JP6901073B2 - 処理対象物からの有価物の回収方法 - Google Patents
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Description
特許文献1は、電池ケースの構成材として少なくともアルミニウム材が使用されている廃リチウムイオン電池を660℃以上の温度で加熱してアルミニウム材を溶融せしめるものとなっている。この特許文献1の方法では、溶融したアルミニウム材と、電池本体部を構成する非溶融の材料とを分離する溶融分離工程を行い、次に前記溶融分離工程で得られた非溶融の材料を粉砕して粉砕物を得る粉砕工程を行って、リチウムイオン電池から有価物を回収している。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、処理対象物を爆破容器内で爆破する技術を応用し、性状や成分組成によらず処理対象物から効果的に且つ確実に有価物を回収することが可能な回収技術(リサイクル技術)を提供することを目的とする。
本発明にかかる処理対象物からの有価物の回収方法は、処理対象物から有価物を回収する回収方法において、前記処理対象物に対して爆破容器内で爆破処理を施すことにより、前記処理対象物を爆破生成体とし、得られた爆破生成体に対して所定の処理を施すことにより、前記爆破生成体から有価物を回収するに際し、前記処理対象物を爆破することにより有価物を個別に分離回収することを特徴とする。
好ましくは、前記爆破処理を、不活性雰囲気下で実施するとよい。
好ましくは、前記爆破処理が、一回の爆破を実施する工程を有するとよい。
好ましくは、前記爆破処理が、処理対象物から可燃物乃至は有機物を除去する第1爆破工程と、第1爆破工程後に存在する処理対象物のデブリを爆破する第2爆破工程と、を有するとよい。
好ましくは、前記爆破処理後に得られた爆破生成体に対して、化学的処理を施すことにより、処理対象物からの有価物を個別に分離回収するとよい。
好ましくは、前記爆破処理後に得られた爆破生成体に対して、磁選処理を施すことにより、処理対象物からの有価物を個別に分離回収するとよい。
本発明の最も好ましい形態は、処理対象物から有価物を回収する回収方法において、前記処理対象物に対して爆破容器内で爆破処理を施すことにより、前記処理対象物を粒子状の爆破生成体とし、得られた粒子状の爆破生成体に対して所定の処理を施すことにより、前記粒子状の爆破生成体から有価物を回収するに際し、前記処理対象物を爆破することにより有価物を個別に分離回収することを特徴とする。
本発明にかかる処理対象物Tからの有価物の回収方法(以下、単に、リサイクル方法と呼ぶこともある)は、リチウムイオン電池などの処理対象物Tからコバルトなどの有価物を高効率で回収する方法であり、従来にはない画期的な技術思想を有するものである。
処理対象物Tは、上述したリチウムイオン電池に限定されるものではなく、廃家電、プリント基板、携帯電話など多岐に亘るものである。また、処理対象物Tから回収される有価物には、リチウムのほか、リチウム以外のコバルトなどのレアメタルや貴金属も含まれる。
[第1実施形態]
以下、第1実施形態のリサイクル方法については述べる。
図1に示す如く、第1実施形態のリサイクル方法は、処理対象物Tであるリチウムイオン電池の廃電池に対して、この廃電池を爆破して処理対象物Tから爆破生成体Pを生成させる「爆破処理」と、爆破処理で生成した爆破生成体Pから目標とする有価物を取り出す「有価物回収処理」と、の2つの工程を行うものとなっている。
図1中の(I)に示すように、第1実施形態のリサイクル方法において最初に行われる工程は、爆破容器1内にて、処理対象物Tに対して行われる爆破処理である。この爆破処理は処理対象物Tから爆破生成体Pを生成させる操作であり、爆破生成体Pは有価物を処理対象物Tの状態よりも取り出しやすくしたものとなっている。
上述した爆破処理は、以下のような手順で行われる。すなわち、まず爆破によって発生する高温、高圧(例えば、3000K、10GPa)に耐え得る開閉式蓋の付いた爆破容器1を予め用意しておく。そして、この爆破容器1の内部に、処理対象物Tを設置する。また、この爆破処理を行うためには、爆薬が必要となる。この爆薬は、処理対象物Tの周りに巻き付けて取り付けられる。爆薬の衝撃力で処理対象物Tを破壊するためには、処理対象物Tに対して周囲から衝撃力を加えるのが効果的だからである。
上述した爆薬には、この爆薬を起爆させる導爆線と、導爆線を介して爆破容器1の外部から爆薬を点火する起爆装置と、を有している。
処理対象物Tを設置した後は、爆破容器1の扉を閉鎖状態とする。そして、爆破容器1内を真空に近い状態に減圧した後、処理対象物Tの周囲の爆薬を起爆装置を用いて爆破させる。これは有価物の酸化を防ぐ為であり、真空に近い状態にするのに替えて、不活性ガスを充填しても良い。不活性ガスを用いた場合にも、真空と同様に有価物を酸化させることなく回収可能な状態(爆破生成体P)に変化させることが可能となるからである。
つまり、爆破処理による高温高圧は、化学結合を瞬時に切断し、有機物の分子結合を短時間で切断して有機物を二酸化炭素や水のようなガスにまで分解(ガス化)することができる。このようにして発生したガスは、そのままでは爆破容器1内に残留するため、ブロアなどを用いて容器外に排気される。
そのため、貴金属やレアメタルなどの有価物を、有価物の金属粒子のような爆破生成体Pとして回収することができる。
なお、処理対象物Tが、充電池のケース(カバー)のように多くのベースメタル、つまり有価物として回収する価値が低いメタルを含む場合、上述した爆破処理を行ってもベースメタルが破壊されるだけで、有価物を含む物質が依然として破片(デブリ)の状態で爆破容器1内に残留する場合がある。このような場合は、ベースメタルを除去した後、残留する破片を再び処理対象物Tとして2回目の爆破処理を行えばよい。このようにすれば残留する破片から、より有価物が多く含まれた爆破生成体Pを効果的に得ることができる。このような多段の爆破処理については、後述の第2実施形態で詳しく説明する。
具体的には、この有価物回収処理には、乾式精錬法などの冶金学的処理(乾式冶金学的処理)、化学的処理(湿式冶金学的処理)、磁気的処理などを用いることができる。
冶金学的処理(乾式冶金学的処理)は、高温加熱し金属を溶解させて行う精錬処理であり、水溶液中で行われる湿式精錬以外の精錬法を示している。
さらに、有価物回収処理には、磁気を用いて磁性体と非磁性体とを分離する磁気的処理、有価物の分子重量差(比重差)で分離を行う遠心分離法などを用いても良い。
[第2実施形態]
次に、本発明のリサイクル方法の第2実施形態については述べる。
具体的には、第2実施形態のリサイクル方法は、第1実施形態で述べた爆破処理が、第1爆破処理と、第2爆破処理との2回に分かれており、2回の爆破処理の後に有価物回収処理が行われるものとなっている。
なお、第2実施形態では、処理対象物Tの爆破は2回以上の複数回であれば何回でも良いが、処理を複雑化させないために好ましくは2回の爆破を行うようにするのが良い。すなわち、本実施形態では、処理対象物Tを爆破する第1爆破工程に続いて、第2爆破工程、有価物回収処理が行われる。
図2中の(II)に示すように、第1爆破工程後に行う第2爆破工程は、第1爆破工程で残留した有価物を含む破片(デブリ)を対象として、デブリを爆破する工程となっている。このような複数回の爆破を行うことで、本実施形態の有価物の回収方法は、処理対象物Tから有価物を取り出しやすい爆破生成体Pを得るものとなっている。
なお、爆破処理前に、処理対象物Tのケース部など、有価物を含まない構造物を事前に除去することにより、爆破は少ない爆薬でより効果的に行われる。 爆破時、含まれていた有価物は爆破時の高温・高圧により粒子状になり、容器内に留まる。粒子はそれぞれの金属単体の粒子であり、金属化合物ではない。
また、上記の説明では、処理対象物Tの周りに火薬を巻きつける例を説明したが、実際の運用では、火薬類取締法に該当しない火薬を採用することで、より簡便に第1の工程(第1爆破工程後、第2爆破工程)を実現することが可能となる。
次に、爆破容器1内の圧力、熱を外部に開放し、爆破容器1内を常温、常圧とする。その後、爆破容器1内部から、爆破生成体Pとなった処理対象物Tを取り出すようにする。
以上まとめれば、処理対象物Tを爆破容器1内で爆破処理を施すことにより、処理対象物Tを爆破生成体Pとし、得られたで爆破生成体Pに対して、所定の有価物回収処理を施すことにより、爆破生成体Pより有価物を個別に分離して回収するものであって、爆破処理が、第1爆破工程と、この第1爆破工程に続く第2爆破工程とからなる手法を用いることで、如何なる対象物であってもより効果的に且つ確実に貴金属やレアメタルなどの有価物を回収することが可能となる。
D デブリ
P 爆破生成体
T 処理対象物
Claims (8)
- 処理対象物から有価物を回収する回収方法において、
前記処理対象物に対して爆破容器内で爆破処理を施すことにより、前記処理対象物を粒子状の爆破生成体とし、得られた粒子状の爆破生成体に対して所定の処理を施すことにより、前記粒子状の爆破生成体から有価物を回収するに際し、
前記処理対象物を爆破することにより有価物を個別に分離回収することを特徴とする処理対象物からの有価物の回収方法。 - 前記爆破処理で使用する爆薬に、鋭憾剤を混合することを特徴とする請求項1に記載の処理対象物からの有価物の回収方法。
- 前記爆破処理を、不活性雰囲気下で実施すること特徴とする請求項1又は2に記載の処理対象物からの有価物の回収方法。
- 前記爆破処理が、一回の爆破を実施する工程を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の処理対象物からの有価物の回収方法。
- 前記爆破処理が、処理対象物から可燃物乃至は有機物を除去する第1爆破工程と、第1爆破工程後に存在する処理対象物の破片を爆破する第2爆破工程と、を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の処理対象物からの有価物の回収方法。
- 前記爆破生成体に対して、冶金学的処理を施すことにより、処理対象物からの有価物を個別に分離回収することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の処理対象物からの有価物の回収方法。
- 前記爆破処理後に得られた爆破生成体に対して、化学的処理を施すことにより、処理対象物からの有価物を個別に分離回収することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の処理対象物からの有価物の回収方法。
- 前記爆破処理後に得られた爆破生成体に対して、磁選処理を施すことにより、処理対象
物からの有価物を個別に分離回収することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の処理対象物からの有価物の回収方法。
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