JP7106121B2 - Cobalt recovery method - Google Patents

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Description

本発明は、コバルト及び不純物金属が少なくとも溶解した被処理液からコバルトを回収するコバルト回収方法、特に、廃リチウムイオン電池からコバルトを回収する際に用いられるコバルト回収方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cobalt recovery method for recovering cobalt from a liquid to be treated in which at least cobalt and impurity metals are dissolved, and particularly to a cobalt recovery method used for recovering cobalt from waste lithium ion batteries.

リチウムイオン電池は、軽量かつ高エネルギー密度の電池として注目されており、各種携帯機器、電気自動車、電動アシスト自転車などのバッテリーとして大量に使用されている。このリチウムイオン電池の正極には、正極活物質として例えばコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物が使用されており、廃リチウムイオン電池から有価金属のコバルトを回収することは資源の有効利用の観点から極めて重要である。 Lithium-ion batteries are attracting attention as lightweight and high-energy-density batteries, and are widely used as batteries for various mobile devices, electric vehicles, power-assisted bicycles, and the like. Lithium transition metal oxides such as lithium cobalt oxide are used as positive electrode active materials in the positive electrodes of these lithium ion batteries. is extremely important from

廃リチウムイオン電池からコバルトを回収する方法として、例えば特許文献1には、廃リチウムイオン電池を硫酸で浸出してコバルトを溶出させ、この酸溶出液にアルカリを添加してpHを4~5に調整して、コバルトとともに溶出しているアルミニウムなどの不純物金属の塩を結晶として析出、沈殿させた後、さらにアルカリの添加によりpHを7~10に調整して、コバルト塩を結晶として析出、沈殿させることで、コバルトを回収する方法が記載されている。 As a method for recovering cobalt from waste lithium ion batteries, for example, Patent Document 1 discloses that waste lithium ion batteries are leached with sulfuric acid to elute cobalt, and alkali is added to the acid eluate to adjust the pH to 4 to 5. After adjusting and depositing and precipitating the salt of the impurity metal such as aluminum eluted with cobalt as crystals, the pH is further adjusted to 7 to 10 by adding an alkali, and the cobalt salt is deposited and precipitated as crystals. A method for recovering cobalt is described.

特許第5077788号公報Japanese Patent No. 5077788

しかしながら、上述した方法では、酸溶出液からアルミニウムなどの不純物金属を除去するために酸溶出液のpHを4以上にするが、この際、不純物金属の塩の結晶と一緒にコバルト塩の結晶も析出、沈殿して不純物金属とともにコバルトが酸溶出液から除去され、その後のコバルト回収の際にコバルトの回収率が低くなるおそれがある。 However, in the above-described method, the pH of the acid eluate is set to 4 or more in order to remove impurity metals such as aluminum from the acid eluate. Cobalt may be precipitated and precipitated to be removed from the acid eluate together with the impurity metals, resulting in a low cobalt recovery rate during the subsequent cobalt recovery.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、コバルト及び不純物金属が溶解した被処理液からコバルトを高回収率で回収することができるコバルト回収方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a cobalt recovery method capable of recovering cobalt from a liquid to be treated in which cobalt and impurity metals are dissolved at a high recovery rate.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、コバルト及び不純物金属が少なくとも溶解した被処理液のpHを調整することで不純物金属の塩を結晶として析出させる際に、被処理液に添加するアルカリの水溶液の濃度が高いと、不純物金属の塩の結晶と一緒にコバルト塩の結晶が析出して、被処理液から不純物金属とともにコバルトが除去されることを見出した。本発明は、このような知見に基づいて更に研究を重ねた結果、完成されたものである。即ち、本発明は下記態様のコバルト回収方法を提供する。 As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the present inventor found that when the salt of the impurity metal is precipitated as crystals by adjusting the pH of the liquid to be treated in which at least cobalt and impurity metals are dissolved, It has been found that when the concentration of the aqueous alkali solution added to the liquid is high, cobalt salt crystals are precipitated together with the impurity metal salt crystals, and cobalt is removed from the liquid to be treated together with the impurity metals. The present invention was completed as a result of further studies based on such findings. That is, the present invention provides a method for recovering cobalt in the following aspects.

本発明のコバルト回収方法は、コバルト及び不純物金属が少なくとも溶解した酸性の被処理液にアルカリの水溶液を添加してpHを4~6に調整することで、該不純物金属の塩を結晶として析出させる第1pH調整工程と、前記第1pH調整工程により析出した不純物金属の塩の結晶を含む析出物を被処理液から分離する第1固液分離工程と、前記第1固液分離工程後の被処理液にアルカリの水溶液を添加してpHを7~11に調整することで、コバルト塩の結晶を析出させる第2pH調整工程と、前記第2pH調整工程により析出したコバルト塩の結晶を含む析出物を被処理液から分離する第2固液分離工程と、を有し、前記第1pH調整工程で添加されるアルカリの水溶液のアルカリ濃度が1.0mol/L未満であることを特徴とする。 In the cobalt recovery method of the present invention, an alkaline aqueous solution is added to an acidic treatment liquid in which at least cobalt and impurity metals are dissolved to adjust the pH to 4 to 6, thereby precipitating a salt of the impurity metals as crystals. A first pH adjustment step, a first solid-liquid separation step of separating a precipitate containing impurity metal salt crystals precipitated in the first pH adjustment step from the liquid to be treated, and a treatment to be treated after the first solid-liquid separation step A second pH adjustment step of precipitating cobalt salt crystals by adding an alkaline aqueous solution to the liquid to adjust the pH to 7 to 11, and a precipitate containing the cobalt salt crystals precipitated in the second pH adjustment step. and a second solid-liquid separation step of separating from the liquid to be treated, and the alkali concentration of the aqueous alkali solution added in the first pH adjustment step is less than 1.0 mol/L.

本発明のコバルト回収方法においては、前記第1pH調整工程で添加されるアルカリの水溶液のアルカリ濃度が0.1mol/L以上であることが好ましい。 In the cobalt recovery method of the present invention, it is preferable that the alkali concentration of the alkali aqueous solution added in the first pH adjustment step is 0.1 mol/L or more.

また、本発明のコバルト回収方法においては、前記第1pH調整工程では、被処理液のpHが4より小さい所定値となるまでは1.0mol/L以上のアルカリ濃度を有するアルカリの水溶液を被処理液に添加し、その後、1.0mol/L未満のアルカリ濃度を有するアルカリの水溶液を被処理液に添加して、被処理液のpHを4~6に調整することが好ましい。 Further, in the method for recovering cobalt of the present invention, in the first pH adjustment step, an alkaline aqueous solution having an alkali concentration of 1.0 mol/L or more is applied until the pH of the liquid to be treated reaches a predetermined value lower than 4. It is preferable to add an alkaline aqueous solution having an alkali concentration of less than 1.0 mol/L to the liquid to be treated to adjust the pH of the liquid to be treated to 4-6.

また、本発明のコバルト回収方法においては、被処理液にリチウムが溶解しており、前記第2固液分離工程後の被処理液を蒸発濃縮する濃縮工程と、前記濃縮工程後の被処理液に炭酸ガスを混合する及び/又は水溶性の炭酸塩を添加する炭酸化工程と、を有することが好ましい。 Further, in the cobalt recovery method of the present invention, lithium is dissolved in the liquid to be treated, and a concentration step of evaporating and concentrating the liquid to be treated after the second solid-liquid separation step; and a carbonation step of mixing carbon dioxide gas and/or adding a water-soluble carbonate.

また、本発明のコバルト回収方法においては、前記炭酸化工程により析出した炭酸リチウムの結晶を含む析出物を被処理液から分離する第3固液分離工程と、前記第3固液分離工程後の被処理液に対してバイポーラ膜電気透析を行うことにより該被処理液からアルカリを分離して回収する電気透析工程と、をさらに有し、前記電気透析工程で回収したアルカリを前記第1pH調整工程及び/又は前記第2pH調整工程で用いるアルカリとして再利用することが好ましい。 Further, in the cobalt recovery method of the present invention, a third solid-liquid separation step of separating a precipitate containing lithium carbonate crystals precipitated in the carbonation step from the liquid to be treated, and after the third solid-liquid separation step an electrodialysis step of separating and recovering alkali from the liquid to be treated by subjecting the liquid to be treated to bipolar membrane electrodialysis, wherein the alkali recovered in the electrodialysis step is added to the first pH adjusting step; And/or it is preferable to reuse it as an alkali used in the second pH adjustment step.

本発明のコバルト回収方法によれば、コバルト及び不純物金属が溶解した被処理液に対して、第1pH調整工程で被処理液から不純物金属を除去する際に、アルカリ濃度が1.0mol/L未満の希薄なアルカリの水溶液で被処理液のpH調整を行うことで、被処理液からコバルトが不純物金属とともに除去されることを抑制することができる。よって、第2pH調整工程に供給される被処理液中のコバルトの量を高く維持することができるので、第2pH調整工程においてコバルトを高回収率で回収することができる。 According to the method for recovering cobalt of the present invention, the alkali concentration is less than 1.0 mol/L when removing the impurity metal from the liquid to be treated in the first pH adjustment step with respect to the liquid to be treated in which cobalt and impurity metals are dissolved. By adjusting the pH of the liquid to be treated with a dilute aqueous alkali solution, removal of cobalt together with impurity metals from the liquid to be treated can be suppressed. Therefore, the amount of cobalt in the liquid to be treated supplied to the second pH adjustment step can be maintained high, so that cobalt can be recovered at a high recovery rate in the second pH adjustment step.

本発明の一実施形態のコバルト回収方法の手順を概略的に示すフローチャートである。It is a flow chart which shows roughly the procedure of the cobalt recovery method of one embodiment of the present invention. 図1のコバルト回収方法に用いる処理装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus used in the cobalt recovery method of FIG. 1; バイポーラ膜電気透析装置の概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a bipolar membrane electrodialyzer; FIG. 本発明の他の実施形態のコバルト回収方法の手順を概略的に示すフローチャートである。4 is a flowchart schematically showing procedures of a cobalt recovery method according to another embodiment of the present invention; 図4のコバルト回収方法に用いる処理装置の概略構成を示す模式図である。5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus used in the cobalt recovery method of FIG. 4. FIG. 本発明の他の実施形態のコバルト回収方法の手順を概略的に示すフローチャートである。4 is a flowchart schematically showing procedures of a cobalt recovery method according to another embodiment of the present invention; 図6のリチウム回収方法に用いる処理装置の概略構成を示す模式図である。7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus used in the lithium recovery method of FIG. 6. FIG. 図7のバイポーラ膜電気透析装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the bipolar membrane electrodialyzer of FIG. 7; 本発明の他の実施形態のリチウム回収方法の手順を概略的に示すフローチャートである。4 is a flow chart schematically showing procedures of a method for recovering lithium according to another embodiment of the present invention; 図9のリチウム回収方法に用いる処理装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a processing apparatus used in the lithium recovery method of FIG. 9; 実施例1のろ過残渣の表面状態を撮影した写真である。4 is a photograph of the surface state of the filtration residue of Example 1. FIG. 実施例2のろ過残渣の表面状態を撮影した写真である。4 is a photograph of the surface state of the filtration residue of Example 2. FIG. 比較例のろ過残渣の表面状態を撮影した写真である。It is the photograph which image|photographed the surface state of the filtration residue of a comparative example.

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るコバルト回収方法の各工程の手順を示し、図2は、該コバルト回収方法を実施する処理装置10の概略構成を示す。本実施形態のコバルト回収方法は、廃リチウムイオン電池からコバルトに加えてリチウムを回収する場合を例にして説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the procedure of each step of a cobalt recovery method according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a schematic configuration of a processing apparatus 10 that implements the cobalt recovery method. The cobalt recovery method of the present embodiment will be described with an example of recovering lithium in addition to cobalt from waste lithium ion batteries.

本実施形態のコバルト回収方法は、
‐廃リチウムイオン電池を無機酸で浸出してコバルト及びリチウムを溶出する酸溶出工程S1と、
‐酸溶出工程S1により得られた被処理液から不溶残渣を分離する固液分離工程S2と、
‐固液分離工程S2後の被処理液にアルカリの水溶液を添加してpHを4~6に調整する第1pH調整工程S3と、
‐第1pH調整工程S3により析出した不純物金属の塩の結晶を含む析出物を被処理液から分離する固液分離工程S4(特許請求の範囲に記載の「第1固液分離工程」に該当)と、
‐固液分離工程S4後の被処理液にアルカリの水溶液を添加してpHを7~11に調整する第2pH調整工程S5と、
‐第2pH調整工程S5により析出したコバルト塩の結晶を含む析出物を被処理液から分離する固液分離工程S6(特許請求の範囲に記載の「第2固液分離工程」に該当)と、
‐固液分離工程S6後の被処理液を蒸発濃縮する濃縮工程S7と、
‐濃縮工程S7後の被処理液に炭酸ガスを混合する及び/又は水溶性の炭酸塩を添加する炭酸化工程S8と、
‐炭酸化工程S8により析出した炭酸リチウムの結晶を含む析出物を被処理液から分離する固液分離工程S9(特許請求の範囲に記載の「第3固液分離工程」に該当)と、
‐固液分離工程S9後の被処理液に対してバイポーラ膜電気透析を行うことにより該被処理液から少なくとも水酸化リチウムを含むアルカリ及び無機酸を分離して回収する電気透析工程S10と、
を有する。
The cobalt recovery method of this embodiment is
- an acid elution step S1 of leaching waste lithium ion batteries with an inorganic acid to dissolve cobalt and lithium;
- a solid-liquid separation step S2 for separating an insoluble residue from the liquid to be treated obtained by the acid elution step S1;
- a first pH adjustment step S3 of adding an alkaline aqueous solution to the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S2 to adjust the pH to 4 to 6;
- A solid-liquid separation step S4 (corresponding to the "first solid-liquid separation step" described in the claims) for separating the precipitate containing impurity metal salt crystals deposited in the first pH adjustment step S3 from the liquid to be treated. When,
- a second pH adjustment step S5 of adding an alkaline aqueous solution to the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S4 to adjust the pH to 7 to 11;
- a solid-liquid separation step S6 (corresponding to the "second solid-liquid separation step" in the claims) for separating the precipitate containing cobalt salt crystals deposited in the second pH adjustment step S5 from the liquid to be treated;
- a concentration step S7 for evaporating and concentrating the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S6;
- a carbonation step S8 of mixing carbon dioxide and/or adding a water-soluble carbonate to the liquid to be treated after the concentration step S7;
- a solid-liquid separation step S9 (corresponding to the "third solid-liquid separation step" in the claims) for separating the precipitate containing lithium carbonate crystals deposited in the carbonation step S8 from the liquid to be treated;
- An electrodialysis step S10 of separating and recovering an alkali and an inorganic acid containing at least lithium hydroxide from the liquid to be treated by subjecting the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S9 to bipolar membrane electrodialysis;
have

コバルトを回収する対象の廃リチウムイオン電池は、所定の充放電回数の使用により充電容量が低下した使用済みのリチウムイオン電池の他、電池製造工程内での不具合などで発生する半製品、製品仕様変更に伴って発生する旧型式在庫整理品などを含む。廃リチウムイオン電池は、粉砕又は焙焼処理がなされていてもよいし、粉砕及び焙焼処理がなされて得られる粉末であってもよい。 The waste lithium-ion batteries subject to cobalt recovery are used lithium-ion batteries whose charge capacity has decreased due to the prescribed number of charge-discharge cycles, as well as semi-finished products and product specifications that occur due to defects in the battery manufacturing process. Including old model inventory items that occur due to change. The waste lithium ion battery may be pulverized or roasted, or may be a powder obtained by pulverizing and roasting.

まず、酸溶出工程S1では、上述した廃リチウムイオン電池を無機酸で浸出することによりコバルト及びリチウムの他、例えばアルミニウム、ニッケル、鉄などの金属を溶出する。無機酸としては、例えば硫酸、塩酸、硝酸、リン酸などを用いることができるが、本実施形態では低コストかつ扱いやすい点で硫酸が用いられている。 First, in the acid elution step S1, metals such as aluminum, nickel, and iron are eluted in addition to cobalt and lithium by leaching the above-mentioned waste lithium ion battery with an inorganic acid. Examples of inorganic acids that can be used include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and phosphoric acid. In the present embodiment, sulfuric acid is used because of its low cost and ease of handling.

酸溶出工程S1において、廃リチウムイオン電池を無機酸で浸出する方法については特に限定されるものではなく、通常行われている方法を用いることができる。例えば、酸溶解槽1内で廃リチウムイオン電池を例えば硫酸水溶液などの無機酸の水溶液に浸漬させて所定時間攪拌することで、上述したコバルトなどの金属が溶解した酸性の被処理液を得る。酸溶出工程S1では、水溶液中の無機酸の濃度が1mol/L~5mol/Lであることが好ましく、水溶液の温度は60℃以上が好ましい。 In the acid leaching step S1, the method of leaching the waste lithium ion battery with an inorganic acid is not particularly limited, and a commonly used method can be used. For example, the waste lithium ion battery is immersed in an aqueous solution of an inorganic acid such as an aqueous sulfuric acid solution in the acid dissolution tank 1 and stirred for a predetermined period of time to obtain an acidic liquid to be treated in which metals such as cobalt are dissolved. In the acid elution step S1, the concentration of the inorganic acid in the aqueous solution is preferably 1 mol /L to 5 mol/L, and the temperature of the aqueous solution is preferably 60° C. or higher.

次の固液分離工程S2では、酸溶出工程S1により得られた被処理液をろ過することにより、被処理液から不溶残渣を分離する。不溶残渣は、主に無機酸に溶解しない炭素材料、金属材料、有機材料である。固液分離する方法としては、例えば、加圧ろ過(フィルタープレス)、真空ろ過、遠心ろ過などの各種ろ過装置や、デカンター型のような遠心分離装置など公知の装置を用いることができる。なお、以下の固液分離工程S4,S6,S9においても同様である。 In the next solid-liquid separation step S2, the insoluble residue is separated from the liquid to be treated by filtering the liquid to be treated obtained in the acid elution step S1. The insoluble residue is mainly carbon materials, metal materials, and organic materials that are insoluble in inorganic acids. As a method for solid-liquid separation, for example, known devices such as various filtration devices such as pressure filtration (filter press), vacuum filtration, and centrifugal filtration, and centrifugal separators such as a decanter type can be used. The same applies to the solid-liquid separation steps S4, S6, and S9 below.

次の第1pH調整工程S3では、固液分離工程S2後の被処理液(ろ液)にアルカリの水溶液を添加し、pHを4~6、好ましくは4~5に調整する。これにより、被処理液中の上述した金属のうち、不純物金属(例えばアルミニウム、鉄)を被処理液から除去する。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどを用いることができるが、本実施形態では水酸化リチウムが用いられている。 In the next first pH adjustment step S3, an alkaline aqueous solution is added to the liquid to be treated (filtrate) after the solid-liquid separation step S2 to adjust the pH to 4-6, preferably 4-5. As a result, among the above metals in the liquid to be treated, impurity metals (for example, aluminum and iron) are removed from the liquid to be treated. As the alkali, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, or the like can be used, and lithium hydroxide is used in this embodiment.

第1pH調整工程S3において、被処理液のpHを調整する方法については特に限定されるものではなく、通常行われている方法を用いることができる。例えば、第1pH調整槽2内で被処理液を攪拌しながら例えば水酸化リチウム水溶液などのアルカリの水溶液を添加することで、被処理液中の不純物金属を水酸化物(例えば水酸化アルミニウム、水酸化鉄)などの無機塩の結晶として析出、沈殿させる。第1pH調整工程S3では、リチウム含有液を例えば30℃~60℃で一定温度に加温しながら行うことが好ましい。 In the first pH adjustment step S3, the method for adjusting the pH of the liquid to be treated is not particularly limited, and a commonly used method can be used. For example, by adding an alkaline aqueous solution such as an aqueous lithium hydroxide solution while stirring the liquid to be treated in the first pH adjustment tank 2, impurity metals in the liquid to be treated are removed by hydroxides (e.g. aluminum hydroxide, water Precipitates and precipitates as crystals of inorganic salts such as iron oxide). The first pH adjustment step S3 is preferably carried out while heating the lithium-containing liquid to a constant temperature, for example, 30°C to 60°C.

第1pH調整工程S3で添加されるアルカリの水溶液は、アルカリ濃度が1.0mol/L未満と希薄である。これにより、詳細は後述するが、第1pH調整工程S3で被処理液中のコバルトが不純物金属とともにコバルト塩の結晶として析出、沈殿して被処理液から除去されることを抑制できる。ただし、アルカリ濃度が過度に低いと、第1pH調整工程S3においてpH調整のためにアルカリの水溶液を大量に使用する必要があるうえ、pH調整後の被処理液の液量も多量となるため、アルカリ濃度の下限は、0.1mol/L以上であることが好ましい。また、第1pH調整工程S3で被処理液中のコバルトが被処理液から除去されることを効果的に抑制するためには、第1pH調整工程S3で添加されるアルカリの水溶液のアルカリ濃度は、0.5mol/L以下であることが好ましく、0.2mol/L以下であることがより好ましい。 The alkali aqueous solution added in the first pH adjustment step S3 has a dilute alkali concentration of less than 1.0 mol/L. As will be described later in detail, this makes it possible to prevent the cobalt in the liquid to be treated from precipitating and precipitating as cobalt salt crystals together with the impurity metals and being removed from the liquid to be treated in the first pH adjustment step S3. However, if the alkali concentration is excessively low, it is necessary to use a large amount of aqueous alkali solution for pH adjustment in the first pH adjustment step S3, and the amount of the liquid to be treated after pH adjustment becomes large. The lower limit of the alkali concentration is preferably 0.1 mol/L or more. In order to effectively suppress the removal of cobalt in the liquid to be treated in the first pH adjustment step S3, the alkali concentration of the aqueous alkali solution added in the first pH adjustment step S3 is It is preferably 0.5 mol/L or less, more preferably 0.2 mol/L or less.

なお、この第1pH調整工程S3においては、pH調整に使用するアルカリの水溶液量を減らすために、被処理液のpHが4より小さい所定値となるまでは1.0mol/L以上の濃いアルカリ濃度を有するアルカリの水溶液を被処理液に添加し、被処理液のpHが所定値となった後は、1.0mol/L未満の薄いアルカリ濃度を有するアルカリの水溶液を被処理液に添加することで、被処理液のpHを4~6に調整することもできる。上述した被処理液のpHの所定値としては、2~3の範囲内で設定することができる。 In this first pH adjustment step S3, in order to reduce the amount of the aqueous alkali solution used for pH adjustment, a high alkali concentration of 1.0 mol/L or more is maintained until the pH of the liquid to be treated reaches a predetermined value smaller than 4. is added to the liquid to be treated, and after the pH of the liquid to be treated reaches a predetermined value, an aqueous alkali solution having a weak alkali concentration of less than 1.0 mol/L is added to the liquid to be treated. , the pH of the liquid to be treated can be adjusted to 4-6. The predetermined value of the pH of the liquid to be treated can be set within the range of 2-3.

第1pH工程S3で析出、沈殿した析出物は、次の固液分離工程S4において、被処理液をろ過することで被処理液から分離される。なお、第1pH工程S3で被処理液から除去される不純物金属には、その他、銅などが含まれていてもよい。固液分離工程S4においては、析出物を洗浄液で洗浄し、洗浄した後の洗浄廃液を被処理液(ろ液)とともに、次の第2pH調整工程S5に循環することが好ましい。これにより、洗浄廃液に含まれるリチウムについてもろ液に含まれるリチウムとともに第2pH調整工程S5に供給することができる。この析出物の洗浄に用いる水は、特に限定されるものではないが、後述する濃縮工程S7において被処理液を蒸発濃縮した際に発生する凝縮水を利用することが好ましく、これにより、凝縮水の有効利用が可能である。 The precipitate deposited and precipitated in the first pH step S3 is separated from the liquid to be treated by filtering the liquid to be treated in the next solid-liquid separation step S4. In addition, copper etc. may be contained in the impurity metal removed from the to-be-processed liquid by 1st pH process S3. In the solid-liquid separation step S4, it is preferable to wash the precipitate with a washing liquid, and to circulate the washed waste liquid together with the liquid to be treated (filtrate) to the next second pH adjustment step S5. Thereby, the lithium contained in the washing waste liquid can be supplied to the second pH adjustment step S5 together with the lithium contained in the filtrate. The water used for washing the precipitate is not particularly limited, but it is preferable to use the condensed water generated when the liquid to be treated is evaporated and concentrated in the concentration step S7 described later. can be used effectively.

第2pH調整工程S5では、固液分離工程S4後の被処理液(ろ液)にアルカリの水溶液を添加して、pHを7~11、好ましくは8~10に調整する。これにより、被処理液中の上述した金属のうち、コバルト、さらにはニッケルなどの有価金属を被処理液から除去する。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどを用いることができるが、本実施形態では水酸化リチウムが用いられている。 In the second pH adjustment step S5, an alkaline aqueous solution is added to the liquid to be treated (filtrate) after the solid-liquid separation step S4 to adjust the pH to 7-11, preferably 8-10. As a result, valuable metals such as cobalt and nickel among the above metals in the liquid to be treated are removed from the liquid to be treated. As the alkali, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, or the like can be used, and lithium hydroxide is used in this embodiment.

第2pH調整工程S5において、被処理液のpHを調整する方法については特に限定されるものではなく、通常行われている方法を用いることができる。例えば、第2pH調整槽3内で被処理液を攪拌しながら例えば水酸化リチウム水溶液などのアルカリの水溶液を添加することで、被処理液中の有価金属を水酸化物(例えば水酸化鉄コバルト、さらには水酸化ニッケル)などの無機塩の結晶として析出、沈殿させる。これにより、被処理液中のコバルトを水酸化コバルトなどのコバルト塩として回収することができる。第2pH調整工程S5で添加されるアルカリの水溶液のアルカリ濃度は、特に限定されるものではないが、第1pH調整工程S3で使用したアルカリの水溶液のアルカリ濃度以上であることが好ましい。 In the second pH adjustment step S5, the method for adjusting the pH of the liquid to be treated is not particularly limited, and a commonly used method can be used. For example, by adding an alkaline aqueous solution such as an aqueous lithium hydroxide solution while stirring the liquid to be treated in the second pH adjustment tank 3, the valuable metal in the liquid to be treated is changed to a hydroxide (for example, iron hydroxide, cobalt hydroxide, Furthermore, it precipitates and precipitates as crystals of an inorganic salt such as nickel hydroxide). As a result, cobalt in the liquid to be treated can be recovered as a cobalt salt such as cobalt hydroxide. Although the alkali concentration of the aqueous alkali solution added in the second pH adjustment step S5 is not particularly limited, it is preferably equal to or higher than the alkali concentration of the aqueous alkali solution used in the first pH adjustment step S3.

第2pH工程S5で析出、沈殿した析出物は、次の固液分離工程S6において、被処理液をろ過することで被処理液から分離される。なお、第2pH調整工程S5で被処理液から除去される有価金属には、その他、マンガンなどが含まれていてもよい。一方、固液分離工程S6後の被処理液(ろ液)中には、リチウム及び無機酸の陰イオン(例えば硫酸イオン)が含まれている。 The precipitate deposited and precipitated in the second pH step S5 is separated from the liquid to be treated by filtering the liquid to be treated in the next solid-liquid separation step S6. In addition, manganese etc. may be contained in the valuable metal removed from the to-be-processed liquid by 2nd pH adjustment process S5. On the other hand, the liquid to be treated (filtrate) after the solid-liquid separation step S6 contains lithium and inorganic acid anions (for example, sulfate ions).

固液分離工程S6においては、析出物を洗浄液で洗浄し、洗浄した後の洗浄廃液を被処理液(ろ液)とともに、次の濃縮工程S7に循環することが好ましい。これにより、洗浄廃液に含まれるリチウムについてもろ液に含まれるリチウムとともに濃縮工程S7に供給することができ、後述する炭酸化工程S8で炭酸化することで、リチウムを高回収率で回収することができる。この析出物の洗浄に用いる水は、特に限定されるものではないが、濃縮工程S7において被処理液を蒸発濃縮した際に発生する凝縮水を利用することが好ましく、これにより、凝縮水の有効利用が可能である。 In the solid-liquid separation step S6, it is preferable to wash the precipitate with a washing liquid, and to circulate the washed waste liquid together with the liquid to be treated (filtrate) to the next concentration step S7. As a result, the lithium contained in the washing waste liquid can also be supplied to the concentration step S7 together with the lithium contained in the filtrate, and by carbonating in the carbonation step S8 described later, lithium can be recovered at a high recovery rate. can. The water used for washing the precipitate is not particularly limited, but it is preferable to use the condensed water generated when the liquid to be treated is evaporated and concentrated in the concentration step S7. Available.

なお、この第1pH調整工程S3及び第2pH調整工程S5において、使用するアルカリを水酸化リチウムとすることにより、水酸化ナトリウムなどの他のアルカリ金属の水酸化物を用いた場合に比べて、後述する炭酸化工程S8において析出する炭酸リチウムの結晶について、例えばナトリウムなどのリチウム以外のアルカリ金属の混入を抑制することができる。よって、純度の高い炭酸リチウムを回収することができる。 In addition, in the first pH adjustment step S3 and the second pH adjustment step S5, by using lithium hydroxide as the alkali to be used, compared to the case of using other alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide, For the lithium carbonate crystals deposited in the carbonation step S8, it is possible to suppress contamination of alkali metals other than lithium, such as sodium. Therefore, lithium carbonate with high purity can be recovered.

次の濃縮工程S7では、固液分離工程S6後のリチウムを含有する被処理液を蒸発濃縮する。これにより、被処理液の液量が減少して被処理液中のリチウム濃度が増加する。よって、後述する炭酸化工程S8において炭酸リチウムの回収率を向上することができる。 In the next concentration step S7, the liquid to be treated containing lithium after the solid-liquid separation step S6 is evaporated and concentrated. As a result, the amount of the liquid to be treated decreases and the concentration of lithium in the liquid to be treated increases. Therefore, the recovery rate of lithium carbonate can be improved in the carbonation step S8, which will be described later.

また、濃縮工程S7では、被処理液を蒸発濃縮することにより、濃縮後の被処理液の温度を高くすることができ、後述する炭酸化工程S8において炭酸リチウムの回収率を向上することができる。炭酸リチウムの溶解度は温度が高くなるほど低くなるため、炭酸化工程S8において、被処理液の温度が高くなることにより、被処理液中のリチウムと炭酸ガスとの反応で生じる炭酸リチウムの溶解度が低下するため、炭酸リチウムの結晶の析出量を増やすことができる。 Further, in the concentration step S7, by evaporating and concentrating the liquid to be treated, the temperature of the liquid to be treated after concentration can be increased, and the recovery rate of lithium carbonate can be improved in the carbonation step S8 described later. . The higher the temperature, the lower the solubility of lithium carbonate. Therefore, in the carbonation step S8, the higher the temperature of the liquid to be treated, the lower the solubility of lithium carbonate produced by the reaction between lithium and carbon dioxide gas in the liquid to be treated. Therefore, the amount of lithium carbonate crystals deposited can be increased.

この濃縮工程S7では、濃縮後の被処理液にリチウムが例えば硫酸リチウムなどのリチウム塩の結晶として析出しない程度の濃度まで被処理液を濃縮することが好ましい。これにより、濃縮後の被処理液におけるリチウムの濃度を高くすることができ、後述する炭酸化工程S8において炭酸リチウムの回収率を向上することができる。なお、濃縮工程S7で析出物が析出した場合には、被処理液からこれを分離する固液分離工程を行ってもよい。 In this concentration step S7, it is preferable to concentrate the liquid to be processed to a concentration such that lithium does not precipitate as crystals of a lithium salt such as lithium sulfate in the liquid to be processed after concentration. As a result, the concentration of lithium in the liquid to be treated after concentration can be increased, and the recovery rate of lithium carbonate in the carbonation step S8, which will be described later, can be improved. In addition, when a deposit precipitates in concentration process S7, you may perform the solid-liquid separation process which isolate|separates this from a to-be-processed liquid.

濃縮工程S7において、被処理液を蒸発濃縮する方法については特に限定されるものではなく、例えば蒸発濃縮装置4を用いることができる。蒸発濃縮装置4としては、被処理液を蒸発により濃縮可能であれば特に限定されず、例えばヒートポンプ型、エゼクター駆動型、スチーム型、フラッシュ型などの公知の蒸発濃縮装置を用いることができるが、好ましくはヒートポンプ型の蒸発濃縮装置である。ヒートポンプ型の蒸発濃縮装置を用いた場合には、使用するエネルギーを著しく抑制することができる。また、減圧雰囲気下で被処理液の濃縮を行うことで、さらに省エネルギー化を図ることができる。 In the concentration step S7, the method of evaporating and concentrating the liquid to be treated is not particularly limited, and for example, the evaporative concentration device 4 can be used. The evaporative concentration device 4 is not particularly limited as long as it can concentrate the liquid to be treated by evaporation. A heat pump type evaporative concentration apparatus is preferred. When a heat pump type evaporative concentration device is used, the energy used can be significantly suppressed. Energy can be further saved by concentrating the liquid to be treated under a reduced pressure atmosphere.

次の炭酸化工程S8では、濃縮工程S7後の被処理液に炭酸ガスを混合する及び/又は水溶性の炭酸塩を添加することにより、被処理液中のリチウムを炭酸リチウムの結晶として析出、沈殿させる。これにより、被処理液中のリチウムを炭酸リチウムとして回収することができる。炭酸塩としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムなどを用いることができる。 In the subsequent carbonation step S8, the liquid to be treated after the concentration step S7 is mixed with carbon dioxide gas and/or a water-soluble carbonate is added to precipitate lithium in the liquid to be treated as lithium carbonate crystals. precipitate. Thereby, lithium in the liquid to be treated can be recovered as lithium carbonate. Examples of carbonates that can be used include sodium carbonate, ammonium carbonate, and potassium carbonate.

この炭酸化工程S8においては、被処理液に炭酸ガスを混合することにより炭酸リチウムの結晶を析出、沈殿させることが好ましい。このように、炭酸化工程S8において、例えばナトリウムなどのアルカリ金属を含まない材料を用いることにより、析出する炭酸リチウムの結晶にリチウム以外のアルカリ金属が混入することを抑制することができる。よって、純度の高い炭酸リチウムを回収することができる。 In the carbonation step S8, it is preferable to deposit and precipitate crystals of lithium carbonate by mixing carbon dioxide gas with the liquid to be treated. In this manner, by using a material that does not contain an alkali metal such as sodium in the carbonation step S8, it is possible to suppress contamination of the precipitated lithium carbonate crystals with an alkali metal other than lithium. Therefore, lithium carbonate with high purity can be recovered.

炭酸化工程S8において、被処理液に炭酸ガスを混合する方法については特に限定されるものではなく、通常行われている方法を用いることができる。例えば炭酸化槽5内で被処理液を攪拌しながら被処理液中に炭酸ガスをノズルにより微細な気泡の状態で供給することで、被処理液に炭酸ガスを均一に混合することができ、被処理液中のリチウムと炭酸ガスとを効率よく反応させることができる。また、被処理液を炭酸ガスの雰囲気下に噴霧することで炭酸ガスと反応させてもよい。 In the carbonation step S8, the method of mixing carbon dioxide gas with the liquid to be treated is not particularly limited, and a commonly used method can be used. For example, carbon dioxide gas can be uniformly mixed with the liquid to be treated by supplying carbon dioxide gas to the liquid to be treated in the form of fine bubbles through a nozzle while stirring the liquid to be treated in the carbonation tank 5. Lithium and carbon dioxide in the liquid to be treated can be efficiently reacted. Alternatively, the liquid to be treated may be reacted with the carbon dioxide gas by spraying it in an atmosphere of the carbon dioxide gas.

炭酸リチウムの溶解度は温度が高くなるほど低くなるため、炭酸化工程S8においては、被処理液を加温することが好ましい。これにより、被処理液中のリチウムと炭酸ガスとの反応で生じる炭酸リチウムの溶解度が低下するので、炭酸リチウムの結晶の析出量を増やすことができる。 Since the solubility of lithium carbonate decreases as the temperature increases, it is preferable to heat the liquid to be treated in the carbonation step S8. As a result, the solubility of lithium carbonate generated by the reaction between lithium and carbon dioxide gas in the liquid to be treated is lowered, so that the amount of lithium carbonate crystals deposited can be increased.

次の固液分離工程S9では、炭酸化工程S8後の被処理液をろ過することにより、被処理液から炭酸リチウムの結晶を含む析出物を分離する。固液分離工程S9においては、被処理液から分離した析出物を水などで洗浄することで、不純物を除去し、炭酸リチウムの純度を上げることができる。この析出物の洗浄に用いる水は、特に限定されるものではないが、濃縮工程S7において被処理液を蒸発濃縮した際に発生する凝縮水を利用することが好ましく、これにより、凝縮水の有効利用が可能である。なお、析出物を洗浄した後の洗浄廃液は、固液分離工程S9後の被処理液(ろ液)とともに、後述する電気透析工程S10のバイポーラ膜電気透析装置6に供給することが好ましい。 In the next solid-liquid separation step S9, the liquid to be treated after the carbonation step S8 is filtered to separate precipitates containing crystals of lithium carbonate from the liquid to be treated. In the solid-liquid separation step S9, the precipitate separated from the liquid to be treated is washed with water or the like to remove impurities and increase the purity of lithium carbonate. The water used for washing the precipitate is not particularly limited, but it is preferable to use the condensed water generated when the liquid to be treated is evaporated and concentrated in the concentration step S7. Available. The washing waste liquid after washing the precipitates is preferably supplied to the bipolar membrane electrodialyzer 6 in the electrodialysis step S10, which will be described later, together with the liquid to be treated (filtrate) after the solid-liquid separation step S9.

次の電気透析工程S10では、固液分離工程S9後の被処理液をバイポーラ膜電気透析装置6に供給することにより、該被処理液からアルカリ及び無機酸を分離して回収する。バイポーラ膜電気透析装置6としては、例えば図3に示すように、陽極65と陰極66との間に、陰イオン交換膜61、陽イオン交換膜62及び2つのバイポーラ膜63,64を備えるセル60が複数積層された三室セル方式のバイポーラ膜電気透析装置を好適に使用することができる。本実施形態のバイポーラ膜電気透析装置6は、陰イオン交換膜61及び陽イオン交換膜62により脱塩室R1を形成し、陰イオン交換膜61及び一方のバイポーラ膜63との間に酸室R2を形成し、陽イオン交換膜62と他方のバイポーラ膜64との間にアルカリ室R3を形成している。各バイポーラ膜63,64の外側には陽極室R4と陰極室R5とが形成されており、陽極室R4に陽極65が、陰極室R5に陰極66が、それぞれ配置されている。 In the next electrodialysis step S10, the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S9 is supplied to the bipolar membrane electrodialyzer 6 to separate and recover the alkali and inorganic acid from the liquid to be treated. As the bipolar membrane electrodialysis device 6, for example, as shown in FIG. A three-chamber cell type bipolar membrane electrodialysis apparatus in which a plurality of are stacked can be preferably used. In the bipolar membrane electrodialyzer 6 of this embodiment, an anion exchange membrane 61 and a cation exchange membrane 62 form a demineralization chamber R1, and an acid chamber R2 is formed between the anion exchange membrane 61 and one bipolar membrane 63. and an alkali chamber R3 is formed between the cation exchange membrane 62 and the bipolar membrane 64 on the other side. An anode chamber R4 and a cathode chamber R5 are formed outside each of the bipolar films 63 and 64, and an anode 65 is disposed in the anode chamber R4 and a cathode 66 is disposed in the cathode chamber R5.

この電気透析工程S10では、脱塩室R1に被処理液を導入し、酸室R2及びアルカリ室R3にそれぞれ純水を導入することで、被処理液がリチウムと無機酸の陰イオン(本実施形態では硫酸イオン)とを含む場合、脱塩室R1においては、リチウムイオン(Li)は陽イオン交換膜62を通過し、硫酸イオン(SO 2-)は陰イオン交換膜61を通過する。一方、酸室R2及びアルカリ室R3においては、供給された純水がバイポーラ膜63,64において水素イオン(H)及び水酸化物イオン(OH)に解離され、酸室R2では水素イオン(H)が硫酸イオン(SO 2-)と結合して硫酸(HSO)が生成され、アルカリ室R3では水酸化物イオン(OH)がリチウムイオン(Li)と結合して水酸化リチウム(LiOH)が生成される。これにより、酸室R2から無機酸として硫酸(HSO)が、アルカリ室R3からアルカリとして水酸化リチウム(LiOH)が、それぞれ回収される。なお、酸室R2及びアルカリ室R3に導入される純水は、濃縮工程S8において被処理液を蒸発濃縮した際に発生する凝縮水を利用してもよい。 In this electrodialysis step S10, the liquid to be treated is introduced into the demineralization chamber R1, and pure water is introduced into the acid chamber R2 and the alkali chamber R3, respectively, so that the liquid to be treated is lithium and anions of inorganic acid (this embodiment in the form of sulfate ions), lithium ions (Li + ) pass through the cation exchange membrane 62 and sulfate ions (SO 4 2− ) pass through the anion exchange membrane 61 in the demineralization compartment R1. . On the other hand, in the acid chamber R2 and the alkali chamber R3, the supplied pure water is dissociated into hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ) in the bipolar membranes 63 and 64, and in the acid chamber R2 H + ) combine with sulfate ions (SO 4 2− ) to produce sulfuric acid (H 2 SO 4 ), and in the alkaline chamber R3, hydroxide ions (OH ) combine with lithium ions (Li + ). Lithium hydroxide (LiOH) is produced. As a result, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) as an inorganic acid is recovered from the acid chamber R2, and lithium hydroxide (LiOH) as an alkali is recovered from the alkali chamber R3. The pure water introduced into the acid chamber R2 and the alkali chamber R3 may be condensed water generated when the liquid to be treated is evaporated and concentrated in the concentration step S8.

脱塩室R1から排出される脱塩後の希薄な被処理液(脱塩液)は、特に限定されるわけではないが、少なくとも一部を蒸発濃縮装置4に供給して、濃縮工程S7において再び蒸発濃縮することが好ましい。 The desalted dilute liquid to be treated (demineralized liquid) discharged from the demineralization chamber R1 is not particularly limited, but at least part of it is supplied to the evaporative concentration device 4, and is concentrated in the concentration step S7. It is preferred to evaporate again.

また、酸室R2から回収した無機酸(本実施形態では硫酸)は、特に限定されるわけではないが、酸溶出槽1に供給して、酸溶出工程S1において廃リチウムイオン電池を浸出する無機酸として再利用することが好ましい。 In addition, the inorganic acid (sulfuric acid in this embodiment) recovered from the acid chamber R2 is not particularly limited, but is supplied to the acid elution tank 1, and the inorganic acid that leaches the waste lithium ion batteries in the acid elution step S1 is used. It is preferred to recycle as an acid.

また、アルカリ室R3から回収したアルカリ(本実施形態では水酸化リチウム)は、特に限定されるわけではないが、pH調整槽2,3に供給して、pH調整工程S3,S5において被処理液のpH調整のためのアルカリとして再利用することが好ましい。 Further, the alkali (lithium hydroxide in this embodiment) recovered from the alkali chamber R3 is not particularly limited, but is supplied to the pH adjustment tanks 2 and 3, and the liquid to be treated in the pH adjustment steps S3 and S5. It is preferable to reuse as an alkali for pH adjustment of.

上述した本実施形態のコバルト回収方法によれば、コバルト及び不純物金属が溶解した被処理液に対して、第1pH調整工程S3で被処理液から不純物金属を除去する際に、アルカリ濃度が1.0mol/L未満の希薄なアルカリの水溶液で被処理液のpH調整を行うことで、被処理液からコバルトが不純物金属とともに除去されることを抑制することができる。よって、第2pH調整工程S5に供給される被処理液中のコバルトの量を高く維持することができるので、第2pH調整工程S5においてコバルトを高回収率で回収することができる。 According to the method for recovering cobalt of the present embodiment described above, when the impurity metal is removed from the liquid to be treated in the first pH adjustment step S3 in which the cobalt and the impurity metal are dissolved, the alkali concentration is adjusted to 1.5. By adjusting the pH of the liquid to be treated with a dilute alkaline aqueous solution of less than 0 mol/L, it is possible to suppress removal of cobalt together with impurity metals from the liquid to be treated. Therefore, the amount of cobalt in the liquid to be treated supplied to the second pH adjustment step S5 can be maintained high, so that cobalt can be recovered at a high recovery rate in the second pH adjustment step S5.

また、本実施形態のコバルト回収方法によれば、第1pH調整工程S3においてアルカリ濃度が1.0mol/L未満の希薄なアルカリの水溶液を使用しているため、その後のリチウムを回収するための炭酸化工程S8に供給される被処理液の液量が多量となるが、炭酸化工程S8前に濃縮工程S7において被処理液を蒸発濃縮することで、被処理液の液量を減らして被処理液中のリチウム濃度を増加させている。よって、炭酸化工程S8において炭酸リチウムの回収率を良好に向上することができる。そのうえ、被処理液の蒸発濃縮に伴い、炭酸化工程S8に供給される被処理液の温度が高くなるので、炭酸リチウムの溶解度が低下して、炭酸リチウムの析出量を増やすことができる。 In addition, according to the cobalt recovery method of the present embodiment, since a dilute alkaline aqueous solution having an alkali concentration of less than 1.0 mol/L is used in the first pH adjustment step S3, carbonic acid is used to recover lithium thereafter. Although the amount of the liquid to be treated supplied to the carbonization step S8 is large, the amount of the liquid to be treated is reduced by evaporating and concentrating the liquid to be treated in the concentration step S7 prior to the carbonation step S8. It increases the lithium concentration in the liquid. Therefore, the recovery rate of lithium carbonate can be favorably improved in the carbonation step S8. Moreover, since the temperature of the liquid to be treated supplied to the carbonation step S8 increases as the liquid to be treated evaporates and concentrates, the solubility of lithium carbonate decreases and the amount of lithium carbonate deposited can be increased.

なお、第1pH調整工程S3で被処理液のpHを4~6に調整する際に、被処理液のpHが所定値となるまではアルカリ濃度が1.0mol/L以上のアルカリの水溶液を被処理液に添加し、被処理液のpHが所定値となった後、アルカリ濃度が1.0mol/L未満のアルカリの水溶液を被処理液に添加することで、pH調整に使用するアルカリの水溶液量を減らすことができる。 When adjusting the pH of the liquid to be treated to 4 to 6 in the first pH adjustment step S3, an aqueous alkali solution having an alkali concentration of 1.0 mol/L or more is applied until the pH of the liquid to be treated reaches a predetermined value. After the pH of the liquid to be treated reaches a predetermined value by adding to the liquid to be treated, an alkaline aqueous solution having an alkali concentration of less than 1.0 mol/L is added to the liquid to be treated, thereby adjusting the pH. You can reduce the amount.

また、本実施形態のコバルト回収方法によれば、電気透析工程S10において回収した無機酸及びアルカリを、それぞれ酸溶出工程S1及びpH調整工程S3,S5に循環させて再利用することで、各工程S1,S3,S5において使用する無機酸やアルカリの量を減らすことができる。 Further, according to the cobalt recovery method of the present embodiment, the inorganic acid and alkali recovered in the electrodialysis step S10 are circulated to the acid elution step S1 and the pH adjustment steps S3 and S5, respectively, for reuse. The amounts of inorganic acids and alkalis used in S1, S3 and S5 can be reduced.

以上、本発明のコバルト回収方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the cobalt recovery method of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態のコバルト回収方法では、電気透析工程S10で回収したアルカリを第1pH調整工程S3及び第2pH調整工程S5に供給しているが、いずれか一方にのみ供給するように構成してもよい。 For example, in the cobalt recovery method of the above embodiment, the alkali recovered in the electrodialysis step S10 is supplied to the first pH adjustment step S3 and the second pH adjustment step S5. good too.

また、上記実施形態のコバルト回収方法では、電気透析工程S10により水酸化リチウムを回収した後の希薄な被処理液(脱塩液)について、少なくとも一部を濃縮工程S7に供給しているが、これに代えて又はこれに加えて、電気透析工程S10に供給するように構成してもよい。 In addition, in the cobalt recovery method of the above embodiment, at least part of the dilute liquid to be treated (demineralized liquid) after lithium hydroxide has been recovered in the electrodialysis step S10 is supplied to the concentration step S7. Alternatively or additionally, it may be configured to supply to the electrodialysis step S10.

また、上記実施形態のコバルト回収方法では、炭酸化工程S8の前に濃縮工程S7を有しているが、濃縮工程S7は必ずしも有している必要はない。なお、この場合、電気透析工程S10により水酸化リチウムを回収した後の希薄な被処理液(脱塩液)について、少なくとも一部を炭酸化工程S8に供給するように構成することができる。 Moreover, although the cobalt recovery method of the above embodiment includes the concentration step S7 before the carbonation step S8, the concentration step S7 does not necessarily have to be included. In this case, at least part of the dilute liquid to be treated (demineralized liquid) from which lithium hydroxide has been recovered in the electrodialysis step S10 can be configured to be supplied to the carbonation step S8.

また、上記実施形態のコバルト回収方法において、電気透析工程S10に供給する被処理液に対して、被処理液中の2価以上の多価陽イオン(代表的には、カルシウムイオンやマグネシウムイオン)の不純物を除去するように構成してもよい。被処理液中にカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの多価陽イオンが存在していると、この多価陽イオンがバイポーラ膜電気透析装置6の陽イオン交換膜内で析出し、膜の性能低下を招くおそれがあるが、多価陽イオンを事前に被処理液中から除去することで、バイポーラ膜電気透析装置6における陽イオン交換膜への悪影響を防止することができる。この多価陽イオンの除去の具体的な構成は、特に限定されるものではなく、例えばキレート樹脂を充填したカラムに被処理液を通液可能な公知の多価陽イオン除去装置を例示することができる。キレート樹脂としては、カルシウムイオンやマグネシウムイオンを選択的に捕捉可能なものを使用することができ、例えば、イミノジ酢酸型、アミノリン酸型などを例示することができる。多価陽イオン除去装置としては、その他に、キレート剤を添加するものや、イオン交換樹脂を利用するものなどを挙げることができる。なお、被処理液から除去する不純物には、カルシウムやマグネシウムに加えて、シリカ(ケイ酸イオン)が含まれていてもよい。 Further, in the cobalt recovery method of the above-described embodiment, polyvalent cations having a valence of 2 or higher (typically, calcium ions and magnesium ions) are added to the liquid to be treated which is supplied to the electrodialysis step S10. may be configured to remove impurities of When polyvalent cations such as calcium ions and magnesium ions are present in the liquid to be treated, these polyvalent cations are precipitated in the cation exchange membrane of the bipolar membrane electrodialyzer 6, thereby reducing the performance of the membrane. Although there is a risk of causing this, by removing polyvalent cations from the liquid to be treated in advance, it is possible to prevent adverse effects on the cation exchange membranes in the bipolar membrane electrodialyzer 6 . The specific configuration for removing polyvalent cations is not particularly limited, and for example, a known polyvalent cation removal device capable of passing a liquid to be treated through a column filled with a chelating resin can be exemplified. can be done. As the chelate resin, those capable of selectively capturing calcium ions and magnesium ions can be used, and examples thereof include iminodiacetic acid type and aminophosphate type. Other polyvalent cation removers include those to which a chelating agent is added and those using ion exchange resins. Impurities to be removed from the liquid to be treated may contain silica (silicate ions) in addition to calcium and magnesium.

また、上記実施形態のコバルト回収方法において、図4及び図5に示すように、酸溶出工程S1前に、廃リチウムイオン電池を焙焼する焙焼工程S0をさらに有していてもよい。焙焼工程S0において、廃リチウムイオン電池を焙焼する方法については特に限定されるものではなく、公知の焙焼設備7を用いることができる。この実施形態では、焙焼設備7(焙焼工程S0)で発生した排気ガスを炭酸化槽6(炭酸化工程S8)に供給して、炭酸ガスとして被処理液に混合している。これにより、炭酸化工程S8において使用する炭酸ガスの量を減らすことができる。 In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, the cobalt recovery method of the above embodiment may further include a roasting step S0 for roasting the waste lithium ion batteries before the acid elution step S1. In the roasting step S0, the method of roasting the waste lithium ion batteries is not particularly limited, and a known roasting equipment 7 can be used. In this embodiment, exhaust gas generated in the roasting equipment 7 (roasting step S0) is supplied to the carbonation tank 6 (carbonation step S8) and mixed with the liquid to be treated as carbon dioxide gas. Thereby, the amount of carbon dioxide used in the carbonation step S8 can be reduced.

また、上記実施形態のコバルト回収方法において、濃縮工程S7以後の工程におけるリチウムの回収方法については、特に限定されるものではなく、例えば図6及び図7に示す方法であってもよい。なお、図6及び図7の実施形態において、コバルトの回収方法に関する酸溶出工程S1~固液分離工程S6までの手順については、第1pH調整工程S3及び第2pH調整工程S5で添加されるアルカリが水酸化リチウムではなく水酸化ナトリウムであることを除いて、上記実施形態と同じであるため、ここでは詳細な説明は省略する。 In the method for recovering cobalt according to the above embodiment, the method for recovering lithium in the steps subsequent to the concentration step S7 is not particularly limited, and may be, for example, the methods shown in FIGS. In the embodiments of FIGS. 6 and 7, regarding the procedure from the acid elution step S1 to the solid-liquid separation step S6 regarding the cobalt recovery method, the alkali added in the first pH adjustment step S3 and the second pH adjustment step S5 is Since it is the same as the above embodiment except that sodium hydroxide is used instead of lithium hydroxide, detailed description is omitted here.

図6及び図7の実施形態では、固液分離工程S6後のリチウム含有液(ろ液)に、リチウムの他、酸溶出工程S1及びpH調整工程S3,S5において添加された無機酸(本実施形態では硫酸)及びアルカリ(本実施形態では水酸化ナトリウム)によって無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム(NaSO))が溶解している場合において、該無機塩を炭酸化工程S11前に被処理液から除去することを特徴としている。 6 and 7, in the lithium-containing liquid (filtrate) after the solid-liquid separation step S6, in addition to lithium, the inorganic acid added in the acid elution step S1 and the pH adjustment steps S3 and S5 (this in the form of sulfuric acid) and an alkali (sodium hydroxide in this embodiment), in the case where an inorganic salt (sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) in this embodiment) is dissolved, the inorganic salt is dissolved before the carbonation step S11. It is characterized in that it is removed from the liquid to be treated.

具体的に、固液分離工程S6後の不純物除去工程S7において、固液分離工程S6後の被処理液に含まれるカルシウム及び/又はマグネシウムを少なくとも除去する。被処理液に不純物として含まれるカルシウムやマグネシウムを除去することにより、後述する濃縮工程S8において、蒸発濃縮装置5の熱交換器の伝熱面にスケールが発生して付着することを抑制することができ、熱交換効率を高く維持することができる。また、被処理液にカルシウムやマグネシウムが含まれていると、後述する電気透析工程S14において、無機溶液中に含まれるカルシウムやマグネシウムの多価陽イオンがバイポーラ膜電気透析装置9の陽イオン交換膜内で析出し、膜の性能低下を招くおそれがある。そのため、予め被処理液からカルシウムやマグネシウムを除去することにより、バイポーラ膜電気透析装置9の陽イオン交換膜への悪影響を防止することができ、電気透析の性能を高く維持することができる。 Specifically, in the impurity removal step S7 after the solid-liquid separation step S6, at least calcium and/or magnesium contained in the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S6 is removed. By removing calcium and magnesium contained as impurities in the liquid to be treated, it is possible to suppress the generation and adhesion of scale to the heat transfer surface of the heat exchanger of the evaporative concentration device 5 in the concentration step S8 described later. It is possible to maintain high heat exchange efficiency. Further, if calcium or magnesium is contained in the liquid to be treated, polyvalent cations of calcium or magnesium contained in the inorganic solution are transferred to the cation exchange membrane of the bipolar membrane electrodialyzer 9 in the electrodialysis step S14 described later. There is a possibility that it will precipitate inside and cause a deterioration in the performance of the film. Therefore, by removing calcium and magnesium from the liquid to be treated in advance, it is possible to prevent adverse effects on the cation exchange membranes of the bipolar membrane electrodialyzer 9 and maintain high electrodialysis performance.

不純物除去工程S7において、被処理液からカルシウムやマグネシウムを除去する方法については特に限定されるものではなく、上述したような多価陽イオン除去装置4を用いることができる。なお、不純物除去工程S7で被処理液から除去する不純物には、カルシウムやマグネシウムに加えて、シリカ(ケイ酸イオン)が含まれていてもよい。 In the impurity removing step S7, the method for removing calcium and magnesium from the liquid to be treated is not particularly limited, and the polyvalent cation removing device 4 as described above can be used. The impurities removed from the liquid to be treated in the impurity removing step S7 may contain silica (silicate ions) in addition to calcium and magnesium.

次の濃縮工程S8では、不純物除去工程S7後の被処理液を蒸発濃縮する。これにより、被処理液の液量が減少し、被処理液中のリチウム濃度が増加する。よって、後述する炭酸化工程S12において炭酸リチウムの回収率を向上することができる。 In the next concentration step S8, the liquid to be treated after the impurity removal step S7 is evaporated and concentrated. As a result, the amount of the liquid to be treated decreases, and the concentration of lithium in the liquid to be treated increases. Therefore, the recovery rate of lithium carbonate can be improved in the carbonation step S12, which will be described later.

なお、この濃縮工程S8では、濃縮後の被処理液にリチウムが例えば硫酸リチウムなどのリチウム塩の結晶として析出しない程度の濃度まで被処理液を濃縮することが好ましい。これにより、濃縮後の被処理液におけるリチウムの濃度を高くすることができ、後述する炭酸化工程S11において炭酸リチウムの回収率を向上することができる。 In this concentration step S8, it is preferable to concentrate the liquid to be processed to a concentration such that lithium does not precipitate as crystals of a lithium salt such as lithium sulfate in the liquid to be processed after concentration. As a result, the concentration of lithium in the liquid to be treated after concentration can be increased, and the recovery rate of lithium carbonate in the carbonation step S11, which will be described later, can be improved.

濃縮工程S8において、被処理液を蒸発濃縮する方法については特に限定されるものではなく、例えば蒸発濃縮装置5を用いることができる。蒸発濃縮装置5については、上記実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。 In the concentration step S8, the method of evaporating and concentrating the liquid to be treated is not particularly limited, and for example, the evaporative concentration device 5 can be used. Since the evaporative concentration device 5 is similar to that of the above embodiment, detailed description thereof is omitted here.

次の晶析工程S9では、濃縮工程S8後の被処理液を冷却晶析する。この晶析工程S9においては、蒸発濃縮後の被処理液の温度を低下させて、被処理液に含まれる無機塩が結晶化するまで溶解度を下げることで、被処理液中の無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム)の濃度を減少させることができる。そのため、後述する炭酸化工程S11において炭酸リチウムを回収する際に、炭酸リチウムの純度を高めることができる。 In the next crystallization step S9, the liquid to be treated after the concentration step S8 is cooled and crystallized. In the crystallization step S9, the temperature of the liquid to be treated after evaporative concentration is lowered to lower the solubility until the inorganic salt contained in the liquid to be treated is crystallized. In embodiments, the concentration of sodium sulfate) can be reduced. Therefore, the purity of lithium carbonate can be increased when recovering lithium carbonate in the carbonation step S11, which will be described later.

晶析工程S9において、被処理液を冷却晶析する方法については特に限定されるものではなく、例えば冷却晶析装置6を用いることができる。冷却晶析装置6は、供給された被処理液を晶析槽内で冷却して、目的とする無機塩の結晶を析出させるものである。冷却晶析装置6としては、例えばジャケットや内部コイルによる冷却方式の晶析装置、外部循環冷却式の晶析装置などの公知の冷却晶析装置を用いることができ、特に限定されない。 In the crystallization step S9, the method of cooling and crystallizing the liquid to be treated is not particularly limited, and for example, the cooling crystallizer 6 can be used. The cooling crystallizer 6 cools the supplied liquid to be treated in the crystallization tank to precipitate crystals of the desired inorganic salt. As the cooling crystallizer 6, for example, a known cooling crystallizer such as a cooling type crystallizer using a jacket or an internal coil, or an external circulation cooling type crystallizer can be used, and is not particularly limited.

晶析工程S9においては、無機塩によって飽和溶解度や溶解度の温度依存性が異なることを利用して、目的の無機塩の結晶のみを析出させる。本実施形態においては、硫酸リチウムなどのリチウム塩の溶解度の温度依存性が、硫酸ナトリウムなどのリチウム塩以外の無機塩のそれに比べて小さいことを利用している。すなわち、供給濃度におけるリチウム塩の析出温度以上であってリチウム塩以外の無機塩の析出温度以下に冷却することによってリチウム塩以外の無機塩を結晶として析出させる。具体的に硫酸ナトリウムの結晶を析出させるための冷却温度としては、30℃以下、好ましくは5℃以上20℃以下である。このとき、硫酸ナトリウムは、硫酸ナトリウム十水和物(NaSO・10HO)の形で析出する。 In the crystallization step S9, only crystals of the target inorganic salt are precipitated by utilizing the fact that the saturation solubility and the temperature dependence of the solubility differ depending on the inorganic salt. This embodiment utilizes the fact that temperature dependence of the solubility of lithium salts such as lithium sulfate is smaller than that of inorganic salts other than lithium salts such as sodium sulfate. That is, the inorganic salt other than the lithium salt is precipitated as crystals by cooling to a temperature equal to or higher than the precipitation temperature of the lithium salt at the supply concentration and equal to or lower than the precipitation temperature of the inorganic salt other than the lithium salt. Specifically, the cooling temperature for precipitating sodium sulfate crystals is 30°C or lower, preferably 5°C or higher and 20°C or lower. At this time, sodium sulfate precipitates in the form of sodium sulfate decahydrate ( Na2SO4.10H2O ).

次の固液分離工程S10では、晶析工程S9後の被処理液をろ過することにより、被処理液から無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム)の結晶を含む析出物を分離する。 In the next solid-liquid separation step S10, the liquid to be treated after the crystallization step S9 is filtered to separate precipitates containing crystals of an inorganic salt (sodium sulfate in this embodiment) from the liquid to be treated.

次の炭酸化工程S11では、上述した無機塩の結晶を含む析出物が分離された後の被処理液に炭酸ガスを混合する及び/又は水溶性の炭酸塩を添加することにより、被処理液中のリチウムを炭酸リチウムの結晶として析出、沈殿させる。これにより、被処理液中のリチウムを炭酸リチウムとして回収することができる。炭酸塩としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、炭酸カリウムなどを用いることができる。 In the subsequent carbonation step S11, carbon dioxide gas is mixed with the liquid to be treated and/or a water-soluble carbonate is added to the liquid to be treated from which the precipitates containing crystals of the inorganic salt have been separated. Lithium inside precipitates and precipitates as lithium carbonate crystals. Thereby, lithium in the liquid to be treated can be recovered as lithium carbonate. Examples of carbonates that can be used include sodium carbonate, ammonium carbonate, and potassium carbonate.

この炭酸化工程S11においては、被処理液に炭酸ガスを混合することにより炭酸リチウムの結晶を析出、沈殿させることが好ましい。このように、炭酸化工程S11において、例えばナトリウムなどのアルカリ金属を含まない材料を用いることにより、析出する炭酸リチウムの結晶にリチウム以外のアルカリ金属が混入することを抑制することができる。よって、純度の高い炭酸リチウムを回収することができる。 In the carbonation step S11, it is preferable to deposit and precipitate crystals of lithium carbonate by mixing carbon dioxide gas with the liquid to be treated. In this manner, by using a material that does not contain an alkali metal such as sodium in the carbonation step S11, it is possible to suppress contamination of the precipitated lithium carbonate crystals with an alkali metal other than lithium. Therefore, lithium carbonate with high purity can be recovered.

ただし、炭酸ガスの混合を続けると被処理液のpHが下がるため、炭酸リチウムの析出量が減少する場合がある。そのため、被処理液のpHが7以下になる前に炭酸ガスの混合を止めることが好ましい。また、被処理液にアルカリを添加することで、pHが下がらないようにしてもよい。その際には、アルカリ添加によりpHを9以上に維持することが好ましい。添加するアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどを用いることができる。 However, if the mixing of carbon dioxide gas is continued, the pH of the liquid to be treated decreases, so the amount of lithium carbonate precipitated may decrease. Therefore, it is preferable to stop mixing the carbon dioxide gas before the pH of the liquid to be treated becomes 7 or less. Further, the pH may be prevented from lowering by adding an alkali to the liquid to be treated. In that case, it is preferable to maintain the pH at 9 or more by adding an alkali. As the alkali to be added, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, or the like can be used.

炭酸化工程S11において、被処理液に炭酸ガスを混合する方法については特に限定されるものではなく、上記実施形態と同様に通常行われている方法を用いることができる。 In the carbonation step S11, the method of mixing carbon dioxide gas with the liquid to be treated is not particularly limited, and a commonly used method can be used as in the above embodiment.

なお、炭酸リチウムの溶解度は温度が高くなるほど低くなるため、炭酸化工程S11においては、被処理液を加温することが好ましい。これにより、被処理液中のリチウムと炭酸ガスとの反応で生じる炭酸リチウムの溶解度が低下するので、炭酸リチウムの結晶の析出量を増やすことができる。また、被処理液を加温することで、被処理液に残存する無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム)の溶解度が上がり、無機塩の結晶化を抑制することができる。よって、炭酸リチウムの結晶とともに無機塩の結晶が析出することを抑制できるので、炭酸化工程において炭酸リチウムを回収する際に、炭酸リチウムの純度を高めることができる。 Since the solubility of lithium carbonate decreases as the temperature increases, it is preferable to heat the liquid to be treated in the carbonation step S11. As a result, the solubility of lithium carbonate generated by the reaction between lithium and carbon dioxide gas in the liquid to be treated is lowered, so that the amount of lithium carbonate crystals deposited can be increased. Further, by heating the liquid to be treated, the solubility of the inorganic salt (sodium sulfate in this embodiment) remaining in the liquid to be treated increases, and crystallization of the inorganic salt can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the precipitation of the crystals of the inorganic salt together with the crystals of the lithium carbonate, so that the purity of the lithium carbonate can be increased when recovering the lithium carbonate in the carbonation step.

次の固液分離工程S12では、炭酸化工程S11後の被処理液をろ過することにより、リチウム含有液から炭酸リチウムの結晶を含む析出物を分離する。固液分離工程S12においては、リチウム含有液から分離した析出物を水などで洗浄することで、不純物を除去し、炭酸リチウムの純度を上げることができる。この析出物の洗浄に用いる水は、特に限定されるものではないが、濃縮工程S8において被処理液を蒸発濃縮した際に発生する凝縮水を利用することが好ましく、これにより、凝縮水の有効利用が可能である。 In the next solid-liquid separation step S12, the liquid to be treated after the carbonation step S11 is filtered to separate precipitates containing crystals of lithium carbonate from the lithium-containing liquid. In the solid-liquid separation step S12, the precipitate separated from the lithium-containing liquid is washed with water or the like to remove impurities and increase the purity of lithium carbonate. The water used for washing the precipitate is not particularly limited, but it is preferable to use the condensed water generated when the liquid to be treated is evaporated and concentrated in the concentration step S8. Available.

固液分離工程S12後の被処理液(ろ液)は、特に限定されるわけではないが、不純物が含まれているため、一部はブロー液として排出するが、一部は再度系内に循環することが好ましい。これにより被処理液中に残存するリチウムを回収できるため、リチウムを高回収率で回収することができる。なお、上述した炭酸リチウムの結晶を含む析出物を洗浄した後の洗浄廃液についても固液分離工程S12後の被処理液とともに、再度系内に循環することが好ましい。 The liquid to be treated (filtrate) after the solid-liquid separation step S12 is not particularly limited, but because it contains impurities, part of it is discharged as a blow liquid, but part of it is reintroduced into the system. Circulation is preferred. As a result, lithium remaining in the liquid to be treated can be recovered, so that lithium can be recovered at a high recovery rate. It is preferable that the washing waste liquid after washing the precipitate containing the crystals of lithium carbonate is also circulated again in the system together with the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12.

固液分離工程S12後の被処理液を再度系内に循環する際には、蒸発濃縮装置5に供給して濃縮工程S8で蒸発濃縮してもよいが、好ましくは、第1pH調整槽2及び/又は第2pH調整槽3に供給する。固液分離工程S12後の被処理液はアルカリ性のため、pH調整工程S3,S5で添加するアルカリとして利用できる。さらには、固液分離工程S12後の被処理液が炭酸イオン(CO -)を多く含んでいると、濃縮工程S8において蒸発濃縮される際に蒸発濃縮装置5の熱交換器の伝熱面に炭酸塩の結晶が析出する。そこで、固液分離工程S2,S4後のろ液は酸性であることから、固液分離工程S12後の被処理液を該ろ液で中和して炭酸イオンを炭酸ガスとして該被処理液から抜くことで、濃縮工程S8において蒸発濃縮装置5の熱交換器の伝熱面に炭酸塩の結晶が析出することを防止することができる。 When the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 is circulated in the system again, it may be supplied to the evaporative concentration device 5 and evaporated and concentrated in the concentration step S8, but preferably, the first pH adjustment tank 2 and / Or supplied to the second pH adjustment tank 3 . Since the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 is alkaline, it can be used as an alkali to be added in the pH adjustment steps S3 and S5. Furthermore, if the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 contains a large amount of carbonate ions (CO 3 2 − ), the heat transfer of the heat exchanger of the evaporative concentration device 5 during evaporation and concentration in the concentration step S8 Carbonate crystals precipitate on the surface. Therefore, since the filtrate after the solid-liquid separation steps S2 and S4 is acidic, the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 is neutralized with the filtrate to convert carbonate ions into carbon dioxide gas from the liquid to be treated. By extracting, it is possible to prevent carbonate crystals from depositing on the heat transfer surface of the heat exchanger of the evaporative concentration device 5 in the concentration step S8.

一方で、固液分離工程S10(冷却晶析装置6)において被処理液から分離された析出物に含まれる無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム)の結晶は、溶解工程S13(溶解槽8)に供給される。溶解工程S13では、溶解槽8内で無機塩の結晶を所望の濃度となるように例えば水を用いて溶解して、無機塩溶液を生成する。このときの温度は、特に限定されるものではなく、無機塩の結晶を溶解できる温度であればよい。また、無機塩の溶解に用いる水は、特に限定されるものではないが、濃縮工程S8において被処理液を蒸発濃縮した際に発生する凝縮水を利用することが好ましく、これにより、凝縮水の有効利用が可能である。生成された無機塩溶液は、バイポーラ膜電気透析装置9に供給される。 On the other hand, the crystals of the inorganic salt (sodium sulfate in this embodiment) contained in the precipitate separated from the liquid to be treated in the solid-liquid separation step S10 (cooling crystallizer 6) are dissolved in the dissolution step S13 (dissolution tank 8). supplied to In the dissolving step S13, the inorganic salt crystals are dissolved in the dissolving tank 8 to a desired concentration using, for example, water to produce an inorganic salt solution. The temperature at this time is not particularly limited as long as it can dissolve the crystals of the inorganic salt. The water used for dissolving the inorganic salt is not particularly limited, but it is preferable to use the condensed water generated when the liquid to be treated is evaporated and concentrated in the concentration step S8. Effective use is possible. The produced inorganic salt solution is supplied to the bipolar membrane electrodialyzer 9 .

次の電気透析工程S14では、バイポーラ膜電気透析装置9により、溶解工程S13後の無機塩溶液からアルカリ及び無機酸を分離して回収する。バイポーラ膜電気透析装置9については、上記実施形態と同様であり、ここでは詳細な説明は省略する。 In the next electrodialysis step S14, the bipolar membrane electrodialysis device 9 separates and recovers the alkali and the inorganic acid from the inorganic salt solution after the dissolving step S13. The bipolar membrane electrodialyzer 9 is the same as in the above embodiment, and detailed description is omitted here.

この電気透析工程S14では、脱塩室R1に無機塩溶液を導入し、酸室R2及びアルカリ室R3にそれぞれ純水を導入する。これにより、無機塩溶液が例えば硫酸ナトリウムを含んでいる場合には、図8に示すように、脱塩室R1においては、ナトリウムイオン(Na)は陽イオン交換膜92を通過し、硫酸イオン(SO 2-)は陰イオン交換膜91を通過する。一方、酸室R2及びアルカリ室R3においては、供給された純水がバイポーラ膜93,94において水素イオン(H)及び水酸化物イオン(OH)に解離され、酸室R2では水素イオン(H)が硫酸イオン(SO 2-)と結合して硫酸(HSO)が生成され、アルカリ室R3では水酸化物イオン(OH)がナトリウムイオン(Na)と結合して水酸化ナトリウム(NaOH)が生成される。これにより、酸室R2から無機酸として硫酸(HSO)が、アルカリ室R3からアルカリとして水酸化ナトリウム(NaOH)が、それぞれ回収される。 In this electrodialysis step S14, an inorganic salt solution is introduced into the demineralization chamber R1, and pure water is introduced into each of the acid chamber R2 and the alkali chamber R3. As a result, when the inorganic salt solution contains, for example, sodium sulfate, sodium ions (Na + ) pass through the cation exchange membrane 92 in the demineralization chamber R1 as shown in FIG. (SO 4 2− ) passes through the anion exchange membrane 91 . On the other hand, in the acid chamber R2 and the alkali chamber R3, the supplied pure water is dissociated into hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ) in the bipolar membranes 93 and 94, and in the acid chamber R2 H + ) combine with sulfate ions (SO 4 2− ) to produce sulfuric acid (H 2 SO 4 ), and in the alkaline chamber R3, hydroxide ions (OH ) combine with sodium ions (Na + ). Sodium hydroxide (NaOH) is produced. As a result, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) as an inorganic acid is recovered from the acid chamber R2, and sodium hydroxide (NaOH) as an alkali is recovered from the alkali chamber R3.

脱塩室R1から排出される脱塩後の希薄な無機塩溶液(脱塩液)は、特に限定されるわけではないが、リチウムをわずかに含んでいるため、蒸発濃縮装置5に供給して、濃縮工程S8において再び蒸発濃縮することが好ましい。 The desalted dilute inorganic salt solution (desalted solution) discharged from the desalting chamber R1 is not particularly limited, but contains a small amount of lithium, so it is supplied to the evaporative concentration device 5. , it is preferable to evaporate and concentrate again in the concentration step S8.

また、酸室R2から回収した無機酸(本実施形態では硫酸)は、特に限定されるわけではないが、酸溶出槽1に供給して、酸溶出工程S1において廃リチウムイオン電池を浸出する無機酸として再利用することが好ましい。さらに、多価陽イオン除去装置4に供給して、不純物処理工程S7で用いるキレート樹脂又はイオン交換樹脂の再生液として再利用することが好ましい。 In addition, the inorganic acid (sulfuric acid in this embodiment) recovered from the acid chamber R2 is not particularly limited, but is supplied to the acid elution tank 1, and the inorganic acid that leaches the waste lithium ion batteries in the acid elution step S1 is used. It is preferred to recycle as an acid. Furthermore, it is preferable to supply the polyvalent cation removal device 4 and reuse it as a regeneration liquid for the chelate resin or ion exchange resin used in the impurity treatment step S7.

また、アルカリ室R3から回収したアルカリ(本実施形態では水酸化ナトリウム)は、特に限定されるわけではないが、pH調整槽2,3に供給して、pH調整工程S3,S5においてリチウム含有液のpH調整のためのアルカリとして再利用することが好ましい。さらに、多価陽イオン除去装置4に供給して、不純物処理工程S7で用いるキレート樹脂又はイオン交換樹脂の再生液として再利用することが好ましい。 In addition, the alkali (sodium hydroxide in this embodiment) recovered from the alkali chamber R3 is not particularly limited, but is supplied to the pH adjustment tanks 2 and 3 and used in the pH adjustment steps S3 and S5 for the lithium-containing liquid. It is preferable to reuse as an alkali for pH adjustment of. Furthermore, it is preferable to supply the polyvalent cation removal device 4 and reuse it as a regeneration liquid for the chelate resin or ion exchange resin used in the impurity treatment step S7.

図6及び図7の実施形態によれば、炭酸化工程S11前に濃縮工程S8において被処理液を蒸発濃縮することで、被処理液の液量を減らして被処理液中のリチウム濃度を増加させている。よって、炭酸化工程S11において炭酸リチウムの結晶の回収率を良好に向上することができる。 According to the embodiments of FIGS. 6 and 7, by evaporating and concentrating the liquid to be treated in the concentration step S8 before the carbonation step S11, the amount of the liquid to be treated is reduced and the concentration of lithium in the liquid to be treated is increased. I am letting Therefore, the recovery rate of lithium carbonate crystals can be favorably improved in the carbonation step S11.

また、また、濃縮工程S8後の晶析工程S9において、被処理液を冷却晶析することで、蒸発濃縮後の被処理液の温度を下げて被処理液に含まれる無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム)が結晶化するまで溶解度を下げているため、被処理液中の無機塩の濃度を減少することができる。そのうえ、炭酸化工程S11においては、炭酸リチウムの溶解度を下げる目的で被処理液の温度を上げるため、被処理液に残存する無機塩の溶解度が上がり、無機塩の結晶化を抑制することができる。よって、炭酸化工程S11において炭酸リチウムを回収する際に、炭酸リチウムの純度を高めることができる。 Further, in the crystallization step S9 after the concentration step S8, the liquid to be treated is cooled and crystallized to lower the temperature of the liquid to be treated after evaporative concentration, thereby reducing the inorganic salt contained in the liquid to be treated (this embodiment). Sodium sulfate) is reduced in solubility until it crystallizes, so the concentration of the inorganic salt in the liquid to be treated can be reduced. Moreover, in the carbonation step S11, the temperature of the liquid to be treated is raised for the purpose of lowering the solubility of lithium carbonate, so that the solubility of the inorganic salt remaining in the liquid to be treated increases, and crystallization of the inorganic salt can be suppressed. . Therefore, when recovering lithium carbonate in the carbonation step S11, the purity of lithium carbonate can be increased.

また、図6及び図7の実施形態によれば、炭酸化工程S11において炭酸リチウムの結晶を回収後の被処理液を廃棄することなく、系内に循環させて被処理液中に残存するリチウムを回収している。よって、リチウムを高回収率で回収することができる。 Further, according to the embodiments of FIGS. 6 and 7, lithium remaining in the liquid to be treated is circulated in the system without discarding the liquid to be treated after recovering the lithium carbonate crystals in the carbonation step S11. are collected. Therefore, lithium can be recovered at a high recovery rate.

また、図6及び図7の実施形態によれば、固液分離工程S10において被処理液から分離された析出物に含まれる無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム)の結晶を溶解工程S13で溶解して無機塩溶液とした後、電気透析工程S14においてバイポーラ膜電気透析を行うことで、無機塩溶液から無機酸及びアルカリを回収するとともに、脱塩後の希薄な無機塩溶液を濃縮工程S8において蒸発濃縮した後、炭酸化工程S11において希薄な無機塩溶液に含まれるリチウムを回収している。よって、リチウムを高回収率で回収することができる。さらに、電気透析工程S14において回収した無機酸及びアルカリを、酸溶出工程S1、pH調整工程S3,S5、不純物除去工程S7に循環させて再利用することで、各工程S1,S3,S5,S7において使用する無機酸やアルカリの量を減らすことができる。 Further, according to the embodiments of FIGS. 6 and 7, the crystals of the inorganic salt (sodium sulfate in this embodiment) contained in the precipitate separated from the liquid to be treated in the solid-liquid separation step S10 are dissolved in the dissolution step S13. After obtaining an inorganic salt solution, the inorganic salt solution is subjected to bipolar membrane electrodialysis in the electrodialysis step S14 to recover the inorganic acid and alkali from the inorganic salt solution, and the dilute inorganic salt solution after desalting is concentrated in the concentration step S8. After evaporating and concentrating, lithium contained in the dilute inorganic salt solution is recovered in the carbonation step S11. Therefore, lithium can be recovered at a high recovery rate. Furthermore, by circulating and reusing the inorganic acid and alkali recovered in the electrodialysis step S14 in the acid elution step S1, pH adjustment steps S3 and S5, and impurity removal step S7, each step S1, S3, S5, and S7 can reduce the amount of inorganic acid or alkali used in

また、図6及び図7の実施形態によれば、不純物除去工程S7において被処理液に含まれるカルシウムやマグネシウムを除去している。これにより、炭酸化工程S11後の固液分離工程S12により得られるろ液中の不純物の量が減ることで、固液分離工程S12後の被処理液の多くを再度系内に循環することができる。よって、固液分離工程S12後の被処理液中に残存するリチウムをより多く回収できるため、リチウムを高回収率で回収することができる。さらに、電気透析工程S14において電気透析される無機溶液中の不純物の量も減るので、バイポーラ電気透析装置9の陽イオン交換膜が破壊されることを防止でき、バイポーラ膜の性能を高く維持することができる。 Further, according to the embodiments of FIGS. 6 and 7, calcium and magnesium contained in the liquid to be treated are removed in the impurity removing step S7. As a result, the amount of impurities in the filtrate obtained in the solid-liquid separation step S12 after the carbonation step S11 is reduced, so that most of the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 can be circulated into the system again. can. Therefore, since more lithium remaining in the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 can be recovered, lithium can be recovered at a high recovery rate. Furthermore, since the amount of impurities in the inorganic solution electrodialyzed in the electrodialysis step S14 is also reduced, it is possible to prevent the cation exchange membrane of the bipolar electrodialysis device 9 from being destroyed, and maintain high performance of the bipolar membrane. can be done.

また、図6及び図7の実施形態によれば、濃縮工程S8で発生する凝縮水を各種の処理に用いているので、凝縮水を有効利用することができる。さらに、凝縮水を用いて各固液分離工程S4,S6,S10,S12により得られた結晶を洗浄することにより、各結晶の回収率を良好に向上することができる。 Further, according to the embodiments of FIGS. 6 and 7, the condensed water generated in the concentration step S8 is used for various treatments, so the condensed water can be effectively used. Furthermore, by washing the crystals obtained in the solid-liquid separation steps S4, S6, S10, and S12 using condensed water, the recovery rate of each crystal can be improved.

なお、図6及び図7の実施形態では、濃縮工程S8前の被処理液に対してカルシウム及び/又はマグネシウムを少なくとも除去する不純物除去工程S7を行っているが、これに代えて又はこれに加えて、電気透析工程S14前の無機塩溶液に対して同様にカルシウム及び/又はマグネシウムを少なくとも除去する不純物除去工程を行ってもよい。 In the embodiments of FIGS. 6 and 7, the impurity removal step S7 is performed to remove at least calcium and/or magnesium from the liquid to be treated before the concentration step S8. Similarly, the inorganic salt solution before the electrodialysis step S14 may be subjected to an impurity removal step for removing at least calcium and/or magnesium.

また、図6及び図7の実施形態では、電気透析工程S14で回収したアルカリを第1pH調整工程S3及び第2pH調整工程S5に供給しているが、いずれか一方にのみ供給するように構成してもよい。 Further, in the embodiments of FIGS. 6 and 7, the alkali recovered in the electrodialysis step S14 is supplied to the first pH adjustment step S3 and the second pH adjustment step S5. may

また、図6及び図7の実施形態において、図9及び図10に示すように、溶解工程S13後で電気透析工程S14前に、無機塩溶液に含まれる例えばシリカなどの不純物を除去するための処理工程を行ってもよい。この処理工程は、不純物除去工程S7に代えて又は不純物除去工程S7に加えて行うことができる。 6 and 7, as shown in FIGS. 9 and 10, after the dissolving step S13 and before the electrodialysis step S14, a Processing steps may be performed. This treatment step can be performed instead of the impurity removal step S7 or in addition to the impurity removal step S7.

具体的には、まず、再結晶工程S13-1において無機塩溶液に含まれる無機塩(本実施形態では硫酸ナトリウム)を再結晶させる。無機塩溶液に含まれる無機塩を再結晶させる方法については特に限定されるものではなく、例えば上述した晶析工程S9の冷却晶析装置6と同様の冷却晶析装置10による冷却晶析を用いることができる。つまり、無機塩とシリカとで飽和溶解度や溶解度の温度依存性が異なることを利用して無機塩の結晶のみを析出させることができ、供給濃度におけるシリカの析出温度以上であって無機塩の析出温度以下に冷却することによって無機塩の結晶を析出させる。このとき、硫酸ナトリウムは、硫酸ナトリウム十水和物(NaSO・10HO)の形で析出する。なお、無機塩溶液は、事前に無機塩の晶析に適した無機塩の濃度まで濃縮してもよい。本実施形態では、再結晶工程S13-1において冷却晶析装置10を使用しているが、純度の高い結晶が析出される晶析方法であればよく、例えば蒸発晶析装置などを用いることもできる。 Specifically, first, the inorganic salt (in this embodiment, sodium sulfate) contained in the inorganic salt solution is recrystallized in the recrystallization step S13-1. The method for recrystallizing the inorganic salt contained in the inorganic salt solution is not particularly limited. For example, cooling crystallization by a cooling crystallizer 10 similar to the cooling crystallizer 6 in the crystallization step S9 described above is used. be able to. In other words, it is possible to precipitate only inorganic salt crystals by utilizing the fact that inorganic salts and silica have different saturation solubility and temperature dependence of solubility. Crystals of the inorganic salt are precipitated by cooling below the temperature. At this time, sodium sulfate precipitates in the form of sodium sulfate decahydrate ( Na2SO4.10H2O ). In addition, the inorganic salt solution may be concentrated in advance to an inorganic salt concentration suitable for crystallization of the inorganic salt. In the present embodiment, the cooling crystallizer 10 is used in the recrystallization step S13-1, but any crystallization method that deposits crystals with high purity may be used. For example, an evaporative crystallizer or the like may be used. can.

無機塩の結晶を再析出させた後、固液分離工程S13-2において無機塩の結晶を含む水溶液から該無機塩の結晶を分離し、再結晶処理した無機塩の結晶を回収する。固液分離する方法としては、例えば、加圧ろ過(フィルタープレス)、真空ろ過、遠心ろ過などの各種ろ過装置や、デカンター型のような遠心分離装置など公知の装置を用いることができる。 After reprecipitating the inorganic salt crystals, the inorganic salt crystals are separated from the aqueous solution containing the inorganic salt crystals in the solid-liquid separation step S13-2, and the recrystallized inorganic salt crystals are recovered. As a method for solid-liquid separation, for example, known devices such as various filtration devices such as pressure filtration (filter press), vacuum filtration, and centrifugal filtration, and centrifugal separators such as a decanter type can be used.

そして、再溶解工程S13-3において、回収した無機塩の結晶を再溶解槽11内で所望の濃度となるように例えば水を用いて溶解して、無機塩溶液を再度生成する。このときの温度は、特に限定されるものではなく、無機塩の結晶を溶解できる温度であればよい。また、無機塩の溶解に用いる水は、特に限定されるものではないが、濃縮工程S8において被処理液を蒸発濃縮した際に発生する凝縮水を利用することが好ましく、これにより、凝縮水の有効利用が可能である。再度生成された無機塩溶液は、バイポーラ膜電気透析装置9に供給される。なお、再結晶工程S13-1~再溶解工程S13-3で無機塩溶液から除去される不純物には、シリカに加えて、カルシウム及び/又はマグネシウムが含まれていてもよい。 Then, in the re-dissolving step S13-3, the collected inorganic salt crystals are dissolved in the re-dissolving tank 11 to a desired concentration using, for example, water to generate an inorganic salt solution again. The temperature at this time is not particularly limited as long as it can dissolve the crystals of the inorganic salt. The water used for dissolving the inorganic salt is not particularly limited, but it is preferable to use the condensed water generated when the liquid to be treated is evaporated and concentrated in the concentration step S8. Effective use is possible. The regenerated inorganic salt solution is supplied to the bipolar membrane electrodialyzer 9 . The impurities removed from the inorganic salt solution in the recrystallization step S13-1 to the redissolving step S13-3 may contain calcium and/or magnesium in addition to silica.

図9及び図10の実施形態では、電気透析工程S14前に無機塩溶液に含まれるシリカを除去している。これにより、電気透析工程S14において電気透析される無機溶液中の不純物の量も減るので、バイポーラ膜の性能を高く維持することができる。さらに、電気透析工程S14後の希薄な無機塩溶液(脱塩液)を蒸発濃縮装置5に供給して濃縮工程S8において再び蒸発濃縮するにあたり、脱塩液の不純物の量が減っていることで、濃縮工程S8において、蒸発濃縮装置5の熱交換器の伝熱面にスケールが発生して付着することを抑制することができる。そのうえ、炭酸化工程S11後の固液分離工程S12により得られるろ液中の不純物の量が減ることで、固液分離工程S12後の被処理液の多くを再度系内に循環することができる。よって、固液分離工程S12後の被処理液中に残存するリチウムをより多く回収できるため、リチウムを高回収率で回収することができる。 In the embodiments of FIGS. 9 and 10, silica contained in the inorganic salt solution is removed before the electrodialysis step S14. As a result, the amount of impurities in the inorganic solution to be electrodialyzed in the electrodialysis step S14 is also reduced, so that high performance of the bipolar membrane can be maintained. Furthermore, when the dilute inorganic salt solution (demineralized liquid) after the electrodialysis step S14 is supplied to the evaporative concentration device 5 and evaporatively concentrated again in the concentration step S8, the amount of impurities in the demineralized liquid is reduced. , in the concentration step S8, the generation and adhesion of scale to the heat transfer surface of the heat exchanger of the evaporative concentration device 5 can be suppressed. In addition, since the amount of impurities in the filtrate obtained in the solid-liquid separation step S12 after the carbonation step S11 is reduced, most of the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 can be circulated into the system again. . Therefore, since more lithium remaining in the liquid to be treated after the solid-liquid separation step S12 can be recovered, lithium can be recovered at a high recovery rate.

また、図6及び図7の実施形態、及び、図9及び図10の実施形態のいずれにおいても、酸溶出工程S1前に、図4及び図5の実施形態と同様に、廃リチウムイオン電池を焙焼する焙焼工程S0をさらに有していてもよい。 6 and 7 and the embodiments of FIGS. 9 and 10, waste lithium ion batteries are removed before the acid elution step S1, as in the embodiments of FIGS. It may further have a roasting step S0 of roasting.

また、上記実施形態のコバルト回収方法は、廃リチウムイオン電池からコバルトを回収する場合を例にしているが、本発明は、廃リチウムイオン電池からコバルトを回収するために用いられる方法には限定されない。 In addition, the cobalt recovery method of the above embodiment exemplifies the case of recovering cobalt from waste lithium ion batteries, but the present invention is not limited to the method used for recovering cobalt from waste lithium ion batteries. .

以下、本発明に係る実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例には限定されない。 Examples of the present invention will be described below. In addition, the present invention is not limited to the following examples.

以下の表1に示す成分を有する被処理液200mlに対して、アルカリの水溶液を添加することで被処理液のpHを調整する処理(第1pH調整工程)を行った。添加するアルカリの水溶液としては水酸化リチウム水溶液を使用した。水酸化リチウム水溶液のアルカリ濃度は、0.2mol/L(実施例1)、0.5mol/L(実施例2)、1.0mol/L(比較例)とし、被処理液のpHが4.7となるように水酸化リチウム水溶液の添加量を調整した。水酸化リチウム水溶液の添加量は、実施例1では418.6ml、実施例2では168.5ml、比較例では86.3mlであった。なお、水酸化リチウム水溶液の添加により、被処理液中のリチウムの含有量は、実施例1で582mg、実施例2で585mg、比較例で599mg、さらに増加する。 To 200 ml of the liquid to be treated having the components shown in Table 1 below, an aqueous alkali solution was added to adjust the pH of the liquid to be treated (first pH adjustment step). A lithium hydroxide aqueous solution was used as the alkaline aqueous solution to be added. The alkali concentration of the lithium hydroxide aqueous solution was 0.2 mol/L (Example 1), 0.5 mol/L (Example 2), and 1.0 mol/L (Comparative Example), and the pH of the liquid to be treated was 4.0. The amount of the lithium hydroxide aqueous solution added was adjusted so as to obtain 7. The amount of lithium hydroxide aqueous solution added was 418.6 ml in Example 1, 168.5 ml in Example 2, and 86.3 ml in Comparative Example. The addition of the aqueous lithium hydroxide solution further increased the lithium content in the liquid to be treated to 582 mg in Example 1, 585 mg in Example 2, and 599 mg in Comparative Example.

Figure 0007106121000001
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そして、pH調整後の被処理液をろ紙を用いてろ過し、ろ過により得られたろ液に含まれる各成分の含有量を測定した。その結果を表2に示す。 After the pH adjustment, the liquid to be treated was filtered using filter paper, and the content of each component contained in the filtrate obtained by the filtration was measured. Table 2 shows the results.

Figure 0007106121000002
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一方で、pH調整後の被処理液のろ過により得られたろ過残渣の表面状態を確認した。その結果を図11~図13に示す。なお、図11が実施例1を示し、図12が実施例2を示し、図13が比較例を示している。図13によれば、比較例ではろ過残渣に水酸化コバルトが含まれていることを目視にて確認できたが、図11及び図12によれば、実施例1,2ではろ過残渣に水酸化コバルトが含まれていることを目視では確認できなかった。 On the other hand, the surface state of the filtration residue obtained by filtration of the liquid to be treated after pH adjustment was confirmed. The results are shown in FIGS. 11 to 13. FIG. 11 shows Example 1, FIG. 12 shows Example 2, and FIG. 13 shows a comparative example. According to FIG. 13, it was possible to visually confirm that cobalt hydroxide was contained in the filtration residue in the comparative example, but according to FIGS. The inclusion of cobalt could not be visually confirmed.

以上の結果から、図11~図13によると、第1pH調整工程で被処理液に添加するアルカリ水溶液のアルカリ濃度が1.0mol/Lの場合には、被処理液のpH調整後のろ過残渣に多くのコバルト塩が含まれていることが確認された。また、表2によると、第1pH調整工程で被処理液に添加するアルカリ水溶液のアルカリ濃度が1.0mol/Lの場合には、pH調整後の被処理液(ろ液)のコバルト回収率が85%を下回っているのに対して、アルカリ濃度が1.0mol/L未満の場合には、pH調整後の被処理液(ろ液)のコバルト回収率が85%以上であり、被処理液(ろ液)にコバルトが多く残存していることが確認された。 From the above results, according to FIGS. 11 to 13, when the alkali concentration of the alkaline aqueous solution added to the liquid to be treated in the first pH adjustment step is 1.0 mol/L, the filtration residue after pH adjustment of the liquid to be treated It was confirmed that many cobalt salts were contained in Further, according to Table 2, when the alkali concentration of the alkaline aqueous solution added to the liquid to be treated in the first pH adjustment step is 1.0 mol/L, the cobalt recovery rate of the liquid to be treated (filtrate) after pH adjustment is While it is less than 85%, when the alkali concentration is less than 1.0 mol / L, the cobalt recovery rate of the treated liquid (filtrate) after pH adjustment is 85% or more, and the treated liquid It was confirmed that a large amount of cobalt remained in the (filtrate).

このように、第1pH調整工程で被処理液に添加するアルカリ水溶液のアルカリ濃度を1.0mol/L未満とすることで、第1pH調整工程において被処理液からコバルトが不純物金属(例えばアルミニウム)とともに除去されることを抑制でき、次の第2pH調整工程に供給される被処理液中のコバルトの含有量を高く維持できることが分かる。よって、第2pH調整工程においてコバルトを高回収率で回収することが可能である。 Thus, by setting the alkali concentration of the alkaline aqueous solution added to the liquid to be treated in the first pH adjustment step to less than 1.0 mol/L, cobalt is removed from the liquid to be treated in the first pH adjustment step together with the impurity metal (for example, aluminum). It can be seen that removal of cobalt can be suppressed, and the content of cobalt in the liquid to be treated supplied to the next second pH adjustment step can be maintained at a high level. Therefore, it is possible to recover cobalt at a high recovery rate in the second pH adjustment step.

なお、コバルトの回収率が1%向上すると、例えば1年間の廃リチウムイオン電池の処理量が1000tであり、廃リチウムイオン電池におけるコバルトの含有率が20%とすると、コバルトの回収量として1年間で2tの差が生じ、コバルトの単価が6,000円/kgとすれば、1年間で12,000,000円の差が生じる。 If the cobalt recovery rate is improved by 1%, for example, the amount of waste lithium ion batteries processed per year is 1000 tons, and if the cobalt content in the waste lithium ion batteries is 20%, the cobalt recovery amount is 1 year. If the unit price of cobalt is 6,000 yen/kg, the difference is 12,000,000 yen per year.

S0 焙焼工程
S1 酸溶出工程
S3 第1pH調整工程
S5 第2pH調整工程
S7 濃縮工程
S8 炭酸化工程
S10 電気透析工程
S0 roasting step S1 acid elution step S3 first pH adjustment step S5 second pH adjustment step S7 concentration step S8 carbonation step S10 electrodialysis step

Claims (7)

コバルト及び不純物金属が少なくとも溶解した酸性の被処理液にアルカリの水溶液を添加してpHを4~6に調整することで、該不純物金属の塩を結晶として析出させる第1pH調整工程と、
前記第1pH調整工程により析出した不純物金属の塩の結晶を含む析出物を被処理液から分離する第1固液分離工程と、
前記第1固液分離工程後の被処理液にアルカリの水溶液を添加してpHを7~11に調整することで、コバルト塩を結晶として析出させる第2pH調整工程と、
前記第2pH調整工程により析出したコバルト塩の結晶を含む析出物を被処理液から分離する第2固液分離工程と、を有し、
前記第1pH調整工程で添加されるアルカリの水溶液のアルカリ濃度が1.0mol/L未満である、コバルト回収方法。
a first pH adjustment step of adding an aqueous alkali solution to an acidic treatment liquid in which at least cobalt and impurity metals are dissolved to adjust the pH to 4 to 6, thereby precipitating a salt of the impurity metals as crystals;
a first solid-liquid separation step of separating a precipitate containing impurity metal salt crystals precipitated in the first pH adjustment step from the liquid to be treated;
a second pH adjustment step of precipitating a cobalt salt as crystals by adding an alkaline aqueous solution to the liquid to be treated after the first solid-liquid separation step to adjust the pH to 7 to 11;
a second solid-liquid separation step of separating a precipitate containing cobalt salt crystals precipitated in the second pH adjustment step from the liquid to be treated;
The method for recovering cobalt, wherein the aqueous alkali solution added in the first pH adjustment step has an alkali concentration of less than 1.0 mol/L.
前記第1pH調整工程で添加されるアルカリの水溶液のアルカリ濃度が0.1mol/L以上である、請求項1に記載のコバルト回収方法。 2. The method for recovering cobalt according to claim 1, wherein the alkaline aqueous solution added in the first pH adjustment step has an alkali concentration of 0.1 mol/L or more. 前記第1pH調整工程では、被処理液のpHが4より小さい所定値となるまでは1.0mol/L以上のアルカリ濃度を有するアルカリの水溶液を被処理液に添加し、その後、1.0mol/L未満のアルカリ濃度を有するアルカリの水溶液を被処理液に添加して、被処理液のpHを4~6に調整する、請求項1又は2に記載のコバルト回収方法。 In the first pH adjustment step, an aqueous alkali solution having an alkali concentration of 1.0 mol/L or more is added to the liquid to be treated until the pH of the liquid to be treated reaches a predetermined value lower than 4, and then 1.0 mol/L. 3. The method for recovering cobalt according to claim 1, wherein an aqueous alkali solution having an alkali concentration of less than L is added to the liquid to be treated to adjust the pH of the liquid to be treated to 4 to 6. 被処理液にリチウムが溶解しており、
前記第2固液分離工程後の被処理液を蒸発濃縮する濃縮工程と、
前記濃縮工程後の被処理液に炭酸ガスを混合する及び/又は水溶性の炭酸塩を添加する炭酸化工程と、を有する、請求項1~3のいずれかに記載のコバルト回収方法。
Lithium is dissolved in the liquid to be treated,
A concentration step of evaporating and concentrating the liquid to be treated after the second solid-liquid separation step;
4. The cobalt recovery method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a carbonation step of mixing carbon dioxide gas and/or adding a water-soluble carbonate to the liquid to be treated after the concentration step.
前記炭酸化工程により析出した炭酸リチウムの結晶を含む析出物を被処理液から分離する第3固液分離工程と、
前記第3固液分離工程後の被処理液に対してバイポーラ膜電気透析を行うことにより該被処理液からアルカリを分離して回収する電気透析工程と、をさらに有し、
前記電気透析工程で回収したアルカリを前記第1pH調整工程及び/又は前記第2pH調整工程で添加するアルカリとして再利用する、請求項4に記載のコバルト回収方法。
a third solid-liquid separation step of separating a precipitate containing lithium carbonate crystals precipitated in the carbonation step from the liquid to be treated;
an electrodialysis step of separating and recovering alkali from the liquid to be treated by subjecting the liquid to be treated after the third solid-liquid separation step to bipolar membrane electrodialysis;
5. The cobalt recovery method according to claim 4, wherein the alkali recovered in the electrodialysis step is reused as the alkali added in the first pH adjustment step and/or the second pH adjustment step.
前記第1pH調整工程で添加されるアルカリの水溶液のアルカリ濃度が0.5mol/L以下である、請求項1~5のいずれかに記載のコバルト回収方法。 The method for recovering cobalt according to any one of claims 1 to 5, wherein the aqueous alkali solution added in the first pH adjustment step has an alkali concentration of 0.5 mol/L or less. 前記第1pH調整工程で添加されるアルカリは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム又は水酸化リチウムである、請求項1~6のいずれかに記載のコバルト回収方法。The cobalt recovery method according to any one of claims 1 to 6, wherein the alkali added in the first pH adjustment step is sodium hydroxide, potassium hydroxide or lithium hydroxide.
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