JP6242182B2 - スクラップからの金属の回収方法 - Google Patents
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Description
次いで、上記の電解質液にアノード及びカソードを浸漬させ、これらに通電することで電気分解を行う。その後は、電気分解によって、多くはカソードの表面に電着する金属成分を、該カソードから剥離させることにより、目的金属を回収することができる。
そのような反応により、カソード表面もしくはアノード表面に析出した金属もしくは金属酸化物、又は、カソード表面及びアノード表面の両方にそれぞれ析出した異なる金属及び金属酸化物を回収することができ、並びに/あるいは、電解後液中の残渣(懸濁電解残渣)に特定の金属を分離・濃縮することができると考えた。
また好ましくは、上記の電解液のpHを5以下とする。
またこの回収方法では、スクラップが、Li、Ni、Co及びMnからなる群から選択される一種類又は二種類以上を含有するものとすることが好ましい。
それにより、従来の電解採取のような、電気分解に先立つ、金属を含む電解質液の生成工程、つまり、粉末状金属を十分に溶解・浸出する工程が不要となるので、工数を削減できるとともに、そのような金属の溶解に要するコストをも削減することができる。
この発明の金属の回収方法は、図1に模式的に例示するような懸濁電解槽1を用いて実施することができる。この場合、懸濁電解槽1内に、無機化合物の導電性水溶液としての電解液2を入れるとともに、この電解液2に、金属及び/又は導電性金属酸化物を含む粉体もしくは粒体としてのスクラップを混ぜ入れ、そしてアノード3及びカソード4の間への電圧の印加に基き、電気分解を行う。
また、上述したような、アノード3ないしカソード4への金属成分の電着に加えて、又は、これに代えて、金属及び/又は導電性金属酸化物5a、5bが電解液2中に溶解した後、電解液2中に、特定の金属が分離して濃縮してなる電解沈殿物5cが生成されることがあり、この場合は、かかる電解沈殿物5cを含む電解残渣から、特定の金属の分離・回収が可能となる。
・半導体及び電子部品:Ag、Al、Au、AuAs、AuSb、AuSi、AuSn、Al2O3、Cr、Cu、CuCr、CrNiAl、CrSi、GeS2、Hf、Ir、Mo、Ni、NiV、OsRu、Pd、Pt、PtNi、Rh、Ru、Ta、TaAl、Ti、WTi、など
・液晶ディスプレイ:Ag、Ag合金、Al、AlNd、Cr、InSn、ITO、Mo、MoW、Ta、Ti、W、ZnAl、ZAO(ZnO+Al2O3)など
・工具コーティング:Cr、CrAl、Ti、TiAlなど
・ガラスコーティング:Ag、Ag合金、Al、Bi、Cr、InSn、ITO、Nb、Nb2O5、NiCr、Sn、Ta2O5、Ti、W、ZAO(ZnO+Al2O3)、Znなど
・光ディスク:Al2O3、Co合金、Cr、Ta、Tb合金、Te合金、Pt、Pt合金など
・ハードディスク:Al2O3、CoCr、CoCrTa、CoCrPt、Cr、Cr合金、Cr酸化物、Mo、NiAl、NiSi、Ta、Ta2O5、Ti酸化物、V、Wなど
・太陽電池:Ag、Al、CIG(Cu+In+Ga)、CuGa、ITO、Mo、Ni/NiV、Sn、ZAO(ZnO+Al2O3)など
・リチウムイオン2次電池用正極材:正極材としてLiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、Li(CoxNiyMnz)O2 [x+y+z=1]など、金属としてNi、Co、Mnなど、合金としてNiCoなど
なお、金属及び/又は導電性金属酸化物の浸出及び、電解における溶解反応を促進させるため、上記の電解液2には、たとえば、塩酸、硝酸、硫酸等の鉱酸を添加することができる。なかでも硫酸は、原料の浸出及び電解に伴い有害なガスが発生しない点で好ましい。
なお、このことに関して、先述の特許文献1に記載された方法は、金属酸化物粉末を溶融塩中に懸濁させることとし、電解還元を行う温度が500℃以上という非常に特殊な高温での電解条件を採用していることから、電解液が高温状態で不安定になるという問題があるが、この発明では、そのような問題は生じない。
それにより、電気分解前に金属を溶解させた電解質液を得る工程が不要となり、工数及びコストを削減することができる。
リチウムイオン電池用の正極材スクラップ(Li:7%、Ni:48%、Co:6%、Mn:6%)を、イオン交換水及び硫酸を添加してパルプ濃度400g/lのスラリーとし、80℃で2時間撹拌してNi、Co、Liを浸出し、Li22.1g/l、Ni69.4g/l、Co0.3g/l、Mn<0.001g/l、pH5.0のスラリーを得た。浸出して得られたスラリーを攪拌機で強撹拌しながら電気分解を行った。電解条件は、カソード電流密度1.2A/dm2、電流は定電流7.2A、液温度70℃、カソードをNi製の種板(NiカソードにNi、Coを電着させ、Niカソード板と電着物が一体化したものを回収金属とする。)、アノードをIr系のDSEとした。
リチウムイオン電池用の正極材スクラップ(Li:7%、Ni:48%、Co:6%、Mn:6%)を、イオン交換水及び硫酸を添加してパルプ濃度400g/lのスラリーとし、80℃で2時間撹拌してNi、Co、Liを浸出し、Li25.1g/l、Ni103g/l、Co7.7g/l、Mn<0.001g/l、pH1.8のスラリーを得た。浸出して得られたスラリーを攪拌機で強撹拌しながら電気分解を行った。電解条件は、カソード電流密度1.2A/dm2、電流は定電流7.2A、液温度70℃、カソードをNi製の種板(NiカソードにNi、Coを電着させ、Niカソード板と電着物が一体化したものを回収金属とする。)、アノードをIr系のDSEとした。
一方、Liは電解液中に溶解し、Mnは電解後液中の電解沈殿物に、一部がアノード電着物に固体として回収され、電解後液中のMnは<1mg/lと低くかった。
従来技術に従い、正極材スクラップ(Li:7%、Ni:48%、Co:6%、Mn:6%)を硫酸と過酸化水素によりパルプ濃度100g/lで浸出し液を、有機リン酸系溶媒抽出剤であるD2EHPAでMnを抽出除去した後に、有機リン酸系溶媒抽出剤であるPC−88AでCoを抽出し、更にCo抽出後液中のNiをPC−88Aで抽出し、Co、Niを抽出したPC−88Aからそれぞれ別々にCo、Niを逆抽出した液を、それぞれCo、Niの電解前液として電解採取することにより、発明例1と同等の不純物濃度の低い電気Co、電気Niを別々に回収したが、発明例1と比較し、溶解工程で高価な過酸化水素を必要とし、不純物除去に複雑な工程が必要であった。
2 電解液
3 アノード
4 カソード
5a、5b 金属及び/又は導電性金属酸化物
5c 電解沈殿物
6a、6b 電着物
Claims (5)
- 金属及び/又は導電性金属酸化物を含む粉体もしくは粒体としてのスクラップを、無機化合物の水溶液からなる電解液に混入し、懸濁電解槽内のアノード及びカソードが浸された該電解液中にスクラップが分散した懸濁状態で、電気分解を行うに当り、
前記電気分解により、(a)アノードへ金属成分を電着させる工程、(b)カソードへ金属成分を電着させる工程、及び、(c)電解液中に電解沈殿物を生じさせる工程のうちの少なくとも一工程を含み、該工程で、スクラップに含まれる金属を回収する、スクラップからの金属の回収方法。 - 前記電解液が、鉱酸を含むものとする、請求項1に記載の、スクラップからの金属の回収方法。
- 前記鉱酸を硫酸とする、請求項2に記載の、スクラップからの金属の回収方法。
- 前記電解液のpHを5以下とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の、スクラップからの金属の回収方法。
- 前記スクラップが、Li、Ni、Co及びMnからなる群から選択される一種類又は二種類以上を含有するものとする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の、スクラップからの金属の回収方法。
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