカリ溶液及び場合により酸を用いるpH−調節59を施
し、引き続き、イオン交換工程60に供給し、ここで選択
的に水銀カチオンが交換される。この方法で、Hg−不含
の第二溶液61が生じる。

水銀−イオン交換60及び同様に水銀−イオン交換46の
ために、カチオン交換樹脂が使用され、これは、水銀に
関し選択的であり、その容量に応じて消費され、再生さ
れる。次いで、このHg−含有樹脂47もしくは47′は、相
応する再生又は熱的処理に供給する。

Hg−不含で酸性の第二溶液61は、図４に示すように、
引き続いて、第二分離54中の銅−イオン交換62に供給す
る。

銅−イオン交換62のためには、銅イオンを選択的に交
換するカチオン交換体を使用する。その再生の際に、硫
酸銅が著しく多い溶出液63が生じ、電気分解64で、これ
から銅が析出する。電気分解64により生じる、酸性の硫
酸銅が減少した溶液65を透析66及び引き続く逆浸透67に
より、硫酸銅含有溶液68が電気分解64に好適な濃度で生
じるまで濃縮し、これは、溶出液63と一緒に、再び電気
分解64に供給する。

透析66のために完全脱塩水を供給せねばならない、電
気分解64、透析66及び逆浸透67からなるこのサイクル
は、電気分解で析出する銅の他に硫酸酸性分散物69及び
逆浸透67からの浸透水70を生じる。硫酸酸性分散物69も
浸透水70も前記方法で更に使用する。

銅−イオン交換62を出た、Hg及びCu不含の溶液71は、
図５に示された第三分離55に供給する。

溶液71を、酸を用いてpH−調節72し、かつ生じた塩を
分離し、双極性電気透析に供給する、濾過73を行い、次
いで液体／液体−抽出74に供給する。液体／液体−抽出
74のために、選択相を有する有機抽出剤75を供給し、か
つ加工すべき溶液と共に、多段階の、有利には三段階の
ミキサー−沈殿機−ユニットで渦動させる。その際、亜
鉛−イオンを溶液から分離し、次いで、これを、溶液76
として、ニッケル及びカドミウムの分離のための第四分
離56に更に導く。

液体／液体−抽出74で生じた亜鉛の多い溶液77は、再
抽出78で、酸78を使用して、亜鉛イオンを酸性溶液79に
移動させ、次いで、濾過80で、生じた塩81を濾別した
後、再び液体／液体−抽出74に供給することができる。
溶液79は、帯電活性炭83が生じ、かつこれが排出され
る、有機抽出剤残分の排除82の後で、透析84を経て電気
分解85に供給する。

完全脱塩水86が使用され、かつ硫酸酸性分散物87が生
じる、透析84のところで、電気分解に供給される溶液88
のpH−値を調節する。

電気分解85により亜鉛を分離した後に、亜鉛−イオン
をまだ僅かに含有する溶液89を別の透析90及び逆浸透91
を経て再び濃縮し、かつ透析84からの溶液88と一緒に電
気分解85に再び供給する。

こうして、電気分解サイクル85、90、91が得られ、こ
こでは、透析90及び逆浸透91と亜鉛の分離のための電気
分解85との有意義な連結により、最良の作業範囲での電
気分解85の連続運転が可能である。透析90で生じる硫酸
酸性分散物92、逆浸透91の際に生じる浸透水93並びに透
析84の際に生じる硫酸酸性分散物87は、相応する後処理
により、再び工程で使用する。

電気分解85で得られた亜鉛は、高価値の形で存在す
る。

図６に示すように、今やHg−、Cu−及びZn−不含の溶
液76を、酸を用いるpH−調節94及び生じた塩の濾別のた
めの濾過95を経て、ニッケル及びカドミウムの分離のた
めの第一のイオン交換96に供給する。第一のイオン交換
96を出た溶液97は、次いで、生じた塩の濾別のためのも
う一つの濾過98を経て、ニッケル及びカドミウムの分離
のための第一のイオン交換96と同じように相応する方法
で実施される第二のイオン交換99に達する。イオン交換
96、99では、好適な工程条件下で選択的にニッケルイオ
ン及びカドミウムイオンが交換される。次いで、酸によ
るイオン交換樹脂の再生で、カドミウムの多い溶出液10
0及びもう１つの、ニッケルの多い溶出液101が得られ
る。溶出液100、101は、各々、透析102、102′、電気分
解103、103′及び逆浸透104、104′からなる電気分解サ
イクルに供給し、その際、電気分解によりカドミウムも
しくはニッケルが析出する。透析102、102′で生じる硫
酸酸性分散物及び逆浸透104、104′で生じる浸透水は、
再び本方法で更に使用する。

従って、電気分解−サイクル102、103、104;102′、1
03′、104′は、Ni/Cd−分離工程105を形成し、これは
第二のイオン交換99のための相応するNi/Cd−分離工程1
05′と同一である。第四分離56は、ニッケル及びカドミ
ウムの分離のための多段階イオン交換ユニットを形成
し、その際、各分離工程96、105;99、105′は、同一に
構成される。

第四分離56から得られたHg−、Cu−、Zn−、Ni−及び
Cd−不含溶液106は、図７に示すように、その後、酸及
び／又は苛性アルカリ溶液を用いるpH−調節107を経
て、二酸化マンガンの分離のための電気分解108に更に
導く。電気分解108で、好適な方法実施によりMnO₂（褐
石）を非常に高い品質で析出させることができる。この
ために、特に、電気分解に供給された溶液pH−値、例え
ば1.5への好適な調節並びに温度約75〜90℃での電気分
解108の実施が必要である。

次いで、電気分解108を出た、MnO₂、水銀−、銅−、
ニッケル−及びカドミウム−イオン不含の溶液109は、
残留塩分を後処理するために第六分離58に供給する。

溶液109は残留塩濃度を僅かにのみ有するので、先ず
透析110によりこれを濃縮し、酸及び／又は苛性アルカ
リ溶液を用いるpH−調節111を経て、完全脱塩112に供給
する。この完全脱塩112は、二工程で実施し、その際、
第一工程では、カチオン交換体で溶液中に残存する重金
属イオンを分離し、他方、第二工程では、双極膜を用い
る電気透析により残存するアルカリ塩を共役する酸と塩
基に分解する。完全脱塩112から、一方で、残りの重金
属イオン、例えばFe−、Al−、Ca−、Mg−イオンの濃縮
物を有するカチオン交換体の再生溶液113が出ていき、
他方で、工程で再利用できる、酸−及び図示されていな
い酸−及び塩基−流が出ていく。濃縮され、かつpH−調
節された溶液109′と共に、工程の各逆浸透からの浸透
水114も供給される完全脱塩により、完全脱塩水115が得
られ、これば、前記方法の種々の反応工程で再利用でき
る。

図９に示される、双極膜を用いて働く、双極性電気透
析120に、各濾過の塩、例えばイオン交換体49（図２）
を出た塩溶液並びにNH₃−分離の際に得られる（NH₄）₂S
O₄をその流入管121を通って供給し、かつその共役の酸
及び苛性アルカリ溶液に分離する。その際、各物質は、
中間貯蔵所121、122、123、124及び125で貯蔵し、かつ
前記方法で再利用するか又は市販化するために、相応す
る濃縮もしくは希釈121′、122′123′、124′及び12
5′を経て、これから取り出す。

各透析工程で得られた硫酸酸性分散物は、流入管126
を経て直接に硫酸用の中間貯蔵所121に供給する。

本方法では、前記方法での双極性電気透析120の使用
により、例えばpH−調節に必要な酸及び苛性アルカリ溶
液を、完全脱塩112により得られた完全脱塩水と同様
に、工程サイクル中に供給することは可能である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−74692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−101220（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−14205（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B09B 3/00 - 5/00 H01H 10/54 H01H 6/52

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボタン電池を選別除去した、使用済みの電
   池及び蓄電池の混合物からなる予め選別されて集められ
   た物質（12）を機械的に処理し、かつ少なくとも粗大フ
   ラクション（15）及び微細フラクション（16）に分け、
   別々に更に加工し、湿式化学的処理で、微細フラクショ
   ン（16）から回収すべき物質を順次第一溶剤及び酸性第
   二溶剤で溶出し、引き続いて両方の溶液から次々と個別
   に回収し、その際第二溶剤が希釈した硫酸である、使用
   済みの電池および蓄電池の混合物からなる予め選別され
   て集められた物質から電池原料を回収する方法におい
   て、第一溶剤として水を微細フラクション（20）に添加
   することにより、水性第一溶液（32）及び不溶性固体
   （33）からなる第一懸濁液（29）が生じ、第一懸濁液
   （29）から不溶性固体（33）と水性第一溶液（32）を分
   離（31）し、分離した該固体と、酸性第二溶剤とを混合
   し、その際酸性第二溶液（52）及び硫酸に溶解しない固
   体（57）からなる第二懸濁液（54）が生じ、該固体（5
   7）を第二懸濁液（54）から分離（53）し、かつ不溶性
   固体を分離した後の両方の溶液（32、52）から第一イオ
   ン交換（46,53,60）を用いて水銀（Hg）イオンを分離
   し、引き続いて各溶液から少なくとも１つの他の反応工
   程で他の重金属イオンを分離し、その中に溶けている回
   収すべき物質を両方の溶液から分離することを特徴とす
   る、使用済みの電池及び蓄電池の混合物からなる予め選
   別されて集められた物質から電池原料を回収する方法。
2. 【請求項２】粗大フラクション及び微細フラクションに
   分けた直後に粗大フラクション（15）を洗浄（22）し、
   その際生じる洗液（30）を第一懸濁液に添加し、かつ第
   二溶剤二酸化硫黄が添加されている請求項１記載の方
   法。
3. 【請求項３】不溶性固体を分離した後の両方の溶液（3
   2、52）から第一イオン交換を用いて水銀（Hg）イオン
   を分離し、引き続いて各溶液からイオン交換（49、62,9
   6,99）により他の重金属イオンを分離する、請求項１記
   載の方法。
4. 【請求項４】不溶性固体を分離した後の水性第一溶液
   （32）からストリッピング（35）によりアンモニア（NH
   ₃）を分離し、塩を沈殿させ、かつ沈殿した塩を濾別
   し、第一懸濁液（29）から分離した固体（33）に供給す
   る、請求項１又は３記載の方法。
5. 【請求項５】第一イオン交換によりHgイオンを分離した
   溶液から多数の連続する分離工程（54、55、56、57）で
   各重金属及び二酸化マンガンが順次得られ、引き続き残
   存する溶液（109）を完全脱塩（112）する、請求項１、
   ３又は４のいずれか１項記載の方法。