JP5849880B2 - Method for leaching metal and method for recovering metal from battery - Google Patents

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Description

本発明は、金属の浸出方法、及び電池からの金属の回収方法に関し、より詳しくは、リチウムイオン電池等の電池を構成する正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる金属の浸出方法、及びその浸出方法を適用した金属の回収方法に関する。   The present invention relates to a metal leaching method and a method for recovering metal from a battery, and more particularly, a metal leaching method for reducing and leaching metal contained in a positive electrode active material constituting a battery such as a lithium ion battery, and the like The present invention relates to a metal recovery method to which a leaching method is applied.

使用済みあるいは製造工程で発生した不良品のリチウムイオン電池(以下、まとめて「廃電池」という。)等からニッケルやコバルト、マンガン等の有価金属を回収する方法として、廃電池を高温で熔解もしくは焼却する乾式処理と呼ばれる方法が多く用いられてきた。乾式処理では、廃電池の部品に用いられるプラスチック類は高温で分解されるため、容易に有価金属を分離することができ、回収された有価金属をさらに精製することによって、例えば磁石材料等として再利用することができる。   As a method of recovering valuable metals such as nickel, cobalt, manganese, etc. from used lithium-ion batteries (hereinafter collectively referred to as “waste batteries”), etc. A method called dry processing for incineration has been used in many cases. In dry processing, plastics used in parts of waste batteries are decomposed at high temperatures, so valuable metals can be easily separated, and the recovered valuable metals can be further purified to recycle them as, for example, magnet materials. Can be used.

一方で、廃電池を湿式処理と呼ばれる方法を用いて有価金属を回収する方法もある。湿式処理では、廃電池から有価金属が含まれる正極活物質を取り出し、その正極活物質を固体の状態から液体の状態、つまり金属イオンの状態に浸出させることが主要な化学処理の一つとなる。   On the other hand, there is also a method for recovering valuable metals by using a method called wet processing of a waste battery. In the wet treatment, one of the main chemical treatments is to take out a positive electrode active material containing valuable metals from a waste battery and leaching the positive electrode active material from a solid state to a liquid state, that is, a metal ion state.

従来から、浸出処理においては、正極活物質を酸性溶液と混合する方法が用いられていたが、酸で浸出された溶液には、回収対象となるニッケルやコバルト等の有価金属の他にアルミニウム等の回収対象とされない元素も含有されてしまい、またより高い浸出率で浸出することが望まれていた。   Conventionally, in the leaching treatment, a method of mixing the positive electrode active material with an acidic solution has been used. However, in the solution leached with an acid, in addition to valuable metals such as nickel and cobalt to be collected, aluminum or the like is used. In addition, elements that are not targeted for recovery are also contained, and it has been desired to leach at a higher leaching rate.

そこで、有価金属を選択的に浸出させるとともに、その浸出率を向上させるために、例えば特許文献1には、還元剤としてアスコルビン酸や亜硫酸ナトリウム等を添加する方法が提案されている。   Therefore, in order to selectively leach valuable metals and improve the leach rate, for example, Patent Document 1 proposes a method of adding ascorbic acid, sodium sulfite or the like as a reducing agent.

しかしながら、例えば特許文献1に開示されているような還元剤は、非常に高価な薬剤であって、処理コストの上昇を伴うものであり、経済性高く十分に効率的に金属を浸出させることはできない。   However, for example, a reducing agent as disclosed in Patent Document 1 is a very expensive agent, which is accompanied by an increase in processing cost, and is capable of leaching metal efficiently and sufficiently efficiently. Can not.

また、特許文献2では、高価な還元剤の薬品コストやエネルギーコストを抑制させることを目的とした正極活物質の再処理方法が提案されている。しかしながら、この特許文献2に記載の方法は、還元剤の亜硫酸ガスを飽和するまで硫酸水溶液に注入して正極活物質を溶解させるものであり、反応に必要な量以上に還元剤を使用していると考えられ、十分に経済性を改善させることはできていない。   Patent Document 2 proposes a reprocessing method of a positive electrode active material for the purpose of suppressing the chemical cost and energy cost of an expensive reducing agent. However, the method described in Patent Document 2 is to inject the sulfuric acid gas of the reducing agent into the sulfuric acid aqueous solution until it is saturated and dissolve the positive electrode active material. The reducing agent is used in an amount more than necessary for the reaction. It is considered that the economy is not improved sufficiently.

特開平11−293357号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-293357 特開2012−64557号公報JP 2012-64557 A

そこで、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、電池を構成する正極活物質から還元剤を用いて金属を還元浸出させる方法において、経済性を高めて効率的に且つ高い浸出率で効果的に金属を浸出させることを可能にする金属の浸出方法及びその浸出方法を適用した電池からの金属の回収方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of such a situation, and in a method of reducing and leaching a metal from a positive electrode active material constituting a battery using a reducing agent, the present invention is efficient and efficient. It is an object of the present invention to provide a metal leaching method capable of effectively leaching metal at a high leaching rate and a method for recovering metal from a battery to which the leaching method is applied.

本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、正極活物質を含むスラリーを所定のpH範囲に維持させた状態で、スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御することによって、効率的に且つ効果的に金属を浸出させることが可能となることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive investigations to achieve the above-described object, the present inventors reduced the oxidation-reduction potential according to fluctuations in the oxidation-reduction potential of the slurry while maintaining the slurry containing the positive electrode active material in a predetermined pH range. By controlling the supply of the agent, it was found that the metal can be leached efficiently and effectively, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係る金属の浸出方法は、電池を構成する正極活物質を含むスラリーに還元剤を添加して該正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる金属の浸出方法であって、上記電池の正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加して該スラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、該スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御して金属を還元浸出させる際に、上記還元剤の供給により上記スラリーの該酸化還元電位を低下させ、該酸化還元電位が下がらなくなったときに該還元剤の供給を一時停止し、再び該酸化還元電位が上昇したときに該還元剤の供給を再開する操作を繰り返し、該還元剤の供給を停止しても該酸化還元電位が上昇しなくなった時点を浸出終了時点と判定し、該浸出終了時点で該還元剤の供給を完全に停止することを特徴とする。 That is, the metal leaching method according to the present invention is a metal leaching method in which a reducing agent is added to a slurry containing a positive electrode active material constituting a battery, and the metal contained in the positive electrode active material is reduced and leached. In a state where an acidic solution is added to the slurry containing the positive electrode active material of the battery and the pH of the slurry is maintained within a predetermined range, the supply of the reducing agent is controlled according to the fluctuation of the oxidation-reduction potential of the slurry, and the metal is added. When reducing and leaching , the supply of the reducing agent lowers the oxidation-reduction potential of the slurry, and when the oxidation-reduction potential stops decreasing, the supply of the reducing agent is temporarily stopped and the oxidation-reduction potential is increased again. In this case, the operation of restarting the supply of the reducing agent is repeated, and the point at which the oxidation-reduction potential does not increase even if the supply of the reducing agent is stopped is determined as the end of leaching. Agent supply Characterized in that it completely stopped.

また、上記還元剤を供給するに先立ち、上記スラリーを加温することが好ましい。   Moreover, it is preferable to heat the slurry prior to supplying the reducing agent.

また、上記スラリーのpHを0.5〜1.5に維持した状態で還元浸出することが好ましい。   Moreover, it is preferable to carry out reductive leaching in the state which maintained the pH of the said slurry at 0.5-1.5.

また、上記還元剤は、亜硫酸水素ナトリウム又は亜硫酸ナトリウムであることが好ましい。   The reducing agent is preferably sodium bisulfite or sodium sulfite.

また、本発明に係る電池からの金属の回収方法は、電池を構成する正極活物質から金属を回収する電池からの金属の回収方法であって、上記電池の正極活物質を含むスラリーに還元剤を添加して該正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる浸出工程を含み、上記浸出工程では、上記電池の正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加して該スラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、該スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御して金属を還元浸出させる際に、上記還元剤の供給により上記スラリーの該酸化還元電位を低下させ、該酸化還元電位が下がらなくなったときに該還元剤の供給を一時停止し、再び該酸化還元電位が上昇したときに該還元剤の供給を再開する処理を繰り返し、該還元剤の供給を停止しても該酸化還元電位が上昇しなくなった時点を浸出終了時点と判定し、該浸出終了時点で該還元剤の供給を完全に停止することを特徴とする。 The method for recovering a metal from a battery according to the present invention is a method for recovering a metal from a battery that recovers a metal from a positive electrode active material constituting the battery, wherein the reducing agent is added to the slurry containing the positive electrode active material of the battery. In the leaching step, an acidic solution is added to the slurry containing the positive electrode active material of the battery to adjust the pH of the slurry to a predetermined range. In this state, when the metal is reduced and leached by controlling the supply of the reducing agent according to the change in the oxidation-reduction potential of the slurry, the oxidation-reduction potential of the slurry is lowered by the supply of the reducing agent, The supply of the reducing agent is temporarily stopped when the oxidation-reduction potential stops decreasing, and the process of restarting the supply of the reducing agent is repeated when the oxidation-reduction potential rises again to stop the supply of the reducing agent. Even Reduction reduction potential is determined when the leaching time endpoint no longer increases, characterized in that it completely stopping the supply of the reducing agent at the end out該浸.

本発明によれば、スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御することによって、金属を還元浸出する際に使用する還元剤が浸出反応に寄与せずにロスとなることを抑制することができ、その還元剤の使用量を必要最小限に抑えることが可能となって、効率的に且つ高い浸出率で効果的に金属を浸出させることができる。   According to the present invention, by controlling the supply of the reducing agent according to the fluctuation of the oxidation-reduction potential of the slurry, the reducing agent used when reducing and leaching the metal does not contribute to the leaching reaction and becomes a loss. The amount of the reducing agent used can be suppressed to the minimum necessary, and the metal can be efficiently leached efficiently and at a high leaching rate.

スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御しながら還元浸出反応を進行させたときのORP及びpHのトレンドグラフである。It is a trend graph of ORP and pH when a reductive leaching reaction is advanced, controlling supply of a reducing agent according to the fluctuation | variation of the oxidation reduction potential of a slurry.

以下、本発明に係る金属の浸出方法及び電池からの金属の回収方法の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という。)について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1.金属の浸出方法
2.電池からの金属の回収方法
3.実施例
Hereinafter, specific embodiments of a metal leaching method and a method for recovering metal from a battery according to the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail in the following order with reference to the drawings. To do. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1. Metal leaching method 2. Method for recovering metal from battery Example

<1.金属の浸出方法>
本実施の形態に係る金属の浸出方法は、例えばリチウムイオン電池等の電池を構成する正極活物質に含まれるニッケルやコバルト、マンガン等の有価金属を浸出させる方法であって、その電池の正極活物質のスクラップ品等に純水等を加えて得られたスラリーに、還元剤を添加してそれら金属を還元浸出させるものである。
<1. Metal leaching method>
The metal leaching method according to the present embodiment is a method of leaching valuable metals such as nickel, cobalt, and manganese contained in a positive electrode active material that constitutes a battery such as a lithium ion battery. A reducing agent is added to a slurry obtained by adding pure water or the like to a scrap material or the like, and these metals are reduced and leached.

具体的には、その電池の正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加してスラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御して金属を還元浸出させることを特徴とする。   Specifically, the supply of the reducing agent is controlled in accordance with fluctuations in the oxidation-reduction potential of the slurry while adding an acidic solution to the slurry containing the positive electrode active material of the battery and maintaining the pH of the slurry within a predetermined range. And reducing leaching of the metal.

このような金属の浸出方法によれば、高い浸出率を維持しながら、還元浸出反応に寄与せずにロスとなる還元剤を低減させることができるため、還元剤の使用量を必要最小限に抑えて処理することができ、極めて効率的に且つ高い浸出率で効果的な浸出処理を行うことができる。また、還元剤のロスを低減できることから、例えば還元剤として亜硫酸ナトリウムや亜硫酸水素ナトリウム等を使用したときにロス分に相当する二酸化硫黄(SO)ガスの発生量を効果的に抑制することが可能となり、除害処理のための薬剤使用量等を低減させ、また環境に対する負荷も効果的に低減することができる。 According to such a metal leaching method, it is possible to reduce the reducing agent that does not contribute to the reduction leaching reaction while maintaining a high leaching rate, so that the amount of reducing agent used is minimized. Therefore, it is possible to perform the leaching treatment with extremely high efficiency and high leaching rate. Further, since the loss of the reducing agent can be reduced, for example, when sodium sulfite or sodium hydrogen sulfite is used as the reducing agent, it is possible to effectively suppress the generation amount of sulfur dioxide (SO 2 ) gas corresponding to the loss. This makes it possible to reduce the amount of chemicals used for the detoxification treatment, and to effectively reduce the burden on the environment.

電池としては、特に限定されないが、例えばリチウムイオン電池が挙げられる。例えば、そのリチウムイオン電池の正極活物質には、ニッケル(Ni)−コバルト(Co)−マンガン(Mn)複合水酸化物等の正極活物質を構成する化合物が含まれている。本実施の形態に係る金属の浸出方法では、このような正極活物質に含まれるニッケルやコバルト、マンガン等の有価金属を還元剤により還元浸出させる。   Although it does not specifically limit as a battery, For example, a lithium ion battery is mentioned. For example, the positive electrode active material of the lithium ion battery includes a compound constituting the positive electrode active material such as nickel (Ni) -cobalt (Co) -manganese (Mn) composite hydroxide. In the metal leaching method according to the present embodiment, valuable metals such as nickel, cobalt, and manganese contained in such a positive electrode active material are reduced and leached with a reducing agent.

先ず、この浸出方法においては、上述した電池を構成する正極活物質のスクラップ品等に純水等を添加してスラリーとし、その正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加してpHを所定の範囲に維持する。   First, in this leaching method, pure water or the like is added to the positive electrode active material scraps constituting the battery to make a slurry, and an acidic solution is added to the slurry containing the positive electrode active material to adjust the pH to a predetermined value. Keep in range.

スラリーに添加する酸性溶液としては、所定のpH範囲に調整すること可能なものであれば特に限定されず、硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸からなる溶液のほか、有機酸の溶液等を用いることができる。その中でも、コスト面、作業環境面、及び浸出して得られる金属を回収するという観点から、工業的には硫酸溶液を用いることが好ましい。   The acidic solution to be added to the slurry is not particularly limited as long as it can be adjusted to a predetermined pH range, and a solution made of a mineral acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, an organic acid solution, or the like is used. be able to. Among these, it is preferable to use a sulfuric acid solution industrially from a viewpoint of cost, work environment, and recovery of metal obtained by leaching.

酸性溶液を添加して調整、維持するスラリーのpHとしては、特に限定されないが、少なくとも2.0以下とすることが好ましく、浸出反応の反応性を考慮すると0.5〜1.5程度とすることがより好ましい。また、その中でもpH1.0程度に調整し維持することが特に好ましい。   Although it does not specifically limit as pH of the slurry adjusted and maintained by adding an acidic solution, It is preferable to set it as at least 2.0 or less, and when it considers the reactivity of a leaching reaction, it shall be about 0.5-1.5. It is more preferable. Among them, it is particularly preferable to adjust and maintain the pH at about 1.0.

次に、この浸出方法においては、スラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、還元剤を供給して正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる。   Next, in this leaching method, a reducing agent is supplied and the metal contained in the positive electrode active material is reduced and leached while maintaining the pH of the slurry in a predetermined range.

ここで、例えばリチウムイオン電池を構成する正極活物質には、浸出対象となる有価金属であるニッケル、コバルト、マンガンが、例えばLi(Ni−Co−Mn)O等の形態で存在している。そのため、上述のような硫酸等の酸性溶液を添加しただけでは、それらの金属を効果的に浸出することはできない。そこで、硫酸溶液等でスラリーのpHを一定範囲に調整し維持した状態で、スラリーに還元剤を供給することによって、例えば下記反応式(1)に示すような還元浸出反応を進行させる。 Here, for example, in the positive electrode active material constituting the lithium ion battery, nickel, cobalt, and manganese, which are valuable metals to be leached, are present in the form of, for example, Li (Ni—Co—Mn) O 2 . . Therefore, these metals cannot be effectively leached only by adding an acidic solution such as sulfuric acid as described above. Therefore, for example, a reductive leaching reaction as shown in the following reaction formula (1) is advanced by supplying a reducing agent to the slurry in a state where the pH of the slurry is adjusted and maintained within a certain range with a sulfuric acid solution or the like.

4LiNiO+5HSO+2NaHSO
→ 2LiSO+4NiSO+NaSO+6HO ・・・(1)
(なお、反応式(1)では、Co、MnはNiで代表させている。)
4LiNiO 2 + 5H 2 SO 4 + 2NaHSO 3
→ 2Li 2 SO 4 + 4NiSO 4 + Na 2 SO 4 + 6H 2 O (1)
(In the reaction formula (1), Co and Mn are represented by Ni.)

還元浸出に用いる還元剤としては、特に限定されるものではなく、亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO)や亜硫酸ナトリウム(NaSO)などの亜硫酸塩、二酸化硫黄等を用いることができる。その中でも、金属をより効率的に浸出させることができるという点で、亜硫酸水素ナトリウム又は亜硫酸ナトリウムを用いることが好ましい。 The reducing agent used for reductive leaching is not particularly limited, and sulfites such as sodium bisulfite (NaHSO 3 ) and sodium sulfite (Na 2 SO 3 ), sulfur dioxide, and the like can be used. Among these, it is preferable to use sodium bisulfite or sodium sulfite in that the metal can be leached more efficiently.

この還元浸出反応では、スラリーに還元剤を供給していくことによって、スラリーの酸化還元電位(ORP)は変動するようになる。具体的には、例えば亜硫酸塩等の還元剤をスラリーに供給すると、ORPは急激に低下していき、凡そ400〜500mV(参照電極:銀/塩化銀電極)となり、還元剤の供給を停止すると徐々にORPは上昇していく。   In this reductive leaching reaction, as the reducing agent is supplied to the slurry, the oxidation-reduction potential (ORP) of the slurry changes. Specifically, for example, when a reducing agent such as sulfite is supplied to the slurry, the ORP rapidly decreases to about 400 to 500 mV (reference electrode: silver / silver chloride electrode), and the supply of the reducing agent is stopped. The ORP gradually rises.

ところで、亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤を供給して上記反応式(1)に示すような反応を進行させたとき、その還元剤の供給量が過剰になると、その一部の還元剤が還元反応に寄与することなくロスとなることがある。   By the way, when a reducing agent such as sodium bisulfite is supplied and the reaction shown in the above reaction formula (1) is advanced, if the amount of the reducing agent supplied becomes excessive, a part of the reducing agent is reduced. It may be a loss without contributing to.

例えば、亜硫酸水素ナトリウムを還元剤として用いたとき、その供給量が過剰となると一部が還元反応に寄与しなくなり、下記反応式(2)に示す反応によって、その一部の亜硫酸水素ナトリウムがロスとなって二酸化硫黄(SO)ガスとして排出される。 For example, when sodium bisulfite is used as the reducing agent, if the supply amount becomes excessive, a part of the hydrogen bisulfite does not contribute to the reduction reaction, and a part of the sodium bisulfite is lost by the reaction shown in the following reaction formula (2). And is discharged as sulfur dioxide (SO 2 ) gas.

SO+NaHSO → SO+NaHSO+HO ・・・(2) H 2 SO 4 + NaHSO 3 → SO 2 + NaHSO 4 + H 2 O (2)

このようにして供給した還元剤が還元反応に寄与せずにロスとなると、還元剤使用量に対する浸出効率は著しく低下する。しかも、亜硫酸水素ナトリウムや亜硫酸ナトリウム等の還元剤は、非常に高価な薬剤であり、反応に寄与せずにロスとなると、経済性の観点からの処理効率も著しく低下する。さらに、ロス分に相当するSOガスは、有害なガスであって排出に際しては別途薬剤を用いた除害処理を施す必要がある。そのため、SOガスの発生は、その処理コストの上昇にもつながる。 If the reducing agent supplied in this way loses without contributing to the reduction reaction, the leaching efficiency with respect to the amount of reducing agent used is significantly reduced. In addition, reducing agents such as sodium hydrogen sulfite and sodium sulfite are very expensive chemicals, and if they are lost without contributing to the reaction, the processing efficiency from the viewpoint of economy is significantly reduced. Further, the SO 2 gas corresponding to the loss is a harmful gas, and it is necessary to separately perform a detoxification process using a chemical when discharged. Therefore, the generation of SO 2 gas leads to an increase in processing costs.

そこで、本実施の形態に係る浸出方法では、還元剤の供給によるスラリーの酸化還元電位(ORP)の変動に応じて、その還元剤の供給を制御しながら金属を還元浸出させていく。このように、スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御することによって、供給した還元剤がロスとなることを抑制することができ、必要最小限の量の還元剤で以って効率的に且つ高い浸出率で効果的に浸出反応を進行させることができる。   Therefore, in the leaching method according to the present embodiment, the metal is reduced and leached while controlling the supply of the reducing agent in accordance with the fluctuation of the oxidation-reduction potential (ORP) of the slurry due to the supply of the reducing agent. Thus, by controlling the supply of the reducing agent according to the fluctuation of the oxidation-reduction potential of the slurry, it is possible to suppress the loss of the supplied reducing agent, and a minimum amount of reducing agent can be used. Thus, the leaching reaction can proceed efficiently and efficiently at a high leaching rate.

より具体的に、還元剤の供給制御としては、pHを一定に維持させたスラリーに還元剤を供給することによってスラリーのORPを低下させ、そのORPが下がらなくなったときに還元剤の供給を一時停止する。すると、再びORPが上昇してくることになるため、還元剤の供給を再開する。このようなORPの変動に応じた還元剤の供給と供給の一時停止の操作を繰り返し行う。   More specifically, the supply control of the reducing agent includes reducing the ORP of the slurry by supplying the reducing agent to the slurry whose pH is kept constant, and temporarily supplying the reducing agent when the ORP cannot be lowered. Stop. Then, since ORP will rise again, supply of a reducing agent is restarted. The operation of supplying the reducing agent and temporarily stopping the supply according to the fluctuation of the ORP is repeated.

ここで、図1にスラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御しながら還元浸出反応を進行させたときのORP及びpHのトレンドグラフを示す。なお、図1(B)は、図1(A)を拡大させたときのグラフであり、還元剤である亜硫酸水素ナトリウム(NaHSO)の供給開始以降のものである。本実施の形態に係る浸出方法では、このグラフに示すように、スラリーのORPの変動に応じて、還元剤を供給してORPを低下させ、そのORPが下がらなくなったときに還元剤の供給を一時停止し、再びORPが上昇したときに還元剤の供給を再開するという操作を繰り返す。 Here, FIG. 1 shows a trend graph of ORP and pH when the reductive leaching reaction is advanced while controlling the supply of the reducing agent according to the fluctuation of the oxidation-reduction potential of the slurry. 1B is a graph when FIG. 1A is enlarged, and is after the start of supply of sodium hydrogen sulfite (NaHSO 3 ) as a reducing agent. In the leaching method according to the present embodiment, as shown in this graph, the reducing agent is supplied to reduce the ORP in accordance with the fluctuation of the ORP of the slurry, and the reducing agent is supplied when the ORP no longer decreases. The operation of pausing and restarting the supply of the reducing agent when the ORP rises again is repeated.

そして、このようなORPに応じた還元剤の供給の繰り返し操作を行っていき、還元剤の供給を停止してもORPが上昇しなくなったとき、その時点を浸出終了時点と判定し、還元剤の供給を完全に停止する。   Then, when the supply of the reducing agent according to the ORP is repeatedly performed and the ORP does not increase even if the supply of the reducing agent is stopped, the time point is determined as the brewing end time, and the reducing agent is determined. Stop supplying completely.

本実施の形態に係る浸出方法では、このようにスラリーのORPの変動に応じて還元剤の供給量を調整し、また還元浸出反応の終点を判定して還元剤の供給を完全に停止するという供給制御を行うことにより、供給した還元剤が反応に寄与せずにロスとなることを抑制することができ、必要最小限の使用量で効果的に金属を浸出させることができる。   In the leaching method according to the present embodiment, the supply amount of the reducing agent is adjusted according to the variation of the ORP of the slurry as described above, and the end point of the reduction leaching reaction is determined to completely stop the supply of the reducing agent. By performing the supply control, it is possible to suppress loss of the supplied reducing agent without contributing to the reaction, and metal can be effectively leached with a minimum necessary amount of use.

また、還元剤がロスとなることを抑制できることから、上記反応式(2)に示されるように、系外に排出されるSOガスの量も低減させることができ、SOガスを除害処理するための薬剤使用量等を減らすことができ、また環境に対する負荷もより効果的に低減させることができる。 Further, since the loss of the reducing agent can be suppressed, the amount of SO 2 gas discharged out of the system can be reduced as shown in the above reaction formula (2), and the SO 2 gas is removed. The amount of medicine used for processing can be reduced, and the load on the environment can be reduced more effectively.

この浸出反応においては、処理対象となる原料(正極活物質)の組成が既知であるならば、還元浸出反応中のORPの挙動や反応終点におけるORP値も推測可能となるため、目標のORP値を定めて還元剤を供給することによって、より効果的に還元剤のロスを低減することができる。   In this leaching reaction, if the composition of the raw material to be treated (positive electrode active material) is known, the behavior of the ORP during the reductive leaching reaction and the ORP value at the reaction end point can be estimated, so the target ORP value And reducing agent loss can be more effectively reduced.

また、浸出反応に用いる反応容器の形状や攪拌等によってもロスとなる還元剤の割合は変化するため、原料組成が既知であったとしても、使用する反応容器や攪拌方法に応じてORP挙動や終点ORP値の推測値を適宜調整することが好ましい。これによっても、より効果的に還元剤のロスを低減することができる。   In addition, since the ratio of the reducing agent that is lost also varies depending on the shape of the reaction vessel used for the leaching reaction, stirring, and the like, even if the raw material composition is known, the ORP behavior or It is preferable to appropriately adjust the estimated value of the end point ORP value. Also by this, the loss of a reducing agent can be reduced more effectively.

さらに、還元剤のロスをより一層効果的に抑制する観点から、装置内空間のSOガス濃度を測定してモニタリングしながら、還元剤を供給するようにしてもよい。 Furthermore, from the viewpoint of more effectively suppressing the loss of the reducing agent, the reducing agent may be supplied while measuring and monitoring the SO 2 gas concentration in the apparatus internal space.

また、例えば浸出対象となる有価金属が酸化物化して存在するような場合等では、室温での還元浸出は長時間を要する。そこで、本実施の形態に係る浸出方法では、pHを所定の範囲に調整したスラリーに還元剤を供給するに先立ち、そのスラリーを加温し、その温度を高めた状態で浸出することが好ましい。このようにすることで、還元浸出反応の反応速度の低下を防止することができるだけでなく、反応速度をより高めることができ、浸出に要する時間を短縮させることができる。   Further, for example, when valuable metals to be leached exist in the form of oxides, reduction leaching at room temperature takes a long time. Therefore, in the leaching method according to the present embodiment, it is preferable that the slurry is heated and leached in a state where the temperature is increased prior to supplying the reducing agent to the slurry whose pH is adjusted to a predetermined range. By doing so, not only can the reduction of the reaction rate of the reductive leaching reaction be prevented, but also the reaction rate can be further increased and the time required for leaching can be shortened.

スラリーを加温する際の温度としては、特に限定されないが、60〜80℃とすることが好ましい。60℃未満では、反応速度の向上効果が十分に得られず所要時間を十分に短縮させることができない可能性がある。一方で、80℃より高いと、反応速度の向上効果は十分に得られるものの、加温するためのコストが高くなり、経済的に好ましくない。   Although it does not specifically limit as temperature at the time of heating a slurry, It is preferable to set it as 60-80 degreeC. If it is less than 60 degreeC, the improvement effect of reaction rate cannot fully be acquired and there exists a possibility that required time cannot fully be shortened. On the other hand, when the temperature is higher than 80 ° C., the effect of improving the reaction rate can be sufficiently obtained, but the cost for heating increases, which is not economically preferable.

ここで、下記表1に、リチウムイオン電池の正極活物質であるニッケル−コバルト−マンガン複合酸化物[Li(Ni−Co−Mn)O]のスラリー(濃度100g/L)を、室温(15〜28℃)で還元浸出処理した場合と、60℃に加温して還元浸出処理した場合における浸出時間と残渣量の結果を示す。なお、還元浸出処理では、還元剤として濃度35%亜硫酸水素ナトリウムを用い、上述したようにスラリーのORPの変動に応じて還元剤の供給量を調整して行った。 Here, a slurry (concentration 100 g / L) of nickel-cobalt-manganese composite oxide [Li (Ni—Co—Mn) O 2 ], which is a positive electrode active material of a lithium ion battery, is shown in Table 1 below at room temperature (15 The results of the leaching time and the amount of residue in the case of reduction leaching treatment at ˜28 ° C. and in the case of reduction leaching treatment after heating to 60 ° C. are shown. In the reductive leaching process, 35% sodium hydrogen sulfite was used as the reducing agent, and the amount of reducing agent supplied was adjusted according to the change in the ORP of the slurry as described above.

Figure 0005849880
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表1に示されるように、室温で処理した場合に比べて60℃以上に加温して処理した場合では、浸出時間が大幅に短縮され、残渣の量も減少していることが分かる。このように、スラリーを加温して温度を高めた状態で還元浸出することにより、還元反応速度を高めて、より一層に効率的な処理を行うことができる。   As shown in Table 1, it can be seen that the leaching time is greatly shortened and the amount of residue is reduced when the treatment is performed at a temperature of 60 ° C. or higher compared to the treatment at room temperature. Thus, by reducing and leaching in a state where the temperature of the slurry is increased by heating, the reduction reaction rate can be increased and more efficient treatment can be performed.

<2.電池からの金属の回収方法>
次に、上述した金属の浸出方法を適用した電池からの金属の回収方法について説明する。この電池からの金属の回収方法は、リチウムイオン電池等の電池の正極活物質からニッケル、コバルト、マンガン等の有価金属を回収する方法であって、電池の正極活物質を含むスラリーに還元剤を添加してその正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる浸出工程を含む。そして、その浸出工程では、電池の正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加してスラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御して金属を還元浸出させることを特徴とする。
<2. Method for recovering metal from batteries>
Next, a method for recovering metal from a battery to which the above-described metal leaching method is applied will be described. This method for recovering metal from a battery is a method for recovering valuable metals such as nickel, cobalt, manganese, etc. from a positive electrode active material of a battery such as a lithium ion battery, and a reducing agent is added to the slurry containing the positive electrode active material of the battery. And a leaching step of reducing and leaching the metal contained in the positive electrode active material. In the leaching step, the reducing agent is supplied in accordance with fluctuations in the oxidation-reduction potential of the slurry while an acidic solution is added to the slurry containing the positive electrode active material of the battery and the pH of the slurry is maintained within a predetermined range. It is characterized by controlling and leaching metal.

具体的に、電池からの金属の回収方法は、例えば、放電工程と、破砕・解砕工程と、洗浄工程と、正極活物質剥離工程と、浸出工程とを有する。   Specifically, the method for recovering the metal from the battery includes, for example, a discharge process, a crushing / crushing process, a cleaning process, a positive electrode active material peeling process, and a leaching process.

〔放電工程〕
放電工程では、使用済みリチウムイオン電池等の電池から有価金属を回収するにあたって使用済み電池(スクラップ品等)を解体するに先立ち、電池を放電させる。後述する破砕・解砕工程で電池を破砕・解砕することによって解体するに際して、電池が充電された状態では危険であることから、放電させて無害化する。
[Discharge process]
In the discharging step, the battery is discharged prior to disassembling the used battery (scrap product or the like) when recovering valuable metals from the used lithium ion battery or the like. When the battery is disassembled by crushing and crushing in a crushing and crushing process, which will be described later, since the battery is dangerous in a charged state, it is discharged and rendered harmless.

この放電工程では、硫酸ナトリウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液等の放電液を用い、使用済みの電池をその水溶液中に浸漬させることによって放電させる。   In this discharge step, a discharge solution such as an aqueous solution of sodium sulfate or an aqueous solution of sodium chloride is used, and the used battery is discharged by immersing it in the aqueous solution.

〔破砕・解砕工程〕
破砕・解砕工程では、放電して無害化させた使用済みのリチウムイオン電池を破砕・解砕することによって解体する。
[Crushing and crushing process]
In the crushing / disintegrating step, the used lithium ion battery, which has been made harmless by discharge, is disassembled by crushing / disintegrating.

この破砕・解砕工程では、無害化させた電池を、通常の破砕機や解砕機を用いて適度な大きさに解体する。また、外装缶を切断し、内部の正極活物質や負極材等を分離解体することもできるが、この場合は分離した各部分をさらに適度な大きさに切断することが好ましい。   In this crushing and crushing process, the harmless battery is disassembled into an appropriate size using a normal crusher or crusher. In addition, the outer can can be cut to separate and disassemble the internal positive electrode active material, the negative electrode material, and the like, but in this case, it is preferable to further cut each separated portion into an appropriate size.

〔洗浄工程〕
洗浄工程では、破砕・解砕工程を経て得られた電池解体物を、水又はアルコールで洗浄することにより、電解液及び電解質を除去する。リチウムイオン電池には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の有機溶剤や、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)のような電解質が含まれている。そのため、これらを予め除去することで、後述する浸出工程での浸出液中に有機成分やリン(P)やフッ素(F)等が不純物として混入することを防ぐ。
[Washing process]
In the cleaning step, the battery disassembled product obtained through the crushing / disintegrating step is washed with water or alcohol to remove the electrolytic solution and the electrolyte. The lithium ion battery includes an organic solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate, and an electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). Therefore, by removing these in advance, organic components, phosphorus (P), fluorine (F), and the like are prevented from being mixed as impurities in the leachate in the leaching process described later.

電池解体物の洗浄には、水又はアルコールを使用し、振盪又は撹拌して有機成分及び電解質を除去する。アルコールとしては、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、又はこれらの混合液等を用いる。カーボネート類は一般的には水に不溶であるが、電解液成分である炭酸エチレンは水に任意に溶け、その他の有機成分も水に多少の溶解度を有しているため、水でも洗浄可能である。   To clean the battery disassembly, water or alcohol is used, and the organic components and the electrolyte are removed by shaking or stirring. As the alcohol, ethanol, methanol, isopropyl alcohol, or a mixture thereof is used. Carbonates are generally insoluble in water, but the electrolyte component, ethylene carbonate, is arbitrarily soluble in water, and other organic components have some solubility in water, so they can be washed with water. is there.

電池解体物の洗浄は、複数回繰り返して行うことが好ましく、この洗浄工程により、有機成分及び電解質に由来するリンやフッ素等を後工程に影響を及ぼさない程度にまで除去する。   The battery disassembled product is preferably washed a plurality of times. This washing step removes organic components, phosphorus, fluorine, and the like derived from the electrolyte to such an extent that they do not affect the subsequent steps.

〔正極活物質剥離工程〕
正極活物質剥離工程では、洗浄工程を経て得られた電池解体物を、硫酸溶液等の酸性溶液やアルカリ溶液、又は界面活性剤を含有した水溶液に浸漬させることにより、その正極活物質を剥離して分離する。この工程にて電池解体物を硫酸溶液等の酸性溶液や界面活性剤溶液に投入して撹拌することにより、正極活物質とアルミニウム箔を固体のままで分離することができる。なお、この工程では、電池解体物全てを硫酸水溶液や界面活性剤溶液に浸漬してもよいが、電池解体物から正極材部分だけを選び出して浸漬してもよい。
[Positive electrode active material peeling process]
In the positive electrode active material peeling step, the positive electrode active material is peeled off by immersing the disassembled battery obtained through the washing step in an acidic solution such as a sulfuric acid solution, an alkaline solution, or an aqueous solution containing a surfactant. Separate. In this step, the battery disassembled product is charged into an acidic solution such as a sulfuric acid solution or a surfactant solution and stirred, whereby the positive electrode active material and the aluminum foil can be separated as they are in a solid state. In this step, all of the battery disassembled material may be immersed in an aqueous sulfuric acid solution or a surfactant solution, but only the positive electrode material portion may be selected and immersed from the battery disassembled material.

酸性溶液として、例えば硫酸溶液を使用する場合、その溶液のpHはpH0〜3の範囲に制御する。硫酸溶液に対する電池解体物の投入量としては10〜100g/lとする。また、アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム溶液等を用いることができ、その添加量としては0.3〜1.0Nとする。また、界面活性剤含有溶液を用いる場合、その使用する界面活性剤の種類としては、特に限定されず、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤等を用いることができる。界面活性剤の添加量としては1.5重量%〜10重量%とし、また界面活性剤の溶液のpHとしては5〜9の範囲とすることが好ましい。   For example, when a sulfuric acid solution is used as the acidic solution, the pH of the solution is controlled in the range of pH 0-3. The input amount of the battery disassembled product with respect to the sulfuric acid solution is 10 to 100 g / l. Moreover, a sodium hydroxide solution etc. can be used as an alkaline solution, and it is set as 0.3-1.0N as the addition amount. Moreover, when using a surfactant containing solution, it does not specifically limit as a kind of surfactant to be used, Nonionic surfactant, anionic surfactant, etc. can be used. The addition amount of the surfactant is preferably 1.5 to 10% by weight, and the pH of the surfactant solution is preferably in the range of 5 to 9.

正極活物質剥離工程を経て得られた電池解体物は、篩い分けして、正極基板から分離したニッケル−コバルト−マンガン水酸化物や、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム等の正極活物質、及びこれに付随するものを回収する。   The disassembled battery obtained through the positive electrode active material peeling step is sieved and separated from the positive electrode substrate, such as nickel-cobalt-manganese hydroxide, positive electrode active material such as lithium nickelate, lithium cobaltate, and the like. Collect the incidental items.

この正極活物質剥離工程では、上述した酸性溶液や界面活性剤含有溶液等を用いて電池解体物から正極活物質を剥離することにより、正極活物質やアルミニウム箔等の固形分が分離され、一方で固形分以外の、剥離処理に用いた酸性溶液やアルカリ溶液、界面活性剤溶液等の処理液が濾液として排出される。   In this positive electrode active material peeling step, the positive electrode active material and aluminum foil and other solids are separated by peeling the positive electrode active material from the battery disassembled product using the above-described acidic solution or surfactant-containing solution. Then, other than the solid content, treatment solutions such as an acidic solution, an alkali solution, and a surfactant solution used for the peeling treatment are discharged as a filtrate.

〔浸出工程〕
浸出工程では、正極活物質剥離工程にて剥離回収された正極活物質に対して、例えば純水を添加することによりスラリーとし、その正極活物質を含むスラリーに還元剤を添加してその正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる。
[Leaching process]
In the leaching step, for example, pure water is added to the positive electrode active material peeled and recovered in the positive electrode active material peeling step to form a slurry, and a reducing agent is added to the slurry containing the positive electrode active material, and the positive electrode active material is removed. Reduces and leaches out metals contained in substances.

この浸出工程では、上述したように、電池の正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加してスラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御して金属を還元浸出させる。   In this leaching step, as described above, a reducing agent is added according to fluctuations in the oxidation-reduction potential of the slurry while adding an acidic solution to the slurry containing the positive electrode active material of the battery and maintaining the pH of the slurry within a predetermined range. The metal is reduced and leached by controlling the supply.

より具体的には、還元剤の供給制御としては、還元剤の供給によりスラリーの酸化還元電位を低下させ、その酸化還元電位が下がらなくなったときに還元剤の供給を一時停止し、再び酸化還元電位が上昇したときに還元剤の供給を再開するという操作を繰り返す。そして、還元剤の供給を停止しても酸化還元電位が上昇しなくなった時点を浸出終了時点と判定し、還元剤の供給を完全に停止する。   More specifically, as the supply control of the reducing agent, the supply of the reducing agent reduces the oxidation-reduction potential of the slurry, and when the oxidation-reduction potential stops decreasing, the supply of the reducing agent is temporarily stopped and the oxidation-reduction is again performed. The operation of restarting the supply of the reducing agent when the potential rises is repeated. Then, the point in time when the oxidation-reduction potential does not increase even if the supply of the reducing agent is stopped is determined as the brewing end point, and the supply of the reducing agent is completely stopped.

浸出工程では、このようにしてスラリーのpHを一定に維持した状態で、そのスラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御しながら金属を還元浸出させることにより、還元剤が浸出反応に寄与せずにロスとなることを抑制して、効率的に且つ効果的に金属を還元浸出させることが可能となる。   In the leaching step, the reducing agent is leached by reducing and leaching the metal while controlling the supply of the reducing agent according to the fluctuation of the oxidation-reduction potential of the slurry while keeping the pH of the slurry constant in this way. It is possible to suppress the loss without contributing to the reaction, and to efficiently and effectively reduce and leach metals.

なお、浸出工程における還元浸出反応については、上述の説明と同様であるため、ここでの説明は省略する。   In addition, since the reductive leaching reaction in the leaching step is the same as described above, a description thereof is omitted here.

以上のようにして、浸出工程における還元浸出処理によって、ニッケル、コバルト、マンガン等の有価金属を浸出させた浸出液と不純物からなる浸出残渣とを得る。そして、これに対してろ過等の固液分離処理を施すことによって、浸出液を分離することができる。   As described above, a leaching solution in which valuable metals such as nickel, cobalt, and manganese are leached and a leaching residue made of impurities are obtained by the reduction leaching process in the leaching step. And a leachate can be isolate | separated by performing solid-liquid separation processes, such as filtration, with respect to this.

ここで、回収した有価金属を、例えばニッケル、コバルト、マンガンの三元系正極材(NCM)にリサイクル使用する場合には、例えばニッケル−コバルト−マンガン複合水酸化物等からなる正極活物質を還元浸出させて得られた浸出液を回収し、その浸出液を原料として正極活物質を製造することによって、リサイクルが可能となる。すなわち、浸出処理や上述の洗浄処理によって不純物を除去することができれば、浸出液中に含まれているニッケル、コバルト、マンガンの相互分離は不要となる。   Here, when the recovered valuable metal is recycled to, for example, a ternary positive electrode material (NCM) of nickel, cobalt, and manganese, the positive electrode active material made of, for example, nickel-cobalt-manganese composite hydroxide is reduced. The leachate obtained by leaching is collected, and the positive electrode active material is produced using the leachate as a raw material, so that it can be recycled. That is, if impurities can be removed by the leaching process or the above-described cleaning process, it is not necessary to separate nickel, cobalt, and manganese contained in the leaching solution.

一方で、例えば磁石材料や他の正極活物質等の、ニッケル、コバルト、マンガンの三元系正極材(NCM)以外の製造原料用途にリサイクル使用する場合には、その浸出液に対して、所定の金属を分離回収するための処理をさらに施すことが必要となる。具体的には、例えば、浸出液中に含まれるニッケル及びコバルトを分離回収する場合には、以下の硫化工程を行うことができる。   On the other hand, when recycle for manufacturing raw materials other than nickel, cobalt and manganese ternary cathode materials (NCM) such as magnet materials and other cathode active materials, Further processing for separating and recovering the metal is required. Specifically, for example, when nickel and cobalt contained in the leachate are separated and recovered, the following sulfurization step can be performed.

〔硫化工程〕
硫化工程では、浸出工程を経て得られた溶液(浸出液)を反応容器に導入し、硫化剤を添加することによって硫化反応を生じさせ、ニッケル・コバルト混合硫化物を生成する。これによって、浸出液中に含まれるニッケル、コバルトを分離回収する。硫化剤としては、硫化ナトリウムや水硫化ナトリウム、又は硫化水素ガスなどの硫化アルカリ等を用いることができる。
[Sulfurization process]
In the sulfidation step, the solution (leaching solution) obtained through the leaching step is introduced into a reaction vessel, and a sulfidation agent is added to cause a sulfidation reaction, thereby producing a nickel / cobalt mixed sulfide. Thereby, nickel and cobalt contained in the leachate are separated and recovered. As the sulfiding agent, sodium sulfide, sodium hydrosulfide, alkali sulfide such as hydrogen sulfide gas, or the like can be used.

具体的に、この硫化工程では、浸出工程を経て得られた溶液中に含まれるニッケルイオン(又はコバルトイオン)が、下記反応式(3)、(4)又は(5)に従って、硫化アルカリによる硫化反応により、硫化物となる。
Ni+ +HS ⇒ NiS + 2H ・・・(3)
Ni2+ + NaHS ⇒ NiS + H + Na ・・・(4)
Ni2+ + NaS ⇒ NiS + 2Na ・・・(5)
Specifically, in this sulfidation step, nickel ions (or cobalt ions) contained in the solution obtained through the leaching step are sulfided by alkali sulfide according to the following reaction formula (3), (4) or (5). By reaction, it becomes sulfide.
Ni 2 + + H 2 S ⇒ NiS + 2H + (3)
Ni 2+ + NaHS ⇒ NiS + H + + Na + (4)
Ni 2+ + Na 2 S ⇒ NiS + 2Na + (5)

硫化工程における硫化剤の添加は、それ以上に硫化剤を添加しても反応溶液中のORPの変動がなくなる時点まで行う。なお、通常、反応は−200〜400mV(参照電極:銀/塩化銀電極)の範囲で完結する。また、硫化反応に用いる溶液のpHとしては、pH2〜4程度とする。また、硫化反応の温度としては、特に限定されるものではないが、0〜90℃とし、好ましく25℃程度とする。   Addition of the sulfiding agent in the sulfiding step is performed until the ORP in the reaction solution does not fluctuate even if more sulfiding agent is added. The reaction is usually completed in the range of −200 to 400 mV (reference electrode: silver / silver chloride electrode). The pH of the solution used for the sulfurization reaction is about 2 to 4. The temperature of the sulfurization reaction is not particularly limited, but is 0 to 90 ° C, preferably about 25 ° C.

なお、特に上記(3)、(4)式においては、反応が進行する際に酸も生成し、反応が遅延する。このため、反応を促進し完結させるために、硫化剤の添加と共に水酸化ナトリウム等のアルカリを添加し発生する酸を中和することが好ましい。   In particular, in the above formulas (3) and (4), an acid is also generated when the reaction proceeds, and the reaction is delayed. For this reason, in order to accelerate and complete the reaction, it is preferable to neutralize the generated acid by adding an alkali such as sodium hydroxide together with the addition of the sulfurizing agent.

このように、硫化工程における硫化反応を生じさせることにより、リチウムイオン電池等の電池の正極活物質に含まれていた有価金属であるニッケル、コバルトを、ニッケル・コバルト硫化物(硫化澱物)として分離回収することができ、これを磁性材料や正極活物質の製造原料として用いることができる。   Thus, by causing a sulfurization reaction in the sulfurization process, nickel and cobalt, which are valuable metals contained in the positive electrode active material of a battery such as a lithium ion battery, are converted into nickel / cobalt sulfide (sulfurized starch). It can be separated and recovered, and can be used as a raw material for producing a magnetic material or a positive electrode active material.

<3.実施例>
以下、本発明を適用した具体的な実施例と比較例について説明するが、本発明は、これらの実施例や比較例に限定されるものではない。
<3. Example>
Specific examples and comparative examples to which the present invention is applied will be described below, but the present invention is not limited to these examples and comparative examples.

[実施例1]
原料としてリチウムイオン電池の正極材のスクラップ50g(正極活物質:Ni−Co−Mn複合水酸化物)を用い、これに純水を加えて濃度100g/Lのスラリーとした。
[Example 1]
As a raw material, 50 g of a positive electrode scrap of a lithium ion battery (positive electrode active material: Ni—Co—Mn composite hydroxide) was used, and pure water was added thereto to obtain a slurry having a concentration of 100 g / L.

このスラリーに、濃度64%HSOを添加してスラリーのpHが1.0になるように調整した後、還元剤として濃度35%NaHSOを溶液のORPの変動に応じて制御しながら供給し、ニッケルやコバルト等の有価金属を還元浸出させる浸出処理を施した。なお、HSOの添加は継続して行い、スラリーのpHを1.0に維持させた。 After adding 64% concentration H 2 SO 4 to the slurry and adjusting the pH of the slurry to 1.0, while controlling the concentration of 35% NaHSO 3 as a reducing agent according to the variation of the ORP of the solution, A leaching treatment was performed to reduce and leach valuable metals such as nickel and cobalt. H 2 SO 4 was continuously added to maintain the pH of the slurry at 1.0.

溶液のORPは、還元剤供給時は急激に低下し、下がらなくなったところで供給を一時停止した。すると、ORPは再び上昇したので、還元剤の供給を再開した。この操作を繰り返して還元浸出を行っていくと、供給を停止してもORPが上昇しにくくなった。この時点を浸出終了と判定し、HSO、NaHSOの供給を停止した。 The ORP of the solution decreased rapidly when the reducing agent was supplied, and the supply was temporarily stopped when it did not decrease. Then, since the ORP rose again, the supply of the reducing agent was resumed. When this operation was repeated and reduction leaching was performed, the ORP became difficult to increase even when the supply was stopped. At this time, it was determined that leaching was completed, and the supply of H 2 SO 4 and NaHSO 3 was stopped.

得られた浸出液を吸引ろ過したところ、その浸出残渣は0.85gであり、ほぼ浸出が完了していた。試薬使用量としては、64%HSOが51.9mlであり、35%NaHSOが17mlであり、浸出時間は1時間50分であった。 When the obtained leachate was suction filtered, the leach residue was 0.85 g, and leaching was almost completed. The amount of reagent used was 51.9 ml of 64% H 2 SO 4 , 17 ml of 35% NaHSO 3 and the leaching time was 1 hour 50 minutes.

[実施例2]
浸出処理の方法は比較例1と同様であるが、浸出前に加温する方式とした。すなわち、浸出に際してのスラリー温度を60℃として還元浸出を行った。
[Example 2]
The method of leaching treatment is the same as that of Comparative Example 1, but a method of heating before leaching was adopted. That is, reductive leaching was performed at a slurry temperature of 60 ° C. during leaching.

得られた浸出液を吸引ろ過したところ、その浸出残渣は0gであった。また、試薬使用量としては、64%HSOが65.8mlであり、35%NaSOが18.5mlであった。また、浸出時間は1時間であった。 When the obtained leachate was suction filtered, the leach residue was 0 g. As the reagent usage quantity, 64% H 2 SO 4 is 65.8Ml, is 35% Na 2 SO 3 was 18.5 ml. The leaching time was 1 hour.

このように、加温して浸出処理を施すことで、処理時間を短縮することができるとともに浸出残渣量を低減させることができた。つまり、還元浸出反応をより効率的に且つ効果的に進行させることができるようになった。   Thus, by heating and performing the leaching treatment, the treatment time can be shortened and the amount of the leaching residue can be reduced. That is, the reduction leaching reaction can be advanced more efficiently and effectively.

[比較例1]
浸出処理の方法は実施例1と同様であるが、スラリーのpHを1.0に調整した後、還元剤として濃度35%NaHSOを過剰に供給する方式とした。つまり、還元剤の供給制御を行わず、過剰量の還元剤をスラリーに供給した。
[Comparative Example 1]
The leaching treatment method was the same as in Example 1, but after adjusting the pH of the slurry to 1.0, a method of supplying an excessive amount of 35% NaHSO 3 as a reducing agent was adopted. That is, the supply of the reducing agent was not controlled, and an excessive amount of the reducing agent was supplied to the slurry.

溶液のORPは還元浸出の進行とともに徐々に減少していったが、300〜400mV(Ag/AgCl電極)付近でその減少カーブが急になった。この時点を浸出終了と判定し、HSO4、NaHSOの供給を停止した。 The ORP of the solution gradually decreased with the progress of reductive leaching, but the decrease curve became steep near 300 to 400 mV (Ag / AgCl electrode). At this time, it was determined that the leaching was completed, and the supply of H 2 SO 4 and NaHSO 3 was stopped.

得られた浸出液を吸引ろ過したところ、浸出残渣は0.11gであり、ほぼ浸出は完了し、浸出処理は効果的に行うことができた。   When the obtained leachate was suction filtered, the leaching residue was 0.11 g, leaching was almost completed, and the leaching treatment could be performed effectively.

しかしながら、試薬使用量としては、64%HSOは61.3mlであったものの、35%NaSOが36mlとなり、実施例1と比べて2倍以上の使用量となってしまった。これは、還元浸出反応に寄与しなかったNaHSOがSOガスとしてロスとなってしまったため、そのロスの発生が還元剤使用量の増加につながったものと考えられる。なお、浸出時間は1時間30分であった。 However, the amount of reagent used was 64% H 2 SO 4 was 61.3 ml, but 35% Na 2 SO 3 was 36 ml, which was more than double the amount used in Example 1. . This is thought to be because NaHSO 3 that did not contribute to the reduction leaching reaction was lost as SO 2 gas, and the generation of the loss led to an increase in the amount of reducing agent used. The leaching time was 1 hour 30 minutes.

Claims (5)

電池を構成する正極活物質を含むスラリーに還元剤を添加して該正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる金属の浸出方法であって、
上記電池の正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加して該スラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、該スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御して金属を還元浸出させる際に、上記還元剤の供給により上記スラリーの該酸化還元電位を低下させ、該酸化還元電位が下がらなくなったときに該還元剤の供給を一時停止し、再び該酸化還元電位が上昇したときに該還元剤の供給を再開する操作を繰り返し、該還元剤の供給を停止しても該酸化還元電位が上昇しなくなった時点を浸出終了時点と判定し、該浸出終了時点で該還元剤の供給を完全に停止することを特徴とする金属の浸出方法。
A metal leaching method for adding a reducing agent to a slurry containing a positive electrode active material constituting a battery and reducing and leaching a metal contained in the positive electrode active material,
In the state where the acidic solution is added to the slurry containing the positive electrode active material of the battery and the pH of the slurry is maintained within a predetermined range, the supply of the reducing agent is controlled according to the fluctuation of the oxidation-reduction potential of the slurry. When the reduction leaching is performed, the supply of the reducing agent lowers the oxidation-reduction potential of the slurry. When the oxidation-reduction potential no longer decreases, the supply of the reducing agent is temporarily stopped, and the oxidation-reduction potential is reduced again. The operation of resuming the supply of the reducing agent is repeated when it rises, and the point at which the oxidation-reduction potential does not rise even if the supply of the reducing agent is stopped is determined as the end of leaching. A metal leaching method characterized by completely stopping the supply of the reducing agent .
上記還元剤を供給するに先立ち、上記スラリーを加温することを特徴とする請求項1に記載の金属の浸出方法。 The metal leaching method according to claim 1, wherein the slurry is heated prior to supplying the reducing agent. 上記スラリーのpHを0.5〜1.5に維持した状態で還元浸出することを特徴とする請求項1又は2に記載の金属の浸出方法。 The metal leaching method according to claim 1 or 2 , wherein the reduction leaching is performed while maintaining the pH of the slurry at 0.5 to 1.5. 上記還元剤は、亜硫酸水素ナトリウム又は亜硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1乃至の何れか1項に記載の金属の浸出方法。 The metal leaching method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the reducing agent is sodium hydrogen sulfite or sodium sulfite. 電池を構成する正極活物質から金属を回収する電池からの金属の回収方法であって、
上記電池の正極活物質を含むスラリーに還元剤を添加して該正極活物質に含まれる金属を還元浸出させる浸出工程を含み、
上記浸出工程では、上記電池の正極活物質を含むスラリーに酸性溶液を添加して該スラリーのpHを所定の範囲に維持した状態で、該スラリーの酸化還元電位の変動に応じて還元剤の供給を制御して金属を還元浸出させる際に、上記還元剤の供給により上記スラリーの該酸化還元電位を低下させ、該酸化還元電位が下がらなくなったときに該還元剤の供給を一時停止し、再び該酸化還元電位が上昇したときに該還元剤の供給を再開する処理を繰り返し、該還元剤の供給を停止しても該酸化還元電位が上昇しなくなった時点を浸出終了時点と判定し、該浸出終了時点で該還元剤の供給を完全に停止することを特徴とする電池からの金属の回収方法。
A method of recovering metal from a battery that recovers metal from a positive electrode active material constituting the battery,
A leaching step of reducing and leaching the metal contained in the positive electrode active material by adding a reducing agent to the slurry containing the positive electrode active material of the battery,
In the leaching process, an acidic solution is added to the slurry containing the positive electrode active material of the battery and the pH of the slurry is maintained within a predetermined range, and a reducing agent is supplied according to fluctuations in the oxidation-reduction potential of the slurry. When the metal is reduced and leached by controlling the reduction of the oxidation-reduction potential of the slurry by the supply of the reducing agent, the supply of the reducing agent is temporarily stopped when the oxidation-reduction potential no longer decreases. The process of restarting the supply of the reducing agent when the oxidation-reduction potential is increased is repeated, and the point in time when the oxidation-reduction potential does not increase even when the supply of the reducing agent is stopped is determined as the end of leaching, A method for recovering a metal from a battery , wherein the supply of the reducing agent is completely stopped at the end of leaching .
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