JP7107473B1 - Method and equipment for recovering manganese from waste dry batteries - Google Patents

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Abstract

高純度のマンガン含有溶液を簡便に回収可能な、廃乾電池からのマンガン回収方法を提供する。本発明は、廃乾電池の選別工程と;前記廃乾電池から粉粒体を得る破砕・篩い分け工程と;前記粉粒体の酸処理工程と;第1浸出残渣を分離する第一の固液分離工程と;前記第1浸出残渣から第2浸出液を得る酸・還元剤処理工程と;前記第2浸出液を分離する第二の固液分離工程と;前記第2浸出液からマンガンイオン含有溶液を得るマンガン抽出工程と;をこの順に施し、前記マンガン抽出工程が、所定の亜鉛除去工程と鉄除去工程とを順不同に含む。Provided is a method for recovering manganese from waste dry batteries, capable of simply recovering a highly pure manganese-containing solution. The present invention comprises a step of sorting waste dry batteries; a crushing and sieving step of obtaining powders from the waste dry batteries; an acid treatment step of the powders; and a first solid-liquid separation for separating a first leaching residue. an acid/reducing agent treatment step of obtaining a second leachate from the first leach residue; a second solid-liquid separation step of separating the second leachate; and manganese to obtain a manganese ion-containing solution from the second leachate. are performed in this order, and the manganese extraction step includes a predetermined zinc removal step and an iron removal step in random order.

Description

本発明は、廃乾電池からの有価金属の回収方法および回収設備に関する。本発明は、とくに有価金属として、廃棄されたマンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池を酸処理した後に、廃乾電池の主要有価成分であるマンガンを分離し、各種電池用として使用可能な程度の高純度マンガンとして回収できる、廃乾電池からのマンガン回収方法および回収設備に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and equipment for recovering valuable metals from waste dry batteries. In particular, the present invention separates manganese, which is a major valuable component of waste dry batteries, after subjecting waste manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries to acid treatment as valuable metals, and separates manganese, which is a main valuable component of waste dry batteries, and has a high purity that can be used for various batteries. The present invention relates to a method and equipment for recovering manganese from waste dry batteries, which can be recovered as manganese.

近年、金属資源の枯渇や取引価格の上昇等により、低品位の原鉱や、精鉱、製鉄所副生成物、産業廃棄物等から有価金属を積極的に回収することが必要になってきた。例えば、有価金属の一つであるマンガンは、産業界の多岐に亘る分野で必須の金属とされており、将来、その需要量が埋蔵量を上回ることが懸念されている。とくに、製鉄所では、従来から製鋼原料としてマンガンを大量に消費しており、マンガン源の確保は、製鉄分野において極めて重要な問題である。また近年では、リチウムイオン電池を初めとする二次電池用にマンガンの消費が増大しており、この二次電池分野においても、マンガン源の確保は極めて深刻な問題となっている。 In recent years, due to the depletion of metal resources and rising transaction prices, it has become necessary to actively recover valuable metals from low-grade ore, concentrates, by-products from steel mills, industrial waste, etc. . For example, manganese, which is one of the valuable metals, is regarded as an essential metal in a wide variety of industrial fields, and there is concern that the demand for manganese will exceed the reserves in the future. In particular, ironworks have conventionally consumed a large amount of manganese as a raw material for steelmaking, and securing manganese sources is an extremely important issue in the ironmaking field. Moreover, in recent years, the consumption of manganese for secondary batteries such as lithium ion batteries has increased, and securing a source of manganese has become a very serious problem in this secondary battery field as well.

一方、日本国内では、莫大な量の乾電池が生産され、消費され、産業廃棄物として処分および破棄されている。産業廃棄物として破棄されている乾電池(廃乾電池)の一部には、マンガン含有率が高いものが存在する。例えば、1次電池として代表的なマンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池は、正極材料として二酸化マンガンを使用し、負極材料として亜鉛を使用している。マンガン乾電池においては、電解液に塩化亜鉛を使用する場合がある。また、これらの乾電池の外筒部には鉄が使用されている。 On the other hand, in Japan, a huge amount of dry batteries are produced, consumed, disposed of and discarded as industrial waste. Some dry batteries discarded as industrial waste (waste dry batteries) have a high manganese content. For example, manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries, which are typical primary batteries, use manganese dioxide as a positive electrode material and zinc as a negative electrode material. Manganese dry batteries sometimes use zinc chloride as the electrolyte. In addition, iron is used for the outer cylinder of these dry batteries.

したがって、これらの廃乾電池からマンガン成分を回収し、これを製鋼原料として再利用する技術が要望されている。こうした観点から、最近では、廃乾電池から、亜鉛、鉄、炭素のみならず、マンガンをも回収する技術が種々提案されている。 Therefore, there is a demand for a technique for recovering the manganese component from these waste dry batteries and reusing it as a raw material for steelmaking. From this point of view, recently, various techniques have been proposed for recovering not only zinc, iron and carbon, but also manganese from waste dry batteries.

例えば、特許文献1には、廃乾電池からマンガン電池およびアルカリマンガン電池を選別し、破砕、篩い分けして粉粒体を得、得られた粉粒体に希塩酸または希硫酸で溶解処理する酸処理を施し、二酸化マンガンおよび炭素含有混合物を分離回収する、廃乾電池からの冶金原料の回収方法が提案されている。特許文献1に記載された技術により回収された、二酸化マンガンおよび炭素含有混合物は、フェロマンガン製造の出発原料として、あるいはフェロマンガンに代わり精錬炉にて直接使用する材料として利用できるとしている。 For example, in Patent Document 1, manganese batteries and alkaline manganese batteries are sorted from waste dry batteries, crushed and sieved to obtain powders, and the obtained powders are dissolved in dilute hydrochloric acid or dilute sulfuric acid for acid treatment. A method for the recovery of metallurgical raw materials from waste dry batteries has been proposed in which the manganese dioxide and carbon-containing mixtures are separated and recovered. The manganese dioxide and carbon-containing mixture recovered by the technique described in Patent Document 1 can be used as a starting material for ferromanganese production or as a material directly used in a smelting furnace instead of ferromanganese.

また、特許文献2には、廃乾電池より二酸化マンガンと塩化亜鉛とを分離回収する技術が提案されている。特許文献2に記載された技術は、廃乾電池の中からマンガンと亜鉛とを多く含む材料を得、この材料を水洗し、塩酸に溶解し、不溶解物(炭素粉等)を除去して、塩化マンガンと塩化亜鉛との混合水溶液とし、その溶液を浄液により不純物を除去したのち、加熱濃縮し、その濃縮物に過塩素酸を加えて加熱し、溶液中の塩化マンガンを二酸化マンガンに酸化し、二酸化マンガンと塩化亜鉛との固形混合物を得たのち、得られた固形混合物に水を加えて塩化亜鉛を溶解し、ろ過して、不溶性の二酸化マンガンと水溶性の塩化亜鉛とを分離し回収する技術である。なお、特許文献2に記載された技術では、塩化亜鉛溶液は、有機溶剤に溶解して塩化亜鉛の精製物を得るとしている。特許文献2に記載された技術のポイントは、塩化マンガンを少量の過塩素酸で二酸化マンガンにすることにあり、特許文献2に記載された技術で得られた二酸化マンガンと塩化亜鉛とは、新しいマンガン乾電池の製造に使用することが可能であるとしている。 Further, Patent Document 2 proposes a technique for separating and recovering manganese dioxide and zinc chloride from waste dry batteries. The technique described in Patent Document 2 is to obtain a material containing a large amount of manganese and zinc from waste dry batteries, wash this material with water, dissolve it in hydrochloric acid, remove insoluble matter (carbon powder, etc.), A mixed aqueous solution of manganese chloride and zinc chloride is prepared, the solution is purified to remove impurities, heated and concentrated, perchloric acid is added to the concentrate and heated to oxidize manganese chloride in the solution to manganese dioxide. After obtaining a solid mixture of manganese dioxide and zinc chloride, water is added to the obtained solid mixture to dissolve zinc chloride, followed by filtration to separate insoluble manganese dioxide and water-soluble zinc chloride. It is a technology to collect. In addition, in the technique described in Patent Document 2, the zinc chloride solution is dissolved in an organic solvent to obtain a purified product of zinc chloride. The point of the technology described in Patent Document 2 is to convert manganese chloride into manganese dioxide with a small amount of perchloric acid, and the manganese dioxide and zinc chloride obtained by the technology described in Patent Document 2 are new. It is said that it can be used for manufacturing manganese dry batteries.

また、特許文献3~5には、廃乾電池を粉砕、篩分けしたマンガン含有粉粒体に、酸あるいは酸と還元剤とを作用させ、得られたマンガン溶液にさらに、オゾンを作用させることでマンガンのみを酸化物として沈殿させて、廃乾電池から有価成分であるマンガンを回収する技術が記載されている。 In addition, in Patent Documents 3 to 5, an acid or an acid and a reducing agent are allowed to act on a manganese-containing granular material obtained by pulverizing and sieving waste dry batteries, and ozone is further allowed to act on the obtained manganese solution. A technique is described for recovering manganese, which is a valuable component, from waste dry batteries by precipitating only manganese as an oxide.

より具体的には、特許文献3には、廃乾電池からの有価成分の回収方法が提案されている。特許文献3に記載された技術では、廃乾電池からマンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池を選別する工程と、選別工程で選別した乾電池を破砕、篩い分けして粉粒体を得る粉砕・篩い分け工程と、粉砕・篩い分け工程で得られた粉粒体と酸溶液と還元剤とを混合して、該粉粒体からマンガンおよび亜鉛を浸出させる酸浸出工程と、酸浸出工程で得られた浸出液と浸出残渣とを固液分離する第1固液分離工程と、第1固液分離工程で分離された浸出液にオゾンを作用させて、該浸出液中に含まれるマンガンイオンを酸化して沈殿させ、マンガン含有沈殿物と亜鉛イオン含有溶液とを得るオゾン処理工程と、オゾン処理工程で得られたマンガン含有沈殿物と亜鉛イオン含有溶液とを固液分離する第2固液分離工程と、を順次経て、廃乾電池に含まれるマンガン成分をマンガン含有沈殿物として回収している。これにより、特許文献3に記載された技術では、廃乾電池から、亜鉛、炭素などの混入が極めて少ない高純度のマンガンを取り出すことができるとしている。なお、特許文献3では、亜鉛イオン含有溶液にアルカリ剤を添加して、亜鉛イオン含有溶液中の亜鉛イオンを亜鉛含有沈殿物とするアルカリ沈殿処理工程を施して、廃乾電池に含まれる亜鉛成分を回収している。 More specifically, Patent Document 3 proposes a method for recovering valuable components from waste dry batteries. In the technique described in Patent Document 3, there is a process of sorting out manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries, and a pulverization/sieving process of crushing and sieving the dry batteries sorted out in the sorting process to obtain granules. and an acid leaching step of mixing the powder obtained in the pulverization and sieving step, an acid solution, and a reducing agent to leach manganese and zinc from the powder, and a leach solution obtained in the acid leaching step. a first solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the leachate and the leach residue; and ozone acting on the leachate separated in the first solid-liquid separation step to oxidize and precipitate manganese ions contained in the leachate, Through an ozonation step of obtaining a manganese-containing precipitate and a zinc ion-containing solution, and a second solid-liquid separation step of solid-liquid separation of the manganese-containing precipitate and the zinc ion-containing solution obtained in the ozonation step, sequentially , the manganese component contained in the waste dry battery is recovered as a manganese-containing precipitate. As a result, according to the technique described in Patent Document 3, it is possible to extract high-purity manganese containing extremely little zinc, carbon, or the like from waste dry batteries. In Patent Document 3, an alkali agent is added to a zinc ion-containing solution to perform an alkali precipitation treatment process in which the zinc ions in the zinc ion-containing solution are turned into zinc-containing precipitates, thereby removing the zinc component contained in the waste dry battery. are collecting.

また、特許文献4には、廃乾電池からの資源の分離方法が提案されている。特許文献4に記載された技術では、廃乾電池からマンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池を選別する工程と、選別工程で選別した乾電池を破砕、篩い分けして粉粒体を得る粉砕・篩い分け工程と、酸溶液を用いて粉粒体に酸浸出処理を施し、マンガンおよび亜鉛を浸出した浸出液とマンガンを含有する浸出残渣とを得る酸浸出工程と、酸浸出工程で得られた浸出液と浸出残渣とを固液分離する第1固液分離工程と、第1固液分離工程で分離された浸出液にオゾンを作用させて、該浸出液中に含まれるマンガンイオンを酸化して沈殿させ、マンガン含有沈殿物と亜鉛イオン含有溶液とを得るオゾン処理工程と、オゾン処理工程で得られたマンガン含有沈殿物と亜鉛イオン含有溶液とを固液分離する第2固液分離工程と、を順次経て、廃乾電池に含まれるマンガン成分を浸出残渣とマンガン含有沈殿物とし、廃乾電池に含まれる亜鉛成分を亜鉛イオン含有溶液として分離している。 Further, Patent Document 4 proposes a method for separating resources from waste dry batteries. In the technique described in Patent Document 4, there is a process of sorting manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries, and a pulverization/sieving process of crushing and sieving the dry batteries sorted in the sorting process to obtain granules. an acid leaching step of subjecting the granular material to an acid leaching treatment using an acid solution to obtain a leaching solution leached with manganese and zinc and a leaching residue containing manganese; and a leaching solution and leaching residue obtained in the acid leaching step. a first solid-liquid separation step for solid-liquid separation, and ozone is applied to the leachate separated in the first solid-liquid separation step to oxidize and precipitate the manganese ions contained in the leachate, thereby obtaining a manganese-containing precipitate. and a second solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the manganese-containing precipitate obtained in the ozonation step and the zinc ion-containing solution. The manganese component contained in the waste dry battery is separated as a leached residue and a manganese-containing precipitate, and the zinc component contained in the waste dry battery is separated as a zinc ion-containing solution.

そして、特許文献5には、高品位金属マンガンの製造方法が記載されている。特許文献5に記載された技術は、アーク溶解炉に、マンガン含有物質と、さらに還元剤およびフラックスとを装入し、通電および/または還元剤の反応熱により、マンガン含有物質を還元し、金属マンガンとする、高品位金属マンガンの製造方法である。特許文献5に記載された技術では、マンガン含有物質として、廃乾電池に含まれるマンガンを酸浸出処理し、得られた酸浸出液にオゾン処理を施し、マンガンのみを酸化物として沈殿させたのち、分離処理を施して得られたマンガン含有物質を用いている。 Patent Document 5 describes a method for producing high-grade manganese metal. In the technique described in Patent Document 5, an arc melting furnace is charged with a manganese-containing substance, a reducing agent, and a flux, and the manganese-containing substance is reduced by energization and/or reaction heat of the reducing agent, and metal A method for producing high-grade manganese metal, which is manganese. In the technique described in Patent Document 5, as a manganese-containing substance, manganese contained in waste dry batteries is subjected to an acid leaching treatment, and the resulting acid leached solution is subjected to an ozone treatment to precipitate only manganese as an oxide, followed by separation. A manganese-containing material obtained through treatment is used.

また、特許文献6~7には、3価鉄に鉄還元細菌を作用させて得られた2価鉄を利用して、金属酸化物または金属水酸物からマンガンを浸出させて、マンガンを回収する技術が記載されている。 In Patent Documents 6 and 7, manganese is recovered by leaching manganese from metal oxides or metal hydroxides using bivalent iron obtained by acting iron-reducing bacteria on trivalent iron. technology is described.

より具体的には、特許文献6には、以下の金属回収方法が提案されている。すなわち、特許文献6に記載された技術は、金属酸化物および金属水酸化物からなる群に、鉄還元細菌を作用させ、3価鉄を2価鉄に還元し、得られた2価鉄を用いて、金属酸化物および金属水酸化物からなる群に含まれるコバルト、ニッケル、マンガン等の金属を浸出させ、浸出液と残渣とを生成し、得られた浸出液と残渣とを分離し、所望の金属を回収する方法である。この技術によれば、金属酸化物および金属水酸化物に含まれる低品位の金属を高速・高効率に回収することができるとしている。 More specifically, Patent Document 6 proposes the following metal recovery method. That is, the technique described in Patent Document 6 is to allow iron-reducing bacteria to act on a group consisting of metal oxides and metal hydroxides, reduce trivalent iron to divalent iron, and convert the resulting bivalent iron into is used to leach metals such as cobalt, nickel, and manganese included in the group consisting of metal oxides and metal hydroxides to produce a leachate and residue, separate the resulting leachate and residue, and obtain the desired It is a method of recovering metals. According to this technology, low-grade metals contained in metal oxides and metal hydroxides can be recovered at high speed and with high efficiency.

また、特許文献7には、マンガン回収方法が提案されている。特許文献7に記載された技術は、3価鉄イオンを含む処理液に、マンガンを含有する被処理物および鉄還元細菌を混合し、3価鉄イオンを2価鉄イオンに還元し、該2価鉄イオンを還元剤として前記被処理物からマンガンイオンを浸出させる浸出工程と、得られた浸出液を固液分離する固液分離工程と、該固液分離工程後の分離液中に含まれるマンガンイオンを酸化して不溶化する不溶化工程と、得られたマンガン成分を沈殿分離して回収する工程とを有する技術である。これにより、マンガン類を比較的緩やかな条件で高い濃縮率で濃縮して回収でき、かつ大量の被処理物から安価かつ簡便にマンガンを回収できるとしている。 Further, Patent Document 7 proposes a manganese recovery method. In the technique described in Patent Document 7, a treatment liquid containing trivalent iron ions is mixed with an object to be treated containing manganese and iron-reducing bacteria to reduce the trivalent iron ions to divalent iron ions. a leaching step of leaching manganese ions from the object to be treated using valence iron ions as a reducing agent; a solid-liquid separation step of separating the obtained leaching solution into solids and liquids; and manganese contained in the separated liquid after the solid-liquid separation step. This technique includes an insolubilization step of oxidizing ions to make them insolubilized, and a step of separating and recovering the obtained manganese component by precipitation. As a result, manganese can be concentrated and recovered at a high concentration rate under relatively moderate conditions, and manganese can be recovered easily and inexpensively from a large amount of material to be treated.

特開2007-012527号公報JP 2007-012527 A 特開平11-191439号公報JP-A-11-191439 国際公開第2015/162902号WO2015/162902 特開2015-206077号公報JP 2015-206077 A 特開2016-156074号公報JP 2016-156074 A 特開2007-113116号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-113116 特開2014-5496号公報JP 2014-5496 A

しかしながら、現状では、廃棄されたマンガン乾電池やアルカリマンガン乾電池等の廃乾電池からの有価金属の回収は、亜鉛精錬メーカーが廃乾電池に含まれる亜鉛の一部を回収しているか、或いは一部電炉メーカーが廃乾電池に含まれる鉄や炭素の一部を回収しているにすぎない。廃乾電池に含まれる有価金属の多くが回収されることなく、廃材として埋め立て処理等に回されている。これは、廃乾電池に含まれる各種有価金属を分離することが技術的に難しいことや、経済性に不利となる等の問題を残していることなどに起因している。 However, at present, the recovery of valuable metals from waste dry batteries such as discarded manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries is done by zinc refining manufacturers, or by some electric furnace manufacturers. However, it only recovers part of the iron and carbon contained in the waste batteries. Many of the valuable metals contained in waste dry batteries are not recovered and are sent to landfills or the like as waste materials. This is due to the fact that it is technically difficult to separate various valuable metals contained in waste dry batteries, and that there are still problems such as being economically disadvantageous.

この点、特許文献2には、回収されたマンガンが新しいマンガン乾電池の製造に使用可能である旨の記載がある。しかし、特許文献2に記載された技術には、手順が煩雑であるという問題、また加熱濃縮などエネルギーを多大に消費する工程を含み、製造コストが高騰するという問題がある。
さらに、特許文献2以外の上記した特許文献に記載された技術により廃乾電池から回収されたマンガンはいずれも、二次電池の電極材用原料としては純度が低いという問題がある。
In this regard, Patent Document 2 describes that recovered manganese can be used to manufacture new manganese dry batteries. However, the technique described in Patent Literature 2 has the problem that the procedure is complicated, and that it includes a step such as heating and concentrating that consumes a large amount of energy, which increases the production cost.
Furthermore, all of the manganese recovered from waste dry batteries by the techniques described in the above patent documents other than Patent Document 2 have a problem of low purity as a raw material for secondary battery electrode materials.

回収したマンガンを、二次電池の電極材用原料として使用する場合には、その純度が高いことが要求される。というのは、二次電池の電極材中に混入した不純物は、放電容量や繰返し特性などの二次電池性能に重大な影響を及ぼし、二次電池の性能を著しく低下させる原因となるからである。さらに近年では、二次電池の電極材中に混入した不純物の存在が、短絡による電池の発火等の原因にもなることが分かってきている。したがって、二次電池の電極材用原料として用いるマンガンには、不純物を厳しく低減することが要求されている。 When the recovered manganese is used as a raw material for secondary battery electrode materials, its purity is required to be high. This is because the impurities mixed in the electrode material of the secondary battery have a significant effect on the performance of the secondary battery such as the discharge capacity and the repetition characteristics, and cause a significant deterioration in the performance of the secondary battery. . Furthermore, in recent years, it has been found that the presence of impurities mixed in the electrode material of a secondary battery can also cause ignition of the battery due to a short circuit. Therefore, it is required to strictly reduce impurities in manganese used as a raw material for electrode materials of secondary batteries.

しかしながら、上記した従来技術では、廃乾電池からマンガン成分を容易かつ低コストで高純度に回収することは極めて困難であった。そのため、従来技術では廃乾電池中のマンガンは有効にリサイクルされてこなかった。 However, with the conventional techniques described above, it is extremely difficult to recover manganese components from waste dry batteries easily, at low cost, and with high purity. Therefore, manganese in waste dry batteries has not been effectively recycled in the conventional technology.

本発明は、上記した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、廃乾電池中に含まれるマンガンを、亜鉛、鉄、炭素などの不純物の混入が極めて少ない高純度のマンガン含有溶液として簡便に回収できる、廃乾電池からのマンガン回収方法および回収設備を提供することを目的とする。
なお、ここでいう「高純度のマンガン含有溶液」とは、溶液中に、不純物として、亜鉛(Zn)および鉄(Fe)が常用のJIS規格に規定される分析法を用いた分析でいずれも分析限界未満、例えば0.1mg/L未満であるマンガン含有溶液をいうものとする。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the manganese contained in waste dry batteries can be easily converted into a highly pure manganese-containing solution with extremely low contamination of impurities such as zinc, iron, and carbon. It is an object of the present invention to provide a recoverable method and equipment for recovering manganese from waste dry batteries.
The term "high-purity manganese-containing solution" as used here means that zinc (Zn) and iron (Fe) are present as impurities in the solution, both of which A manganese-containing solution that is below the analytical limit, eg, below 0.1 mg/L.

廃乾電池から、マンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池を選別し、これらを破砕して篩い分けすると、乾電池を構成する材料が篩上の固形物と篩下の粉粒体とに分離される。乾電池を構成する材料のうち、主に鉄皮状包装材、亜鉛缶、真鍮棒、紙材、プラスチック等は、破砕後に箔状や片状の固形物となり、篩上に分離される。一方、二酸化マンガン、炭素、塩化亜鉛、塩化アンモン、苛性カリ、或いは更に放電により生成したMnO(OH)、Zn(OH)2、Mn(OH)2、ZnO等は、粉粒体となり、篩下に分離される。なお、通常、この粉粒体には、微量の鉄が不可避的に混入する。Manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries are sorted out from the waste dry batteries, crushed and sieved, and the materials constituting the dry battery are separated into solid matter on the sieve and powder particles under the sieve. Among the materials that make up the dry battery, mainly steel packaging materials, zinc cans, brass rods, paper materials, plastics, etc. are crushed into foil-like or flake-like solids and separated on a sieve. On the other hand, manganese dioxide, carbon, zinc chloride, ammonium chloride, caustic potash, and further MnO(OH), Zn(OH) 2 , Mn(OH) 2 , ZnO, etc. generated by electrical discharge become powders and particles, and are sieved. separated. In addition, usually, a very small amount of iron is inevitably mixed in the powder.

本発明者らは、上記した目的を達成するために、廃乾電池に含まれるマンガンを、不純物が少ない高純度のマンガン含有溶液として回収するために有効な、不純物の分離手段について、鋭意検討した。とくに、本発明者らは、廃乾電池から、マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方または両方を選別し、更に破砕、篩い分けすることにより得られた粉粒体から如何にして目的外成分(不純物)、特にマンガンに次いで多く含まれる亜鉛を除去するかについて鋭意検討した。 In order to achieve the above-described object, the present inventors diligently studied means for separating impurities that are effective for recovering manganese contained in waste dry batteries as a highly pure manganese-containing solution with few impurities. In particular, the present inventors sorted out one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries, and further crushed and sieved them to obtain unintended components (impurities) from the granules obtained. , especially zinc, which is the second most abundant material after manganese, was thoroughly investigated.

その結果、本発明者らは、粉粒体に酸と還元剤とを作用させて、鉄ならびに残存するマンガンおよび亜鉛を浸出させた浸出液を得たのち、該浸出液に、水硫化ナトリウムNaHS等の硫化物を作用させることにより、まず浸出液中に残存する亜鉛イオンを硫化物(亜鉛含有硫化物)として選択的に沈殿させる硫化物沈殿処理工程と、得られた亜鉛含有沈殿物を分離する亜鉛分離工程とを施すことにより、浸出液から亜鉛成分を更に除去できることを知見した。そして、本発明者らは、上記亜鉛除去工程後に残された溶液中の亜鉛イオン濃度を分析限界である0.1mg/L未満に容易に低減できることを見出した。 As a result, the present inventors obtained a leachate in which iron and residual manganese and zinc were leached out by reacting an acid and a reducing agent on the granules, and then added sodium hydrosulfide NaHS or the like to the leachate. A sulfide precipitation treatment step in which zinc ions remaining in the leachate are first selectively precipitated as sulfides (zinc-containing sulfides) by the action of sulfides, and zinc separation in which the obtained zinc-containing precipitates are separated. It has been found that the zinc component can be further removed from the leachate by applying the steps of (1) and (2). The inventors have also found that the zinc ion concentration in the solution left after the zinc removal step can be easily reduced to less than the analytical limit of 0.1 mg/L.

しかしながら、粉粒体にはマンガンに次いで亜鉛が多く含まれるため、上記手法における浸出液にも多量の亜鉛が溶解している。ここで、該浸出液に水硫化ナトリウム等の硫化物を作用させて亜鉛を沈殿させると、亜鉛含有沈殿物として多量かつ微細な硫化亜鉛の沈殿が生じる。この多量かつ微細な沈殿物はろ紙、ろ布等を目詰まりさせやすく、続く固液分離が困難であることが新たに判明した。したがって、本発明者らは、亜鉛含有沈殿物の量をできる限り減らす、すなわち粉粒体中の亜鉛を、浸出液を得るに先立ってあらかじめ相当程度除去する前処理工程が更に必要であると考えた。 However, since zinc is contained second only to manganese in granules, a large amount of zinc is dissolved in the leachate obtained by the above method. Here, when a sulfide such as sodium hydrosulfide is allowed to act on the leachate to precipitate zinc, a large amount of fine zinc sulfide precipitates as zinc-containing precipitates. It was newly found that this large amount of fine sediment easily clogs filter paper, filter cloth, etc., and the subsequent solid-liquid separation is difficult. Therefore, the present inventors considered that a pretreatment step is necessary to reduce the amount of zinc-containing precipitates as much as possible, that is, to remove a considerable amount of zinc in the granules prior to obtaining the leachate. .

そこで本発明者らは、前処理工程の一例として、粉粒体を不活性雰囲気で1000℃程度に加熱して、亜鉛を揮発除去することを試みた。しかしながら、粉粒体から揮発した亜鉛が排気系統で冷えて再度固化し、排気系統を閉塞させるリスクがあることが判明した。閉塞を回避するためには、排気系統を亜鉛の融点である420℃以上に常時加温する必要があり、このような前処理工程は経済的でないと考えられた。 As an example of the pretreatment process, the inventors of the present invention have attempted to heat the powder to about 1000° C. in an inert atmosphere to volatilize and remove zinc. However, it has been found that there is a risk that the zinc volatilized from the granules cools in the exhaust system and solidifies again, clogging the exhaust system. In order to avoid clogging, it was necessary to constantly heat the exhaust system to over 420°C, the melting point of zinc, and such a pretreatment process was considered uneconomical.

次に本発明者らは、前処理工程の別例として、マンガンと亜鉛との酸溶解性の差を利用して、マンガンと亜鉛とを分別する酸処理工程を試みた。酸処理工程は、粉粒体を2N硫酸(質量%濃度:約8.7%)に25℃で1時間浸漬して行った。酸処理工程前の粉粒体と、酸処理工程後に分離された粉粒体(第1浸出残渣)についてのX線回折データを図4に示す。酸処理工程後に酸化亜鉛の回折ピークが消失する一方、二酸化マンガンのピークが新たに検出された。この結果から、酸処理工程において、粉粒体中の亜鉛およびマンガンは以下の反応式(1)および(2)に従って酸と反応していると考えられる。
ZnO + 2H+ → Zn2+ + H2O・・・(1)
ZnMn2O4 + 4H+ → Zn2+ + Mn2+ + MnO2 + 2H2O・・・(2)
反応式(1)および(2)より、酸処理工程において粉粒体中に含まれる亜鉛は容易に溶解する一方、マンガンは一部しか溶解しないことが分かる。すなわち、粉粒体に前処理工程としての酸処理工程を施すことにより、粉粒体に含まれる亜鉛をあらかじめ優先的に浸出液(第1浸出液)へと除去可能なことを知見した。
そして、本発明者らは、酸処理工程によって亜鉛量が低減された粉粒体(第1浸出残渣)に酸と還元剤とを作用させて、鉄ならびに残存するマンガンおよび亜鉛を更に浸出させた浸出液(第2浸出液)を得たのち、この第2浸出液から、所定の手順に従って、残存する亜鉛成分と鉄成分とを選択的に沈殿・分離させれば、その沈殿・分離工程の順序にかかわらず、高純度のマンガン溶液を簡便かつ安価に得ることができることを知見した。
Next, as another example of the pretreatment process, the present inventors attempted an acid treatment process in which manganese and zinc are separated by utilizing the difference in acid solubility between manganese and zinc. The acid treatment step was performed by immersing the granules in 2N sulfuric acid (mass% concentration: about 8.7%) at 25°C for 1 hour. FIG. 4 shows the X-ray diffraction data of the granular material before the acid treatment process and the granular material (first leaching residue) separated after the acid treatment process. After the acid treatment step, the zinc oxide diffraction peak disappeared, while the manganese dioxide peak was newly detected. From this result, it is considered that zinc and manganese in the powder react with acid according to the following reaction formulas (1) and (2) in the acid treatment step.
ZnO + 2H + → Zn 2+ + H 2 O (1)
ZnMn2O4 + 4H +- > Zn2++ Mn2 ++ MnO2 + 2H2O ( 2 )
From reaction formulas (1) and (2), it can be seen that zinc contained in the granules is easily dissolved in the acid treatment step, while manganese is only partially dissolved. That is, the present inventors have found that zinc contained in the granular material can be preferentially removed to the leachate (first leachate) in advance by subjecting the granular material to an acid treatment step as a pretreatment step.
Then, the present inventors further leached out iron and remaining manganese and zinc by allowing an acid and a reducing agent to act on the granules (first leaching residue) in which the amount of zinc was reduced by the acid treatment step. After obtaining the leachate (second leachate), if the remaining zinc component and iron component are selectively precipitated and separated from the second leachate according to a predetermined procedure, regardless of the order of the precipitation and separation steps, However, the inventors have found that a highly pure manganese solution can be obtained simply and inexpensively.

より具体的な一態様である手順Aとして、本発明者らは、上記第2浸出液に、水硫化ナトリウムNaHS等の硫化物を作用させることにより、第2浸出液中になお残存する亜鉛イオンを硫化物(亜鉛含有硫化物)として選択的に沈殿させる硫化物沈殿処理工程と、得られた亜鉛含有沈殿物を分離する亜鉛分離工程とを施すことにより、第2浸出液から亜鉛成分を更に除去できることを知見した(手順Aにおける亜鉛除去工程)。そして、本発明者らは、上記亜鉛除去工程後に残された溶液(第3溶液)中の亜鉛イオン濃度を分析限界である0.1mg/L未満に容易に低減できることを見出した。加えて、本発明者らは、作用させる硫化物の量、硫化物イオンの濃度、第2浸出液のpH等を調整することにより、第2浸出液から残存する亜鉛成分をより良好に分離できることも見出した。
そして、亜鉛を分析限界未満となるまでに分離した第3溶液に、さらに酸化処理工程を施し、鉄イオンを鉄含有沈殿物として更に分離(鉄分離工程)すれば、鉄成分の分離後に残された溶液(第4溶液)として、高純度のマンガン溶液を簡便かつ安価に得ることができることを知見した(手順Aにおける鉄除去工程)。
As procedure A, which is a more specific embodiment, the present inventors reacted the second leachate with a sulfide such as sodium hydrosulfide NaHS to sulfide the zinc ions still remaining in the second leachate. zinc component can be further removed from the second leachate by performing a sulfide precipitation treatment step of selectively precipitating as a substance (zinc-containing sulfide) and a zinc separation step of separating the obtained zinc-containing precipitate. It was found (zinc removal step in procedure A). The present inventors have also found that the zinc ion concentration in the solution (third solution) left after the zinc removal step can be easily reduced to less than the analytical limit of 0.1 mg/L. In addition, the present inventors also found that by adjusting the amount of sulfide to act, the concentration of sulfide ions, the pH of the second leachate, etc., it is possible to better separate the remaining zinc component from the second leachate. rice field.
Then, the third solution from which zinc has been separated until it becomes less than the analytical limit is further subjected to an oxidation treatment step, and if iron ions are further separated as iron-containing precipitates (iron separation step), the iron component is left after separation. It was found that a high-purity manganese solution can be obtained easily and inexpensively as a solution (fourth solution) (iron removal step in procedure A).

また、具体的な他の態様である手順Bとして、本発明者らは、上記第2浸出液を、例えば空気で酸化させることにより、第2浸出液中に含まれる鉄イオンを、例えば水酸化物として選択的に沈殿させて、第2浸出液から鉄成分のみを優先的に分離しつつ、鉄成分の分離後に残された溶液(第3溶液)中の鉄イオン濃度を大幅に低減できることを知見した(手順Bにおける鉄除去工程)。加えて、本発明者らは、第2浸出液のpH等を調整することにより、第2浸出液から鉄成分のみをより良好に分離できることも見出した。
そして、鉄成分を分離した後の第3溶液に、続いて水硫化ナトリウムNaHS等の硫化物を作用させる硫化物沈殿処理を施して、なお残存する亜鉛イオンを亜鉛含有沈殿物として更に分離すれば、分離後に残された第4溶液として、高純度のマンガン溶液を簡便かつ安価に得ることができることを知見した(手順Bにおける亜鉛除去工程)。
Further, as procedure B, which is another specific embodiment, the present inventors oxidized the second leachate with, for example, air to convert iron ions contained in the second leachate into, for example, hydroxides. It was found that the concentration of iron ions in the solution (third solution) left after separation of the iron component (third solution) can be significantly reduced while selectively precipitating and preferentially separating only the iron component from the second leachate ( Iron removal step in procedure B). In addition, the present inventors also found that by adjusting the pH and the like of the second leachate, it is possible to separate only the iron component from the second leachate better.
Then, the third solution from which the iron component has been separated is subjected to a sulfide precipitation treatment in which a sulfide such as sodium hydrosulfide NaHS is acted on, and the remaining zinc ions are further separated as a zinc-containing precipitate. , it was found that a high-purity manganese solution can be obtained easily and inexpensively as the fourth solution left after separation (zinc removal step in procedure B).

まず、本発明者らが上記手順AおよびBのそれぞれに沿って行った実験(A)および(B)の結果について説明する。 First, the results of experiments (A) and (B) conducted by the present inventors according to the above procedures A and B, respectively, will be described.

実験(A)
廃乾電池から、マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池を選別し(選別工程)、更に破砕・篩い分け工程を施して粉粒体を得た。
得られた粉粒体に、以下の条件で酸溶液を混合し、酸処理工程を行った。
酸溶液:硫酸100mL
硫酸濃度:1.0mol/L(質量%濃度約8.7%)
酸浸出処理時間:1時間(撹拌処理)
粉粒体と酸溶液との固液比:100g/L
次に、得られた混合物を、孔径1μmのろ紙でろ過し、第1浸出液と第1浸出残渣とを固液分離した(第一の固液分離工程)。分離された第1浸出残渣中のマンガン、亜鉛、鉄の濃度をICP発光分光法により定量した。酸処理工程前後での成分分析結果を表1に示す。酸処理工程後に分離された第1浸出残渣中の亜鉛濃度は1.45質量%にまで著しく低下した。
Experiment (A)
Manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries were sorted out from the waste dry batteries (sorting step), and further subjected to crushing and sieving steps to obtain granules.
The obtained granules were mixed with an acid solution under the following conditions to carry out an acid treatment step.
Acid solution: 100 mL of sulfuric acid
Sulfuric acid concentration: 1.0 mol/L (mass% concentration about 8.7%)
Acid leaching treatment time: 1 hour (stirring treatment)
Solid-liquid ratio of powder and acid solution: 100g/L
Next, the resulting mixture was filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm to separate the first leaching liquid and the first leaching residue from solid-liquid (first solid-liquid separation step). The concentrations of manganese, zinc and iron in the separated first leaching residue were quantified by ICP emission spectroscopy. Table 1 shows the results of component analysis before and after the acid treatment step. The zinc concentration in the first leach residue separated after the acid treatment step was significantly reduced to 1.45 mass %.

表1より、酸処理工程により、粉粒体に含まれていた亜鉛の大部分が除去されるものの、多少の亜鉛がなお残存することが分かる。そこで、酸処理工程後に分離された第1浸出残渣に、酸溶液および還元剤を作用させる酸・還元剤処理を施して、残存する亜鉛成分を更に浸出させたうえで、得られた第2浸出液に硫化物沈殿処理を施せば、後に詳述するように残存する亜鉛成分を選択的かつ十分に沈殿させることができる。その結果、亜鉛成分の除去を確実に、容易に、しかも安価に行うことができることに想到した。 From Table 1, it can be seen that although most of the zinc contained in the powder is removed by the acid treatment step, some zinc still remains. Therefore, the first leach residue separated after the acid treatment step is subjected to an acid/reducing agent treatment in which an acid solution and a reducing agent act to further leach the remaining zinc component, and the second leachate obtained is sulfide precipitation treatment, it is possible to selectively and sufficiently precipitate the remaining zinc component as will be detailed later. As a result, the inventors have come to realize that the zinc component can be removed reliably, easily, and inexpensively.

つまり、酸処理工程後に分離された第1浸出残渣に、酸溶液および還元剤を作用させる酸・還元剤処理工程を施した。その後、得られた混合物を孔径1μmのろ紙でろ過する第二の固液分離工程を施して、第2浸出液および第2浸出残渣を得た。なお、酸・還元剤処理工程で用いた酸溶液の酸濃度は、硫酸濃度:1.0mol/L(質量%濃度約8.7%)、還元剤は30%過酸化水素水とし、酸浸出処理時間は1時間として撹拌処理を行った。この酸・還元剤処理工程および第二の固液分離工程によって、少なくともマンガンイオン、亜鉛イオンおよび鉄イオンを含有する第2浸出液が得られた。
得られた第2浸出液中のマンガン濃度、亜鉛濃度、鉄濃度を、ICP発光分析法で定量分析したところ、マンガン濃度は22435mg/L、亜鉛濃度は535mg/L、鉄濃度は112mg/Lであった。
In other words, the first leaching residue separated after the acid treatment step was subjected to an acid/reducing agent treatment step in which an acid solution and a reducing agent are allowed to act. After that, the obtained mixture was subjected to a second solid-liquid separation step of filtering through a filter paper having a pore size of 1 μm to obtain a second leachate and a second leach residue. The acid concentration of the acid solution used in the acid/reducing agent treatment process is sulfuric acid concentration: 1.0 mol / L (mass% concentration about 8.7%), the reducing agent is 30% hydrogen peroxide water, and the acid leaching treatment time is Stirring treatment was performed for 1 hour. A second leachate containing at least manganese ions, zinc ions and iron ions was obtained by the acid/reducing agent treatment step and the second solid-liquid separation step.
Quantitative analysis of the manganese, zinc, and iron concentrations in the obtained second leachate by ICP emission spectrometry revealed a manganese concentration of 22,435 mg/L, a zinc concentration of 535 mg/L, and an iron concentration of 112 mg/L. rice field.

ついで、得られた第2浸出液に、硫化物として水硫化ナトリウムNaHSを、種々の条件で添加する硫化物沈殿処理工程を施した。なお、水硫化ナトリウム(NaHS)は、蒸留水に溶解させ、溶液の状態で添加した。
硫化物沈殿処理の条件は次のとおりとした。
第2浸出液:100mL
硫化物の種類:水硫化ナトリウム(NaHS)
硫化物の添加量:溶解亜鉛に対して硫黄として1~3当量
反応中の第2浸出液のpH:0.5~5
pH調整剤:3M硫酸または100g/L水酸化ナトリウム
処理時間:水硫化ナトリウム添加後0.5時間(撹拌処理)
そして、硫化物沈殿処理後、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過して固液分離を行い(亜鉛分離工程)、分離された第3溶液の成分(亜鉛、鉄、マンガン)をICP発光分析法で定量分析した。上記亜鉛分離工程においては、ろ紙の目詰まりは全く確認されず、固液分離を簡便に行うことができた。なお、得られた分析値は、水硫化ナトリウム溶液とpH調整剤の添加で希釈された影響を補正した。得られた結果を図5に示す。図5にはマンガンの分析結果は図示していない。
Then, the obtained second leachate was subjected to a sulfide precipitation treatment step in which sodium hydrosulfide NaHS was added as a sulfide under various conditions. Sodium hydrosulfide (NaHS) was dissolved in distilled water and added in the form of a solution.
The conditions for the sulfide precipitation treatment were as follows.
2nd leachate: 100mL
Sulfide type: sodium hydrosulfide (NaHS)
Addition amount of sulfide: 1 to 3 equivalents as sulfur to dissolved zinc pH of second leachate during reaction: 0.5 to 5
pH adjuster: 3M sulfuric acid or 100g/L sodium hydroxide Treatment time: 0.5 hours after adding sodium hydrosulfide (stirring treatment)
After the sulfide precipitation treatment, suction filtration is performed with a filter paper with a pore size of 1 μm to perform solid-liquid separation (zinc separation process), and the components (zinc, iron, manganese) of the separated third solution are quantified by ICP emission spectrometry. analyzed. In the zinc separation step, clogging of the filter paper was not observed at all, and solid-liquid separation could be easily performed. The analytical values obtained were corrected for the effects of dilution due to the addition of sodium hydrosulfide solution and pH adjuster. The results obtained are shown in FIG. Manganese analysis results are not shown in FIG.

図5(a)から、硫化物の添加量が1当量の場合(NaHS:1当量)、亜鉛の沈殿除去は行われているものの、分析限界(0.1mg/L)を上回り不完全であり、しかも、第2浸出液のpHを高めた際の最終的なZnの除去率は安定していないことがわかる。
一方、図5(b)に示すように、硫化物の添加量が2当量(NaHS:2当量)となると、亜鉛の沈殿除去が顕著になっている。とくに、第2浸出液のpHが3以上である条件では、亜鉛除去工程(硫化物沈殿処理工程および亜鉛分離工程)後の第3溶液中の亜鉛濃度が分析限界(0.1mg/L)未満となるまで除去されていることがわかる。また、図5(c)に示す硫化物の添加量が3当量(NaHS:3当量)の場合でも、2当量の場合と同様の傾向を示し、とくに、第2浸出液のpHが3以上であるときの亜鉛濃度が分析限界(0.1mg/L)を下回り、亜鉛の沈殿除去が顕著となっている。
From FIG. 5(a), when the amount of sulfide added is 1 equivalent (NaHS: 1 equivalent), zinc precipitation is removed, but the analysis limit (0.1 mg / L) is exceeded and is incomplete. Moreover, it can be seen that the final removal rate of Zn is not stable when the pH of the second leachate is increased.
On the other hand, as shown in FIG. 5(b), when the added amount of sulfide is 2 equivalents (NaHS: 2 equivalents), precipitation and removal of zinc become remarkable. In particular, under the condition that the pH of the second leachate is 3 or higher, the zinc concentration in the third solution after the zinc removal step (sulfide precipitation treatment step and zinc separation step) is below the analytical limit (0.1 mg/L). It can be seen that up to . In addition, even when the amount of sulfide added shown in FIG. At that time, the zinc concentration was below the analytical limit (0.1 mg/L), and zinc precipitate removal was remarkable.

なお、図5からは、亜鉛除去工程により、鉄の沈殿除去も行われることがわかる。図5(b)に示すように、硫化物の添加量が2当量(NaHS:2当量)の場合には、第2浸出液のpHが3以上となる条件で鉄が沈殿除去され、pHが5程度の場合はFe濃度が1mg/L程度にまで低減することがわかる。図5(b)に示すこの条件下では、図示していないものの、マンガン濃度も19000mg/L程度まで低下し始めた。つまり、硫化物の添加量が2当量かつ第2浸出液のpHが3以上である条件では、第2浸出液から、亜鉛、鉄と同時に、マンガンも一部沈殿除去されることがわかる。 In addition, from FIG. 5, it turns out that iron precipitation removal is also performed by the zinc removal process. As shown in FIG. 5(b), when the amount of sulfide added is 2 equivalents (NaHS: 2 equivalents), iron is precipitated and removed under the condition that the pH of the second leachate is 3 or more, and the pH is 5. It can be seen that the Fe concentration is reduced to about 1 mg/L in the case of about 1 mg/L. Under the conditions shown in FIG. 5(b), although not shown, the manganese concentration also began to decrease to about 19000 mg/L. In other words, under the condition that the added amount of sulfide is 2 equivalents and the pH of the second leachate is 3 or more, it can be seen that manganese is partially precipitated and removed from the second leachate together with zinc and iron.

また、図5(c)に示す硫化物の添加量が3当量(NaHS:3当量)の場合でも、2当量の場合と同様の傾向をもって、鉄が沈殿除去されることがわかる。図5(c)に示すように、第2浸出液のpHが5の場合にとくに鉄の沈殿除去が著しくなり、0.5mg/L程度となるまで除去されていることがわかる。なお、図示していないが、図5(c)においてpHが5である場合には、マンガン濃度の低下が著しく、30%以上のマンガンが沈殿除去された。つまり、硫化物の添加量が3当量かつ第2浸出液のpHが3を超える条件では、亜鉛の除去に加え、鉄およびマンガンも、硫化物の添加量が2当量である場合よりも多量に沈殿されることがわかる。 Moreover, even when the amount of sulfide added shown in FIG. 5(c) is 3 equivalents (NaHS: 3 equivalents), iron is precipitated and removed with the same tendency as in the case of 2 equivalents. As shown in FIG. 5(c), when the pH of the second leachate is 5, the removal of the precipitated iron is particularly remarkable, and it can be seen that iron is removed to about 0.5 mg/L. Although not shown, when the pH was 5 in FIG. 5(c), the manganese concentration decreased remarkably, and 30% or more of manganese was precipitated and removed. That is, at a sulfide loading of 3 equivalents and a second leachate pH greater than 3, in addition to removing zinc, iron and manganese also precipitate in greater amounts than at a sulfide loading of 2 equivalents. It can be seen that

実験(A)について上記したように、粉粒体に酸処理工程をして得られた第1浸出残渣を用い、更に酸・還元剤処理工程を施して得られた、マンガンイオン、亜鉛イオンおよび鉄イオンを含有する第2浸出液に対する亜鉛除去工程によれば、亜鉛分離時のろ紙の目詰まり等のトラブルを回避して、滞りなく亜鉛成分を分析限界未満にまで沈殿・分離除去できる。また、亜鉛(Zn)とともに、鉄(Fe)も一部沈殿する場合がある。鉄(Fe)濃度がある程度まで沈殿除去されている場合には、この段階で処理を終えることも考えられる。しかし、本発明者らは、鉄を更に高度に除去するため、亜鉛除去工程後に分離された第3溶液中に含まれる鉄イオンを水酸化物等の鉄含有沈澱物として沈澱させる鉄除去工程(酸化処理工程および鉄分離工程)をさらに施す必要があることに想到した。 As described above for experiment (A), manganese ions, zinc ions, and manganese ions, zinc ions, and According to the step of removing zinc from the second leachate containing iron ions, troubles such as clogging of filter paper during zinc separation can be avoided, and the zinc component can be smoothly precipitated, separated and removed to below the analytical limit. In addition, iron (Fe) may partially precipitate along with zinc (Zn). If the iron (Fe) concentration has been precipitated and removed to some extent, the treatment may be terminated at this stage. However, in order to remove iron to a higher degree, the present inventors proposed an iron removal step ( It was realized that an additional oxidation treatment step and an iron separation step) had to be applied.

実験(B)
実験(A)と同様の手法に従い、選別工程、破砕・篩い分け工程、酸処理工程および第一の固液分離工程を経て得られた第1浸出残渣に酸溶液および還元剤を作用させる酸・還元剤処理を施して、第2浸出液および第2浸出残渣を得た。分離された第2浸出液中のマンガン濃度、亜鉛濃度、鉄濃度をICP発光分析法により測定したところ、マンガン濃度は22435mg/L、亜鉛濃度は535mg/L、鉄濃度は112mg/Lであった。
Experiment (B)
According to the same method as in Experiment (A), the first leaching residue obtained through the sorting process, the crushing/sieving process, the acid treatment process, and the first solid-liquid separation process is treated with an acid solution and a reducing agent. After treatment with a reducing agent, a second leachate and a second leach residue were obtained. Manganese concentration, zinc concentration and iron concentration in the separated second leachate were measured by ICP emission spectrometry, and the manganese concentration was 22435 mg/L, the zinc concentration was 535 mg/L, and the iron concentration was 112 mg/L.

ついで、得られた第2浸出液に、酸化処理として空気曝気を施した(酸化処理工程)。空気曝気の条件は次のとおりとした。
吹込み量:(第2浸出液量と同体積)/分
曝気時間:30分
反応中の第2浸出液のpH:4~6
pH調整剤:3M硫酸または100g/L水酸化ナトリウム
ここで、吹込み量および曝気時間は、通常の実用的な条件(吹込み量:溶液量に対して0.1~1倍量/分、曝気時間:15~60分)の範囲内である。
そして、空気曝気後の第2浸出液全量を孔径:1μmのろ紙で吸引ろ過して固液分離し(鉄分離工程)、分離された第3溶液の成分濃度(亜鉛、鉄、マンガン)をICP発光分析法で測定した。なお、得られた測定値については、pH調整剤による希釈の影響を補正した。得られた結果を図6に示す。酸化処理工程によるマンガンおよび亜鉛の沈殿はほとんど確認されなかったため、図6には、鉄除去工程(酸化処理工程および鉄分離工程)後の第3溶液中の鉄濃度のみを示す。
Next, the obtained second leachate was subjected to air aeration as oxidation treatment (oxidation treatment step). The air aeration conditions were as follows.
Blowing amount: (same volume as second leachate)/min Aeration time: 30 minutes pH of second leachate during reaction: 4-6
pH adjuster: 3M sulfuric acid or 100g/L sodium hydroxide Blowing rate and aeration time are set according to normal practical conditions : 15 to 60 minutes).
Then, the entire amount of the second leachate after air aeration is sucked and filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm to separate solid and liquid (iron separation step), and the component concentration (zinc, iron, manganese) of the separated third solution is measured by ICP emission. Measured by an analytical method. The obtained measured values were corrected for the influence of dilution with a pH adjuster. The results obtained are shown in FIG. Since precipitation of manganese and zinc due to the oxidation treatment process was hardly confirmed, FIG. 6 shows only the iron concentration in the third solution after the iron removal process (oxidation treatment process and iron separation process).

図6から、第2浸出液がpH:4~6で、Fe(鉄)が選択的に沈殿除去されることがわかる。なお、図示していないが、このpH範囲ではマンガン、亜鉛はほとんど沈殿せず、pH:6において、亜鉛がわずかに沈殿除去されていたものの、その量は10~20mg/L程度と少なかった。第2浸出液がpH:5または6の場合には、鉄の沈殿除去が顕著に進行し、鉄濃度が0.1mg/Lを下回るまでに低減している。このように、第2浸出液に安価な酸化処理である空気曝気を施すだけで、鉄濃度を大幅に低減できることを知見した。 It can be seen from FIG. 6 that Fe (iron) is selectively removed by precipitation when the pH of the second leachate is 4-6. Although not shown, manganese and zinc hardly precipitated in this pH range, and although zinc was slightly precipitated and removed at pH: 6, the amount was as small as about 10 to 20 mg/L. When the pH of the second leaching solution was 5 or 6, iron precipitation removal progressed remarkably, and the iron concentration decreased to below 0.1 mg/L. In this way, the inventors have found that the iron concentration can be significantly reduced simply by subjecting the second leachate to air aeration, which is an inexpensive oxidation treatment.

図6のうち、pH:5に調整した第2浸出液に空気曝気(酸化処理)を施して鉄濃度を0.1mg/L未満に低減し、固液分離による鉄分離工程を施して得られた第3溶液に対して、さらに種々の条件で硫化物沈殿処理工程を施した。
硫化物沈殿処理の条件は次のとおりとした。
第3溶液:100mL
硫化物の種類:水硫化ナトリウム(NaHS)
硫化物の添加量:溶解亜鉛に対して硫黄として1~3当量
反応中の第3溶液のpH:0.5~5
pH調整剤:3M硫酸または100g/L水酸化ナトリウム
処理時間:水硫化ナトリウム添加後0.5時間(撹拌処理)
上記した硫化物沈殿処理工程後、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過して固液分離を行い(亜鉛分離工程)、分離された第4溶液について、その成分をICP発光分析法で分析した。上記亜鉛分離工程においても、ろ紙の目詰まりは全く確認されず、固液分離を簡便に行うことができた。
In FIG. 6, the second leachate adjusted to pH: 5 was subjected to air aeration (oxidation treatment) to reduce the iron concentration to less than 0.1 mg / L, and the second leachate obtained by performing the iron separation process by solid-liquid separation The three solutions were further subjected to a sulfide precipitation treatment process under various conditions.
The conditions for the sulfide precipitation treatment were as follows.
Third solution: 100 mL
Sulfide type: sodium hydrosulfide (NaHS)
Addition amount of sulfide: 1 to 3 equivalents as sulfur to dissolved zinc pH of third solution during reaction: 0.5 to 5
pH adjuster: 3M sulfuric acid or 100g/L sodium hydroxide Treatment time: 0.5 hours after adding sodium hydrosulfide (stirring treatment)
After the above-described sulfide precipitation treatment step, suction filtration was performed with a filter paper having a pore size of 1 μm to perform solid-liquid separation (zinc separation step), and the components of the separated fourth solution were analyzed by ICP emission spectrometry. In the zinc separation step, clogging of the filter paper was not observed at all, and solid-liquid separation could be easily performed.

その結果、硫化物の添加量が1当量の場合(NaHS:1当量)、亜鉛の沈殿除去は行われているものの、分析限界(0.1mg/L)を上回り不完全であり、しかも、第3溶液のpHを高めた際の最終的なZnの除去率は安定していないことを知見した。
一方、硫化物の添加量が2当量(NaHS:2当量)となると、亜鉛の沈殿除去が顕著になり、とくに、第3溶液のpHが3以上である条件では、亜鉛除去工程後の第4溶液中の亜鉛濃度は分析限界(0.1mg/L)未満となるまでに、沈殿・除去されることを見出した。
また、硫化物の添加量が3当量(NaHS:3当量)の場合でも、2当量の場合と同様の傾向を示し、亜鉛の沈殿除去が顕著となることを知見した。なお、硫化物の添加量が3当量の場合(NaHS:3当量)には、第3溶液のpHが5程度になると、マンガンの沈殿除去も大きくなる傾向を示した。
As a result, when the amount of sulfide added is 1 equivalent (NaHS: 1 equivalent), zinc precipitation is removed, but it is incomplete because it exceeds the analytical limit (0.1 mg / L). It was found that the final Zn removal rate was not stable when the pH of the solution was increased.
On the other hand, when the amount of sulfide added is 2 equivalents (NaHS: 2 equivalents), zinc precipitate removal becomes remarkable. It was found that the concentration of zinc in the solution was precipitated and removed until it fell below the analytical limit (0.1 mg/L).
Further, it was found that even when the amount of sulfide added is 3 equivalents (NaHS: 3 equivalents), the same tendency as in the case of 2 equivalents is exhibited, and precipitation of zinc is remarkably removed. When the amount of sulfide added was 3 equivalents (NaHS: 3 equivalents), when the pH of the third solution was about 5, the removal of precipitated manganese tended to increase.

実験(B)について上記したように、粉粒体に酸処理工程をして得られた第1浸出残渣を用い、更に酸・還元剤処理工程を施して得られた、マンガンイオン、亜鉛イオンおよび鉄イオンを含有する第2浸出液に、まず酸化処理を施せば、空気曝気という簡便な酸化処理を施すことだけで、鉄成分の大部分を沈殿・分離除去した溶液とすることができる(鉄除去工程)。そして、その後に分離された第3溶液に硫化物を作用させる硫化物沈殿処理工程を施せば、亜鉛分離時のろ紙の目詰まり等のトラブルを回避して、滞りなく亜鉛成分を分析限界未満までに沈殿・除去できる(亜鉛除去工程)。 As described above for experiment (B), manganese ions, zinc ions, and manganese ions, zinc ions, and If the second leachate containing iron ions is first subjected to oxidation treatment, it is possible to obtain a solution in which most of the iron components are precipitated, separated and removed (iron removal process). Then, if the separated third solution is subjected to a sulfide precipitation treatment step in which sulfide acts on it, troubles such as filter paper clogging during zinc separation can be avoided, and the zinc component can be reduced to below the analysis limit without delay. can be precipitated and removed (zinc removal step).

このように、実験(A)および(B)によれば、前処理工程としての酸処理工程により粉粒体中の亜鉛の大部分をあらかじめ除去した第1浸出残渣を用いれば、亜鉛除去工程および鉄除去工程の工程順序に関わらず、亜鉛および鉄をともに確実かつ簡便に沈殿・分離除去でき、効率的に高純度のマンガン含有溶液を製造できることを知見した。 Thus, according to Experiments (A) and (B), if the first leaching residue obtained by removing most of the zinc in the granules in advance by the acid treatment step as the pretreatment step is used, the zinc removal step and It has been found that both zinc and iron can be reliably and simply precipitated, separated and removed, and a highly pure manganese-containing solution can be efficiently produced regardless of the order of the iron removal step.

本発明は、かかる知見に基づきさらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
(1)廃乾電池からマンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を選別する選別工程と、
前記選別工程で選別された前記マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を破砕、篩い分けして粉粒体を得る破砕・篩い分け工程と、
前記破砕・篩い分け工程で得られた前記粉粒体に、酸溶液を混合して第1浸出液および第1浸出残渣を得る酸処理工程と、
前記酸処理工程で得られた前記第1浸出液と前記第1浸出残渣とを分離する第一の固液分離工程と、
前記第一の固液分離工程で分離された前記第1浸出残渣と、酸溶液および還元剤とを混合して第2浸出液および第2浸出残渣を得る酸・還元剤処理工程と、
前記酸・還元剤処理工程で得られた前記第2浸出液と前記第2浸出残渣とを分離する第二の固液分離工程と、
前記第二の固液分離工程で分離された前記第2浸出液から、該第2浸出液に含有される亜鉛イオン、鉄イオンおよびマンガンイオンのうち、前記亜鉛イオンおよび鉄イオンを除去して、前記マンガンイオンを含有する溶液を得るマンガン抽出工程と、
をこの順に施す、廃乾電池からのマンガン回収方法であって、
前記マンガン抽出工程が、
前記亜鉛イオンに硫化物を作用させて該亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理工程と、さらに、得られた亜鉛含有沈殿物を分離する亜鉛分離工程とを含む亜鉛除去工程と;
前記鉄イオンを酸化させて該鉄イオンを沈殿させる酸化処理工程と、さらに、得られた鉄含有沈殿物を分離する鉄分離工程とを含む鉄除去工程と;
を順不同に含むことにより、マンガン含有溶液を得ることを特徴とする、廃乾電池からのマンガン回収方法。
The present invention has been completed by further studies based on such findings. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) a sorting step of sorting out one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries;
A crushing and sieving step of crushing and sieving one or both of the manganese dry battery and the alkaline manganese dry battery selected in the sorting step to obtain powders;
an acid treatment step of mixing an acid solution with the granular material obtained in the crushing and sieving step to obtain a first leachate and a first leach residue;
a first solid-liquid separation step of separating the first leachate obtained in the acid treatment step and the first leach residue;
an acid/reducing agent treatment step of mixing the first leaching residue separated in the first solid-liquid separation step with an acid solution and a reducing agent to obtain a second leaching solution and a second leaching residue;
a second solid-liquid separation step of separating the second leachate obtained in the acid/reducing agent treatment step and the second leach residue;
Of the zinc ions, iron ions, and manganese ions contained in the second leachate, the zinc ions and iron ions are removed from the second leachate separated in the second solid-liquid separation step, and the manganese a manganese extraction step of obtaining a solution containing ions;
A method for recovering manganese from waste batteries by applying in this order,
The manganese extraction step is
a zinc removal step including a sulfide precipitation treatment step of reacting the zinc ions with sulfide to precipitate the zinc ions, and a zinc separation step of separating the obtained zinc-containing precipitate;
an iron removal step comprising an oxidation treatment step of oxidizing the iron ions to precipitate the iron ions, and an iron separation step of separating the resulting iron-containing precipitate;
A method for recovering manganese from waste dry batteries, comprising obtaining a manganese-containing solution by including in random order.

(2)前記酸処理工程における前記酸溶液が、質量%濃度1.4%以上45%以下の希硫酸または質量%濃度1%以上14%以下の希塩酸であることを特徴とする、前記(1)に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (2) In the above (1), wherein the acid solution in the acid treatment step is dilute sulfuric acid with a mass% concentration of 1.4% or more and 45% or less or dilute hydrochloric acid with a mass% concentration of 1% or more and 14% or less. A method for recovering manganese from waste dry batteries described.

(3)前記酸処理工程における前記粉粒体と前記酸溶液との固液比が50g/L以上であることを特徴とする、前記(1)または(2)に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (3) Manganese from waste dry batteries according to (1) or (2), wherein the solid-liquid ratio between the powder and the acid solution in the acid treatment step is 50 g/L or more. collection method.

(4)前記酸・還元剤処理工程における前記酸溶液が、質量%濃度1.4%以上45%以下の希硫酸または質量%濃度1%以上14%以下の希塩酸であることを特徴とする、前記(1)~(3)のいずれかに記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (4) The acid solution in the acid/reducing agent treatment step is dilute sulfuric acid with a mass% concentration of 1.4% or more and 45% or less or dilute hydrochloric acid with a mass% concentration of 1% or more and 14% or less. A method for recovering manganese from waste dry batteries according to any one of 1) to (3).

(5)前記酸・還元剤処理工程における前記還元剤が、過酸化水素、硫化ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、および硫酸鉄のいずれかであることを特徴とする、前記(1)~(4)のいずれかに記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (5) The reducing agent in the acid/reducing agent treatment step is any one of hydrogen peroxide, sodium sulfide, sodium hydrogen sulfite, sodium thiosulfate, and iron sulfate. (4) A method for recovering manganese from waste dry batteries according to any one of (4).

(6)前記マンガン抽出工程が、前記亜鉛除去工程、続いて前記鉄除去工程の順に行われ、
前記亜鉛除去工程では、前記第2浸出液に硫化物を作用させて該第2浸出液中の亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理工程を施した後に、得られた亜鉛含有沈殿物とマンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液とを固液分離する亜鉛分離工程を施し、
前記鉄除去工程では、前記亜鉛除去工程で得られた前記第3溶液を酸化させて該第3溶液中の鉄イオンを沈殿させる酸化処理工程を施した後に、得られた鉄含有沈澱物とマンガンイオンを含有する第4溶液とを固液分離する鉄分離工程を施すことを特徴とする、前記(1)~(5)のいずれかに記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。
(6) the manganese extraction step is performed in the order of the zinc removal step and then the iron removal step;
In the zinc removal step, the second leachate is subjected to a sulfide precipitation treatment step of causing sulfide to act on the second leachate to precipitate zinc ions in the second leachate. Performing a zinc separation step for solid-liquid separation from the third solution containing ions,
In the iron-removing step, after performing an oxidation treatment step of oxidizing the third solution obtained in the zinc-removing step to precipitate iron ions in the third solution, the resulting iron-containing precipitate and manganese The method for recovering manganese from waste dry batteries according to any one of the above (1) to (5), characterized by performing an iron separation step of solid-liquid separation from the fourth solution containing ions.

(7)前記硫化物沈殿処理工程において、前記第2浸出液をpH:2以上6以下に調整することを特徴とする、前記(6)に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (7) The method for recovering manganese from waste dry batteries according to (6) above, wherein in the sulfide precipitation treatment step, the pH of the second leachate is adjusted to pH 2 or more and 6 or less.

(8)前記酸化処理工程において、前記マンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液に対して空気曝気を行う、またはさらに該第3溶液に対して酸化剤を添加し、かつ該第3溶液をpH:3以上7以下に調整することを特徴とする、前記(6)または(7)に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (8) In the oxidation treatment step, the third solution containing manganese ions and iron ions is aerated with air, or an oxidizing agent is added to the third solution, and the third solution is The method for recovering manganese from waste dry batteries according to (6) or (7) above, wherein the pH is adjusted to 3 or more and 7 or less.

(9)前記マンガン抽出工程が、前記鉄除去工程、続いて前記亜鉛除去工程の順に行われ、
前記鉄除去工程では、前記第2浸出液を酸化させて該第2浸出液中の鉄イオンを沈殿させる酸化処理工程を施した後に、得られた鉄含有沈澱物とマンガンイオンおよび亜鉛イオンを含有する第3溶液とを固液分離する鉄分離工程を施し、
前記亜鉛除去工程では、前記鉄除去工程で得られた前記第3溶液に硫化物を作用させて該第3溶液中の亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理工程を施した後に、得られた亜鉛含有沈澱物とマンガンイオンを含有する第4溶液とを固液分離する亜鉛分離工程を施すことを特徴とする、前記(1)~(5)のいずれかに記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。
(9) the manganese extraction step is performed in the order of the iron removal step and then the zinc removal step;
In the iron removal step, the second leachate is subjected to an oxidation treatment step of oxidizing the second leachate to precipitate iron ions in the second leachate. 3 subjected to an iron separation process for solid-liquid separation from the solution,
In the zinc removal step, the third solution obtained in the iron removal step is subjected to a sulfide precipitation treatment step of causing sulfide to act on the third solution to precipitate zinc ions in the third solution. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to any one of the above (1) to (5), characterized in that a zinc separation step is performed for solid-liquid separation of the contained precipitate and the fourth solution containing manganese ions. .

(10)前記硫化物沈殿処理工程において、前記マンガンイオンおよび亜鉛イオンを含有する第3溶液をpH:2以上6以下に調整することを特徴とする、前記(9)に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (10) In the sulfide precipitation treatment step, the pH of the third solution containing manganese ions and zinc ions is adjusted to 2 or more and 6 or less, from the waste dry battery according to (9). Manganese recovery method.

(11)前記酸化処理工程において、前記第2浸出液に対して空気曝気を行い、かつ該第2浸出液をpH:3以上7以下に調整することを特徴とする、前記(9)または(10)に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (11) The above (9) or (10), wherein in the oxidation treatment step, the second leachate is aerated with air, and the pH of the second leachate is adjusted to 3 or more and 7 or less. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to 1.

(12)前記硫化物沈殿処理工程において使用する硫化物が、水硫化ナトリウム、硫化ナトリウム、硫化水素のうちのいずれかであることを特徴とする、前記(1)~(11)のいずれかに記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 (12) Any one of (1) to (11) above, wherein the sulfide used in the sulfide precipitation treatment step is any one of sodium hydrosulfide, sodium sulfide, and hydrogen sulfide. A method for recovering manganese from waste dry batteries described.

(13)廃乾電池からマンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を選別する選別装置と、
前記選別装置で選別された前記マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を装入して破砕処理を施し、破砕処理物を得る破砕装置と、
前記破砕装置で得られた前記破砕処理物に篩い分け処理を施して粉粒体を得る篩い分け装置と、
前記篩い分け装置で得られた前記粉粒体に、酸処理を施す酸処理槽と、
前記酸処理槽で得られた第1浸出液と第1浸出残渣とを分離する第一の固液分離装置と、
前記第一の固液分離装置で分離された前記第1浸出残渣に、酸溶液および還元剤を作用させる酸・還元剤処理槽と、
前記酸・還元剤処理槽で得られた第2浸出液と第2浸出残渣とを分離する第二の固液分離装置と、
前記第二の固液分離装置で分離された前記第2浸出液から、該第2浸出液に含有される亜鉛イオン、鉄イオンおよびマンガンイオンのうち、前記亜鉛イオンおよび鉄イオンを除去して、前記マンガンイオンを含有する溶液を得るマンガン抽出装置群と、
をこの順で備える、廃乾電池からのマンガン回収設備であって、
前記マンガン抽出装置群が、
前記亜鉛イオンに硫化物を作用させて該亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理槽と、さらに、得られた亜鉛含有沈殿物を固液分離する亜鉛分離装置とを含む亜鉛除去装置群と;
前記鉄イオンを酸化させて該鉄イオンを沈殿させる酸化処理槽と、さらに、得られた鉄含有沈殿物を固液分離する鉄分離装置とを含む鉄除去装置群と;
を順不同に含むことにより、マンガン含有溶液を得ることを特徴とする、廃乾電池からのマンガン回収設備。
(13) a sorting device for sorting out one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries;
A crushing device for obtaining a crushed product by inserting one or both of the manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries sorted by the sorting device and subjecting them to crushing treatment;
a sieving device for obtaining powder by sieving the crushed material obtained by the crushing device;
an acid treatment tank for acid-treating the granular material obtained by the sieving device;
a first solid-liquid separator for separating the first leachate obtained in the acid treatment tank from the first leach residue;
an acid/reducing agent treatment tank in which an acid solution and a reducing agent are applied to the first leaching residue separated by the first solid-liquid separation device;
a second solid-liquid separator for separating the second leachate obtained in the acid/reducing agent treatment tank from the second leach residue;
Of the zinc ions, iron ions, and manganese ions contained in the second leachate, the zinc ions and iron ions are removed from the second leachate separated by the second solid-liquid separator, and the manganese a group of manganese extractors for obtaining a solution containing ions;
Manganese recovery equipment from waste dry batteries, comprising in this order,
The manganese extraction device group
a group of zinc removal devices including a sulfide precipitation treatment tank for causing sulfide to act on the zinc ions to precipitate the zinc ions;
an iron removal device group including an oxidation treatment tank for oxidizing the iron ions to precipitate the iron ions, and an iron separation device for solid-liquid separation of the obtained iron-containing precipitate;
Manganese recovery equipment from waste dry batteries, characterized in that a manganese-containing solution is obtained by including in random order.

本発明によれば、廃乾電池に含まれる有価成分であるマンガン成分を、炭素成分、亜鉛成分、鉄成分から高精度かつ簡便に分離し、二次電池電極材用の原料として利用できる程度の高純度のマンガンを、歩留り高く、安価に回収でき、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, the manganese component, which is a valuable component contained in waste dry batteries, can be separated from the carbon component, zinc component, and iron component with high accuracy and ease, and the manganese component can be used as a raw material for secondary battery electrode materials. High-purity manganese can be recovered at a high yield and at a low cost, and has a remarkable industrial effect.

本発明のマンガン回収方法の工程を説明するフローである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a flow explaining the process of the manganese recovery method of this invention. 本発明のマンガン回収方法の一実施形態(手順A)を説明するフローである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a flow explaining one Embodiment (procedure A) of the manganese recovery method of this invention. 本発明のマンガン回収方法の他の実施形態(手順B)を説明するフローである。It is a flow explaining other embodiment (procedure B) of the manganese recovery method of this invention. 酸処理工程前後での粉粒体のX線回折データである。It is the X-ray diffraction data of the granular material before and after the acid treatment process. 図2のフローに従った硫化物沈殿処理工程における、亜鉛および鉄の沈殿除去に及ぼす硫化物添加量((a)NaHS:1当量、(b)NaHS:2当量、(c)NaHS:3当量)およびpH条件の影響を示すグラフである。Sulfide addition amount ((a) NaHS: 1 equivalent, (b) NaHS: 2 equivalents, (c) NaHS: 3 equivalents on zinc and iron precipitation removal in the sulfide precipitation treatment process according to the flow of FIG. 2 ) and pH conditions. 図3のフローに従った酸化処理工程における、鉄の沈殿除去に及ぼすpHの影響を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the effect of pH on the removal of iron precipitates in the oxidation treatment process according to the flow of FIG. 3. FIG. 本発明のマンガン回収設備の一実施形態(構成A)を説明する模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram explaining one Embodiment (structure A) of the manganese recovery equipment of this invention. 本発明のマンガン回収設備の他の実施形態(構成B)を説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating another embodiment (configuration B) of the manganese recovery facility of the present invention;

本発明は、廃乾電池を対象とし、廃乾電池に含まれる有価成分であるマンガン成分を、該廃乾電池に共に含まれる炭素成分、亜鉛成分および鉄成分と分離し、高純度のマンガン含有溶液として簡便に回収する、廃乾電池からのマンガンの回収方法および回収設備である。以下、本発明の実施形態について、図を参照して具体的に説明する。以下の実施形態は、本発明の好適な一例を示すものであり、これらの例によって本発明が何ら限定されるものではない。 The present invention is directed to waste dry batteries, and the manganese component, which is a valuable component contained in waste dry batteries, is separated from the carbon component, zinc component, and iron component contained together in the waste dry battery, and is easily prepared as a highly pure manganese-containing solution. It is a method and equipment for recovering manganese from waste dry batteries. Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The following embodiments show preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited by these examples.

(マンガン回収方法)
本発明のマンガンの回収方法は、図1に示すように、選別工程、破砕・篩い分け工程、酸処理工程、第一の固液分離工程、酸・還元剤処理工程、第二の固液分離工程、およびマンガン抽出工程を順に有する。また、マンガン抽出工程は、所定の亜鉛除去工程および鉄除去工程を順不同で含む。
本発明のマンガン回収方法が上記所定の工程に従うことにより、廃乾電池に含まれるマンガン以外の成分を、順に、確実かつ簡便に除去することができる。その結果、本発明のマンガン回収方法に従えば、廃乾電池を利用して、マンガン成分を、二次電池電極材用の原料として利用できる程度の高純度で、容易に回収可能である。本発明のマンガン回収方法は、後述するマンガン回収設備を用いて好適に実施することができる。
(Manganese recovery method)
Manganese recovery method of the present invention, as shown in FIG. and a manganese extraction step. Also, the manganese extraction process includes a predetermined zinc removal process and an iron removal process in random order.
When the manganese recovery method of the present invention follows the predetermined steps described above, components other than manganese contained in waste dry batteries can be sequentially and reliably and easily removed. As a result, according to the method for recovering manganese of the present invention, the manganese component can be easily recovered from waste dry batteries in such a high purity that it can be used as a raw material for secondary battery electrode materials. The manganese recovery method of the present invention can be suitably carried out using a manganese recovery facility to be described later.

選別工程
廃乾電池は、様々な種類の乾電池が混在した形で回収されるのが一般的である。このため、本発明では、回収された廃乾電池の中から、マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方(マンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池)を選別する。後の工程でマンガン成分を効率的に抽出するために、マンガン乾電池のみを選別してもよく、アルカリマンガン乾電池のみを選別してもよく、マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の両方を選別してもよい。選別方法としては、手選別、選別装置を利用する機械選別など、いずれの方法を用いてもよい。
Sorting process Waste dry batteries are generally collected in a form in which various kinds of dry batteries are mixed. Therefore, in the present invention, one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries (manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries) are sorted out of collected waste dry batteries. In order to efficiently extract the manganese component in a later step, only manganese dry batteries may be sorted, only alkaline manganese dry batteries may be sorted, or both manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries may be sorted. . As a sorting method, any method such as manual sorting or mechanical sorting using a sorting device may be used.

破砕・篩い分け工程
次に、選別工程で選別したマンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池を破砕する。破砕の目的は、選別工程で選別したマンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池の構成材料から、マンガン、亜鉛、炭素以外の成分を含む材料を可能な限り排除することにある。
これらの廃乾電池を破砕すると、包装材(鉄、プラスチックおよび紙等)や、マンガン乾電池の負極材料である亜鉛缶、アルカリマンガン乾電池の集電体である真鍮棒は、箔状または片状の固形物となる。一方、正極材料である二酸化マンガン、マンガン乾電池の集電体である炭素棒、アルカリマンガン乾電池の負極材料である亜鉛粉、放電により生成したMnO(OH)、Zn(OH)2、Mn(OH)2、ZnOなどの化合物、および各種電解液は、箔状・片状の固形物よりも更に細かい粉粒体となる。
Crushing/Sieving Process Next, the manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries screened in the screening process are crushed. The purpose of crushing is to remove as much as possible materials containing components other than manganese, zinc and carbon from the constituent materials of the manganese dry battery and/or alkaline manganese dry battery selected in the screening process.
When these waste dry batteries are crushed, packaging materials (iron, plastic, paper, etc.), zinc cans, which are the anode material for manganese dry batteries, and brass rods, which are current collectors for alkaline manganese dry batteries, are turned into foil-like or flake-like solids. become things. On the other hand, manganese dioxide, which is a positive electrode material, carbon rods, which are current collectors for manganese dry batteries, zinc powder, which is a negative electrode material for alkaline manganese dry batteries, and MnO(OH), Zn(OH) 2 and Mn(OH) generated by discharge 2. Compounds such as ZnO, and various electrolytic solutions become finer particles than foil-like or flake-like solids.

廃乾電池の破砕には通常、破砕装置を使用する。破砕装置の型式については特に限定されず、例えば、破砕後に、乾電池を構成している包装材等の固形物と粉粒体がよく分離される型式のものが好ましい。このような破砕装置としては、例えば、2軸回転式の破砕装置が挙げられる。
上記した破砕物の篩い分け(箔状または片状の固形物と、粉粒体との篩い分け)に使用する篩の目開きは、おおよそ、1mm以上が好ましく、20mm以下が好ましく、10mm以下がより好ましく、3mm以下が更に好ましい。篩の目開きは、1~20mm程度が好ましく、1~10mm程度がより好ましく、1~3mm程度が更に好ましい。篩の目開きが上記下限以上であれば、マンガン成分を含む粉粒体をより多く確保できる。また、篩の目開きが上記上限以下であれば、マンガン以外の目的外成分を含む固形物をより排除でき、後の工程をより効率的に行える。
A crushing device is usually used to crush waste dry batteries. The type of the crushing device is not particularly limited, and for example, it is preferable to use a type that can separate solids such as packaging materials constituting the dry battery from granules after crushing. As such a crushing device, for example, a twin-shaft rotary crushing device is exemplified.
The mesh size of the sieve used for sieving the crushed material (sieving between foil-like or flake-like solids and powder) is preferably 1 mm or more, preferably 20 mm or less, and 10 mm or less. More preferably, 3 mm or less is even more preferable. The mesh size of the sieve is preferably about 1 to 20 mm, more preferably about 1 to 10 mm, even more preferably about 1 to 3 mm. If the mesh opening of the sieve is at least the above lower limit, a larger amount of powder containing a manganese component can be secured. In addition, if the sieve opening is equal to or less than the above upper limit, solid matter containing unintended components other than manganese can be further removed, and subsequent steps can be performed more efficiently.

したがって、廃乾電池を破砕したのち、上述した目開きの篩を用いて篩い分けすれば、廃乾電池から包装材等の大きな固形物が除去され、主にマンガン・亜鉛成分とともに炭素を含有する粉粒体を効率的に得ることができる。
このように、破砕・篩い分け工程を経て得られた粉粒体は、マンガン乾電池および/またはアルカリマンガン乾電池の主要構成材料である、二酸化マンガン、炭素、塩化亜鉛または塩化アンモン、苛性カリ、更には、放電によって生成したMnO(OH)、Zn(OH)2、Mn(OH)2、ZnOなどが混合した粉粒体である。なお、通常、この粉粒体には、鉄成分が不可避的に混入する。
Therefore, if waste dry batteries are crushed and then sieved using the above-mentioned sieve with mesh openings, large solids such as packaging materials are removed from the waste dry batteries, and powder grains mainly containing carbon along with manganese and zinc components are removed. body can be obtained efficiently.
Thus, the granules obtained through the crushing and sieving process are the main constituent materials of manganese dry batteries and / or alkaline manganese dry batteries, manganese dioxide, carbon, zinc chloride or ammonium chloride, caustic potash, and further, It is a mixture of powders such as MnO(OH), Zn(OH) 2 , Mn(OH) 2 and ZnO generated by discharge. In addition, usually, an iron component is inevitably mixed in the powder.

酸処理工程
酸処理工程では、破砕・篩い分け工程を経て得られた粉粒体に、酸溶液(酸処理工程用酸溶液)を混合し、主として粉粒体中の亜鉛を第1浸出液中に浸出させるとともに、亜鉛含有量が低減された第1浸出残渣を得る。
Acid treatment step In the acid treatment step, the granules obtained through the crushing and sieving step are mixed with an acid solution (acid solution for the acid treatment step), and zinc in the granules is mainly added to the first leachate. Leaching and obtaining a first leach residue with reduced zinc content.

酸処理工程における酸溶液に使用する酸は、一般的な酸でよく、硫酸、硝酸、塩酸またはその他の酸を用いることができる。価格や目的に応じて適宜選択できるが、コストおよび調達の容易さ等を考慮すると、酸溶液として硫酸または塩酸を用いるのが好ましい。
硫酸を用いる場合には、硫酸濃度が質量%濃度で1.4%以上45%以下の希硫酸を用いることが好ましい。より具体的には、硫酸濃度は、1.4%以上が好ましく、2%以上がより好ましく、5%以上が更に好ましく、45%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、25%以下が更に好ましい。硫酸は、濃度が2%以上30%以下の希硫酸であることがより好ましく、さらに好ましくは、濃度が5%以上25%以下の希硫酸である。
塩酸を用いる場合には、塩酸濃度が質量%濃度で1%以上14%以下の希塩酸を用いることが好ましい。より具体的には、塩酸濃度は、1%以上が好ましく、2%以上がより好ましく、14%以下が好ましく、8%以下がより好ましい。塩酸は、濃度が2%以上8%以下の希塩酸であることがより好ましい。
酸処理工程における酸溶液の濃度が上記下限に満たなければ、粉粒体中の亜鉛成分を第1浸出液へと十分に浸出し難く、後の亜鉛除去工程において微細な亜鉛含有沈殿物が多量に生成されやすい。その結果、亜鉛分離工程において亜鉛含有沈殿物がろ紙、ろ布等の目詰まりの原因になるなど、亜鉛成分を簡便に除去し難い。一方、酸処理工程における酸溶液の濃度が上記上限を上回れば、回収目的であるマンガンまでも第1浸出液へと過剰に浸出しやすく、最終的に高濃度のマンガン含有溶液を得難い。
The acid used in the acid solution in the acid treatment step may be a common acid, and sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid or other acids may be used. Although it can be appropriately selected depending on the price and purpose, it is preferable to use sulfuric acid or hydrochloric acid as the acid solution in consideration of cost, ease of procurement, and the like.
When sulfuric acid is used, it is preferable to use dilute sulfuric acid with a sulfuric acid concentration of 1.4% or more and 45% or less by mass. More specifically, the sulfuric acid concentration is preferably 1.4% or higher, more preferably 2% or higher, even more preferably 5% or higher, preferably 45% or lower, more preferably 30% or lower, and even more preferably 25% or lower. The sulfuric acid is more preferably dilute sulfuric acid with a concentration of 2% or more and 30% or less, and more preferably dilute sulfuric acid with a concentration of 5% or more and 25% or less.
When hydrochloric acid is used, it is preferable to use dilute hydrochloric acid with a hydrochloric acid concentration of 1% or more and 14% or less by mass. More specifically, the hydrochloric acid concentration is preferably 1% or higher, more preferably 2% or higher, preferably 14% or lower, and more preferably 8% or lower. Hydrochloric acid is more preferably dilute hydrochloric acid with a concentration of 2% or more and 8% or less.
If the concentration of the acid solution in the acid treatment step is less than the above lower limit, the zinc component in the granules will not be sufficiently leached into the first leaching solution, and a large amount of fine zinc-containing precipitates will be formed in the subsequent zinc removal step. easy to generate. As a result, zinc-containing precipitates clog filter paper, filter cloth, etc. in the zinc separation step, making it difficult to simply remove the zinc component. On the other hand, if the concentration of the acid solution in the acid treatment step exceeds the above upper limit, even manganese, which is the purpose of recovery, is likely to be excessively leached into the first leachate, making it difficult to finally obtain a manganese-containing solution of high concentration.

使用する硫酸または塩酸は、市販されているものであればいずれも使用できるが、工業用または有害金属成分の少ない廃酸を希釈して使用すれば、酸溶液のコストを低減することができる。また、ここでの「質量%濃度」は、酸溶液中の酸の質量を溶液全体の質量で除したものに100を乗じた値である。 Any commercially available sulfuric acid or hydrochloric acid can be used, but the cost of the acid solution can be reduced by using diluted waste acid for industrial use or containing less harmful metal components. Also, the "mass % concentration" herein is a value obtained by dividing the mass of the acid in the acid solution by the mass of the entire solution and multiplying by 100.

なお、いずれの酸溶液を用いる場合でも、亜鉛成分の浸出に必要な酸濃度は、粉粒体と酸溶液との固液比、粉粒体の量、粉粒体中の亜鉛の含有量、粉粒体中の亜鉛の形態等によって変動する。そのため、予め実機を想定した予備実験を行うことで、最適な酸濃度を決定することが好ましい。 In addition, when using any acid solution, the acid concentration required for leaching the zinc component depends on the solid-liquid ratio between the powder and the acid solution, the amount of the powder, the content of zinc in the powder, It varies depending on the form of zinc in the granules. Therefore, it is preferable to determine the optimum acid concentration by performing a preliminary experiment assuming an actual machine in advance.

酸処理工程における粉粒体と酸溶液との固液比(粉粒体(g)/酸溶液(L))は50g/L以上が好ましく、100g/L以上がより好ましく、500g/L以下が好ましい。固液比が上記下限に満たなければ、粉粒体を処理するのに必要な反応槽の大きさが大きくなり、設備費がかさむ。また、粉粒体に対して酸溶液が過多となり、目的成分であるマンガンまで第1浸出液へと浸出しやすい。一方、固液比が上記上限を上回れば、粉粒体と酸溶液との混合物の粘度が高まり、十分に撹拌することが困難になる。また、粉粒体に対して酸溶液が過少となり、酸溶液が亜鉛を第1浸出液へと十分に浸出し難く、粉粒体から効率的に亜鉛成分を除去し難い。 The solid-liquid ratio (particle (g)/acid solution (L)) between the powder and the acid solution in the acid treatment step is preferably 50 g/L or more, more preferably 100 g/L or more, and 500 g/L or less. preferable. If the solid-liquid ratio is less than the above lower limit, the size of the reaction vessel required for treating the powder becomes large, resulting in increased facility costs. In addition, the amount of the acid solution becomes excessive with respect to the granules, and even manganese, which is the target component, tends to leach out into the first leachate. On the other hand, if the solid-liquid ratio exceeds the above upper limit, the viscosity of the mixture of the powder and the acid solution increases, making it difficult to sufficiently stir the mixture. In addition, the amount of the acid solution is too small for the granules, making it difficult for the acid solution to sufficiently leach zinc into the first leaching solution, making it difficult to efficiently remove the zinc component from the granules.

酸処理工程における粉粒体の酸溶液への浸漬温度は、酸溶液中の水が凝固および沸騰しない範囲で任意に設定可能であり、例えば、常温の酸溶液でも亜鉛成分を良好に浸出することができる。
酸処理工程における粉粒体の酸溶液中での撹拌時間は、15分以上とすることが好ましく、2時間以内とすることが好ましい。撹拌時間が15分未満であると、亜鉛成分が十分に浸出しない場合がある。また、2時間を超えて撹拌時間を延ばしても、亜鉛の浸出率に変化がなくなり、生産性に劣る場合がある。
酸処理工程における粉粒体の酸溶液中での撹拌速度は、特に制限されず、液が流動する範囲で任意に設定可能である。
The temperature at which the powder is immersed in the acid solution in the acid treatment step can be arbitrarily set within a range in which the water in the acid solution does not solidify or boil. can be done.
The stirring time of the granules in the acid solution in the acid treatment step is preferably 15 minutes or more, and preferably 2 hours or less. If the stirring time is less than 15 minutes, the zinc component may not be sufficiently leached. Further, even if the stirring time is extended beyond 2 hours, the zinc leaching rate does not change, and the productivity may be inferior.
The stirring speed of the granules in the acid solution in the acid treatment step is not particularly limited, and can be arbitrarily set within a range in which the liquid flows.

第一の固液分離工程
第一の固液分離工程では、酸処理工程で得られた第1浸出液と第1浸出残渣とを固液分離する。分離された第1浸出液は、通常、浸出した亜鉛イオンを含有し、亜鉛とともに酸処理工程で一部溶解したマンガンイオンと鉄イオンとを更に含有することがある。一方、分離された固体の第1浸出残渣は、主にマンガンおよび鉄と、残留した亜鉛とを含む。
固液分離手段は特に限定されない。固液分離工程には、常用の手段である、例えば重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレス、膜分離などから選ばれる手段を用いることが好ましい。
First Solid-Liquid Separation Step In the first solid-liquid separation step, the first leachate obtained in the acid treatment step and the first leach residue are subjected to solid-liquid separation. The separated first leachate usually contains leached zinc ions and may further contain manganese ions and iron ions partially dissolved in the acid treatment step along with the zinc. On the other hand, the separated solid first leach residue mainly contains manganese and iron, and residual zinc.
The solid-liquid separation means is not particularly limited. For the solid-liquid separation step, it is preferable to use a commonly used means such as gravity sedimentation, filtration, centrifugation, filter press, membrane separation, and the like.

酸・還元剤処理工程
酸・還元剤処理工程においては、酸処理工程および第一の固液分離工程を経て得られた第1浸出残渣に酸溶液(酸・還元剤処理工程用酸溶液)および還元剤を混合し、該第1浸出残渣に含まれるマンガン成分を次工程で得られる第2浸出液へとほぼ完全に浸出させる。
ここで、本明細書において「ほぼ完全に」とは、ある工程後の残渣サンプル(この場合は第2浸出残渣)について、常用のJIS規格に規定される分析法に従って測定した場合に、目的成分(この場合はマンガン)の量が分析限界未満、例えば0.1mg/L未満である状態を指す。
Acid/reducing agent treatment step In the acid/reducing agent treatment step, an acid solution (an acid solution for the acid/reducing agent treatment step) and A reducing agent is mixed, and the manganese component contained in the first leaching residue is almost completely leached into the second leaching solution obtained in the next step.
Here, the term "almost completely" as used herein means that the target component is (in this case manganese) is below the analytical limit, for example below 0.1 mg/L.

酸・還元剤処理工程における酸溶液は、主に、第1浸出残渣になお残留する亜鉛成分を更に浸出させつつ、マンガン成分を浸出させるために添加される。酸溶液に使用する酸は、一般的な酸でよく、上述した酸処理工程における酸の種類および条件に好適に従うことができる。
酸・還元剤処理工程における酸溶液の濃度が上述した下限に満たなければ、第1浸出残渣中のマンガン成分を第2浸出液へと十分に浸出し難く、マンガン回収率が低下しやすい。一方、酸・還元剤処理工程における酸溶液の濃度が上述した上限を上回れば、後段の工程でpH調整のために必要なアルカリ薬剤量が増大し、コスト悪化の懸念がある。
なお、酸処理工程後に第1浸出残渣に残留した亜鉛成分については、還元剤の有無に拘わらず酸の濃度を上昇していけば、ほぼ完全に溶解(浸出)する。
The acid solution in the acid/reducing agent treatment step is mainly added for leaching manganese components while further leaching zinc components still remaining in the first leaching residue. The acid used in the acid solution may be a common acid, and can suitably follow the acid type and conditions in the acid treatment step described above.
If the concentration of the acid solution in the acid/reducing agent treatment step is less than the lower limit described above, the manganese component in the first leach residue is difficult to sufficiently leach into the second leach solution, and the manganese recovery rate tends to decrease. On the other hand, if the concentration of the acid solution in the acid/reducing agent treatment step exceeds the above-described upper limit, the amount of alkali chemicals required for pH adjustment in the subsequent steps increases, and there is a concern that costs will increase.
Note that the zinc component remaining in the first leaching residue after the acid treatment process is almost completely dissolved (leached out) by increasing the acid concentration regardless of the presence or absence of the reducing agent.

また、酸・還元剤処理の効率化を図る観点からは、酸・還元剤処理工程における第1浸出残渣と酸溶液との固液比(第1浸出残渣(g)/酸溶液(L))を50g/L以上とすることが好ましい。一方、固液比が800g/Lを超えると、粘度が上昇してハンドリング上の問題が生じたり、固液分離工程時の歩留まりが悪化したりする可能性がある。このため、固液比は800g/L以下とすることが好ましい。また、酸・還元剤処理の処理温度(雰囲気温度、酸溶液の温度等)は、室温(15~25℃前後)でも十分な効果が得られるが、加温を行ってもよい。加温温度は、例えば、60~80℃とすることができる。加温を行えば、処理溶液が沸騰しない範囲で温度を高めるほど反応効率の向上が期待できる。酸・還元剤処理の処理時間は、5分以上が好ましく、6時間以下が好ましい。 In addition, from the viewpoint of improving the efficiency of the acid/reducing agent treatment, the solid-liquid ratio of the first leaching residue and the acid solution in the acid/reducing agent treatment process (first leaching residue (g)/acid solution (L)) is preferably 50 g/L or more. On the other hand, when the solid-liquid ratio exceeds 800 g/L, there is a possibility that the viscosity will rise and handling problems will occur, or the yield will deteriorate during the solid-liquid separation step. Therefore, the solid-liquid ratio is preferably 800 g/L or less. As for the treatment temperature (ambient temperature, acid solution temperature, etc.) of the acid/reducing agent treatment, a sufficient effect can be obtained even at room temperature (around 15 to 25° C.), but heating may be performed. The heating temperature can be, for example, 60-80°C. If heating is performed, the reaction efficiency can be expected to improve as the temperature is raised within a range in which the treatment solution does not boil. The processing time of the acid/reducing agent treatment is preferably 5 minutes or longer, and preferably 6 hours or shorter.

還元剤は、主に、第1浸出残渣に含まれる3価、4価といった酸に溶解し難い価数を有するマンガン成分を還元し、良好に浸出させるために添加され、常用の種々の還元剤がいずれも適用できる。還元剤としては、過酸化水素H2O2、硫化ナトリウムNa2S・9H2O、亜硫酸水素ナトリウムNaHSO3、チオ硫酸ナトリウムNa2S2O3、硫酸鉄FeSO4・7H2Oが好適に例示できる。硫黄系の還元剤は、亜硫酸ガス、硫化水素ガス等の腐食性ガスを発生する場合があり、安全性等の観点から注意を要する。この観点から、還元剤は過酸化水素H2O2とすることがより好ましい。
なお、還元剤の添加量(g)は、第1浸出残渣に含まれるマンガンの形態に依存するため、とくに限定しないが、酸溶液(L)に対して1~500g/L程度あれば十分である。
The reducing agent is mainly added to reduce the manganese component having a valence that is difficult to dissolve in acid such as trivalent or tetravalent contained in the first leaching residue, and is added for good leaching. can be applied. Hydrogen peroxide H2O2 , sodium sulfide Na2S.9H2O , sodium hydrogen sulfite NaHSO3 , sodium thiosulfate Na2S2O3 , iron sulfate FeSO4.7H2O are preferred as reducing agents. I can give an example. A sulfur-based reducing agent may generate corrosive gases such as sulfurous acid gas and hydrogen sulfide gas, and caution is required from the viewpoint of safety. From this point of view, the reducing agent is more preferably hydrogen peroxide H 2 O 2 .
The amount (g) of the reducing agent added depends on the form of manganese contained in the first leaching residue, so it is not particularly limited, but it is sufficient if it is about 1 to 500 g/L with respect to the acid solution (L). be.

第二の固液分離工程
第二の固液分離工程では、酸・還元剤処理工程で得られた第2浸出液と第2浸出残渣とを固液分離する。分離された第2浸出液は、マンガンイオン、鉄イオン、および残存していた亜鉛イオンを含有する。一方、分離された固体の第2浸出残渣は、主として炭素が残留した結果である。これにより、粉粒体、続いて第1浸出残渣に含まれていたマンガン成分、亜鉛成分および鉄成分と、炭素とを分離することができる。
固液分離手段は特に限定されない。固液分離工程には、常用の手段である、例えば重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレス、膜分離などから選ばれる手段を用いることが好ましい。
Second Solid-Liquid Separation Step In the second solid-liquid separation step, the second leachate obtained in the acid/reducing agent treatment step and the second leach residue are subjected to solid-liquid separation. The separated second leachate contains manganese ions, iron ions, and residual zinc ions. On the other hand, the separated solid secondary leach residue is primarily the result of residual carbon. As a result, carbon can be separated from the manganese component, zinc component, and iron component contained in the granules, followed by the first leaching residue.
The solid-liquid separation means is not particularly limited. For the solid-liquid separation step, it is preferable to use a commonly used means such as gravity sedimentation, filtration, centrifugation, filter press, membrane separation, and the like.

マンガン抽出工程
第二の固液分離工程で分離された第2浸出液から、亜鉛イオンおよび鉄イオンを除去して、マンガンイオンを含有する溶液(マンガン含有溶液)を高純度で得る、マンガン抽出工程を行う必要がある。具体的には、マンガン抽出工程は、所定の亜鉛除去工程および鉄除去工程を順不同で含む。より具体的には、マンガン抽出工程が含む亜鉛除去工程は、亜鉛イオンに硫化物を作用させて亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理工程と、得られた亜鉛含有沈殿物を分離する亜鉛分離工程とを含む。また、マンガン抽出工程が含む鉄除去工程は、鉄イオンを酸化させて鉄イオンを沈殿させる酸化処理工程と、得られた鉄含有沈殿物を分離する鉄分離工程とを含む。
このように、マンガン抽出工程において、亜鉛イオンおよび鉄イオンをそれぞれ選択的に沈殿させて、第2浸出液から亜鉛イオンおよび鉄イオンを確実に取り除くことにより、最終的に、目的成分であるマンガン成分を高純度で簡便に回収することができる。
Manganese Extraction Step A manganese extraction step of removing zinc ions and iron ions from the second leachate separated in the second solid-liquid separation step to obtain a highly pure solution containing manganese ions (manganese-containing solution). There is a need to do. Specifically, the manganese extraction step includes a given zinc removal step and an iron removal step in random order. More specifically, the zinc removal step included in the manganese extraction step includes a sulfide precipitation treatment step in which zinc ions are reacted with sulfide to precipitate zinc ions, and a zinc separation step in which the resulting zinc-containing precipitate is separated. including. Further, the iron removal step included in the manganese extraction step includes an oxidation treatment step of oxidizing iron ions to precipitate iron ions, and an iron separation step of separating the obtained iron-containing precipitate.
In this way, in the manganese extraction step, zinc ions and iron ions are selectively precipitated, respectively, and the zinc ions and iron ions are reliably removed from the second leachate. It is highly pure and can be easily recovered.

マンガン抽出工程では、亜鉛イオンを優先的に沈殿させる硫化物沈殿処理工程と亜鉛分離工程とを含む亜鉛除去工程を先に行ってもよいし(手順A)、鉄イオンを優先的に沈殿させる酸化処理工程と鉄分離工程とを含む鉄除去工程を先に行ってもよい(手順B)。工程をより簡素化しやすい観点からは、鉄除去工程を先に行うこと(手順B)が好ましい。
手順Aでは、まず、第2浸出液から、亜鉛含有沈澱物と、マンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液との混合物を得た後に、これらを分離する。また、手順Bでは、まず、第2浸出液から、鉄含有沈殿物と、マンガンイオンおよび亜鉛イオンを含有する第3溶液との混合物を得た後に、これらを分離する。以下、手順Aおよび手順Bについて詳述する。
The manganese extraction step may be preceded by a zinc removal step comprising a sulfide precipitation treatment step that preferentially precipitates zinc ions and a zinc separation step (procedure A), or an oxidation step that preferentially precipitates iron ions. An iron removal step including a treatment step and an iron separation step may be performed first (Procedure B). From the viewpoint of facilitating simplification of the process, it is preferable to perform the iron removal process first (procedure B).
Procedure A first obtains a mixture of a zinc-containing precipitate and a third solution containing manganese and iron ions from the second leachate and then separates them. Also, in procedure B, first, a mixture of the iron-containing precipitate and the third solution containing manganese ions and zinc ions is obtained from the second leachate, and then these are separated. Procedures A and B will be described in detail below.

亜鉛除去工程(手順A)
手順(A)における亜鉛除去工程では、固液分離された第2浸出液に、まず硫化物沈殿処理工程を施す。この硫化物沈殿処理工程では、第2浸出液に硫化物を作用させ、該第2浸出液中に含まれるイオンのうち主として残存する亜鉛イオンを亜鉛硫化物として沈殿させ、第2浸出液から除去可能にする。この処理により、第2浸出液から、マンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液と亜鉛含有沈殿物との混合物が得られる。
Zinc removal step (procedure A)
In the zinc removal step in procedure (A), the second leachate that has undergone solid-liquid separation is first subjected to a sulfide precipitation treatment step. In this sulfide precipitation treatment step, sulfide is caused to act on the second leachate to precipitate zinc ions that mainly remain among the ions contained in the second leachate as zinc sulfide, making it removable from the second leachate. . This treatment yields a mixture of a third solution containing manganese ions and iron ions and a zinc-containing precipitate from the second leachate.

第二の固液分離工程で分離された第2浸出液には、マンガンイオン、鉄イオン、さらに残存する亜鉛イオンが含まれており、第2浸出液に硫化物を作用すると、含まれる2価の金属イオンは、硫化物イオンS2-と反応して、硫化物を生成し沈殿する。この硫化物の沈殿のしやすさは、溶解度積KSPに依存する。マンガン、亜鉛、鉄の硫化物の溶解度積を、下記に示す。
MnS:KSP=2.5×10-10
ZnS:KSP=1.6×10-24
FeS:KSP=6.3×10-18
(Lange, N.A.:Lange’s Handbook of Chemistry. Thirteenth edition 1985)
溶解度積KSPの値が小さいほど、硫化物を形成しやすいことから、マンガン、亜鉛、鉄のうちでは、亜鉛(Zn)が最も硫化物を形成しやすいことになる。したがって、マンガン、亜鉛、鉄のイオンを含む第2浸出液に硫化物を作用させた場合には、亜鉛(Zn)を選択的に硫化物として沈殿させることができる。そして、硫化物イオンの濃度、第2浸出液のpHを調整することにより、第2浸出液中の亜鉛イオン濃度を分析限界(0.1mg/L)未満に容易に低減することができる。
ここで、上述のとおり、第2浸出液に亜鉛イオンが多量に含有されていると、硫化物沈殿処理工程によって多量かつ微細な亜鉛含有沈殿物が生成するので、続く固液分離時にろ布等を目詰まりさせやすく、亜鉛分離工程が困難となる。しかしながら、本発明では、硫化物沈殿処理工程に先立つ酸処理工程において、あらかじめ粉粒体中の大部分の亜鉛成分を取り除いているため、硫化物沈殿処理工程で生じる亜鉛含有沈殿物の量および質を制御でき、後述の亜鉛分離工程を簡便かつ効率的に行うことができる。
The second leachate separated in the second solid-liquid separation step contains manganese ions, iron ions, and residual zinc ions. The ions react with the sulfide ion S 2- to form and precipitate sulfide. The susceptibility to precipitation of this sulfide depends on the solubility product KSP . The solubility products of manganese, zinc and iron sulfides are shown below.
MnS: Ksp = 2.5 x 10 -10
ZnS: Ksp = 1.6 × 10 -24
FeS: KSP = 6.3 × 10 -18
(Lange, NA: Lange's Handbook of Chemistry. Thirteenth edition 1985)
The smaller the value of the solubility product KSP , the easier it is to form sulfides. Therefore, among manganese, zinc, and iron, zinc (Zn) is the easiest to form sulfides. Therefore, when sulfide is caused to act on the second leachate containing ions of manganese, zinc and iron, zinc (Zn) can be selectively precipitated as sulfide. By adjusting the concentration of sulfide ions and the pH of the second leachate, the zinc ion concentration in the second leachate can be easily reduced below the analytical limit (0.1 mg/L).
Here, as described above, if the second leachate contains a large amount of zinc ions, a large amount of fine zinc-containing precipitates will be generated by the sulfide precipitation treatment step, so the filter cloth, etc., will be removed during the subsequent solid-liquid separation. Clogging is likely to occur, making the zinc separation process difficult. However, in the present invention, since most of the zinc component in the powder is removed in advance in the acid treatment step prior to the sulfide precipitation treatment step, the quantity and quality of the zinc-containing precipitate generated in the sulfide precipitation treatment step are reduced. can be controlled, and the zinc separation step, which will be described later, can be performed simply and efficiently.

作用させる硫化物としては、水硫化ナトリウムNaHS、硫化ナトリウムNaS、硫化水素H2Sが好適に例示できる。なお、硫化水素はガスなので、曝気する必要がある。したがって、作用させる硫化物としては、水硫化ナトリウムおよび硫化ナトリウムがより好ましい。Suitable sulfides to be acted on include sodium hydrosulfide NaHS, sodium sulfide NaS, and hydrogen sulfide H2S . Since hydrogen sulfide is a gas, it must be aerated. Therefore, sodium hydrosulfide and sodium sulfide are more preferable as the sulfide to act.

作用させる硫化物量は、溶解亜鉛に対する硫黄Sとして1.1当量以上5当量以下とすることが好ましい。硫化物量は、溶解亜鉛に対する硫黄Sとして1.1当量以上が好ましく、2当量以上がより好ましく、5当量以下が好ましく、3当量以下がより好ましく、3当量未満が更に好ましい。硫化物量が上記下限以上であれば、亜鉛イオンをより良好に沈殿させることができる。また、硫化物量が上記下限以下であれば、意図しないマンガンイオンの沈殿をより抑制しやすいとともに、作用させる硫化物量が過剰となって経済的に不利となることを防止できる。 The amount of sulfide to act is preferably 1.1 equivalents or more and 5 equivalents or less as sulfur S to dissolved zinc. The amount of sulfide is preferably 1.1 equivalents or more, more preferably 2 equivalents or more, preferably 5 equivalents or less, more preferably 3 equivalents or less, and still more preferably less than 3 equivalents as sulfur S relative to dissolved zinc. If the amount of sulfide is at least the above lower limit, zinc ions can be more favorably precipitated. Further, if the amount of sulfide is equal to or less than the above lower limit, it is easier to suppress unintended precipitation of manganese ions, and it is possible to prevent an excessive amount of sulfide to act from becoming economically disadvantageous.

また、硫化物を作用させる際の第2浸出液のpHは、2未満と低すぎると亜鉛の沈殿が不十分になりやすく、一方、6を超えて高くなるとマンガンの沈殿量が高まり、回収できるマンガン量の低減が著しく、マンガンロスが進行し、マンガン歩留りが低下しやすい。このような観点から、硫化物沈殿処理工程における第2浸出液のpHは、2以上が好ましく、3以上がより好ましく、6以下が好ましく、5以下がより好ましく、5未満が更に好ましい。第2浸出液のpHは、好ましくはpH2以上6以下、より好ましくはpH2以上5以下、さらに好ましくはpH3以上5以下、一層好ましくはpH3以上5未満である。 In addition, if the pH of the second leaching solution when the sulfide is applied is too low, less than 2, the precipitation of zinc tends to be insufficient. The reduction in the amount is remarkable, manganese loss progresses, and the manganese yield tends to decrease. From this point of view, the pH of the second leachate in the sulfide precipitation treatment step is preferably 2 or higher, more preferably 3 or higher, preferably 6 or lower, more preferably 5 or lower, and even more preferably less than 5. The pH of the second leaching solution is preferably 2 or more and 6 or less, more preferably 2 or more and 5 or less, even more preferably 3 or more and 5 or less, and still more preferably 3 or more and less than 5.

続いて、手順(A)における亜鉛除去工程では、上述した硫化物沈殿処理工程で得られた混合物を第3溶液と亜鉛含有沈殿物とに分離して、亜鉛成分を除去する。
より具体的には、硫化物沈殿処理工程で得られた、マンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液と、主として残存する亜鉛の硫化物が沈殿した亜鉛含有沈殿物とを分離する。これにより、硫化物沈殿処理工程後の混合物から亜鉛成分を容易に分離でき、マンガンイオンおよび鉄イオンを含む第3溶液を得ることができる。分離手段は特に限定されることなく、上述した固液分離工程に従えばよい。生成した亜鉛含有沈殿物が多量又は微細であると亜鉛分離時にろ布の目詰まり等のトラブルを起こしやすいところ、本発明では、酸処理工程において、あらかじめ粉粒体中の大部分の亜鉛成分を取り除いているため、亜鉛含有沈殿物の量および微細化を抑制し、亜鉛分離工程を簡便かつ効率的に行うことができる。
なお、上記した硫化物沈殿処理では、溶液中から鉄(Fe)分の一部が沈殿除去される場合がある。この場合、予め設定した鉄成分濃度未満に鉄分が除去されていれば、この段階で処理を終えることも考えられる。しかし、手順(A)では、鉄成分をさらに分離除去して高純度のマンガン成分を得るべく、後述する鉄除去工程を更に行う。
Subsequently, in the zinc removal step in procedure (A), the mixture obtained in the above-described sulfide precipitation treatment step is separated into the third solution and the zinc-containing precipitate to remove the zinc component.
More specifically, the third solution containing manganese ions and iron ions obtained in the sulfide precipitation treatment step is separated from the zinc-containing precipitate, which is mainly the remaining zinc sulfide. As a result, the zinc component can be easily separated from the mixture after the sulfide precipitation treatment step, and a third solution containing manganese ions and iron ions can be obtained. Separation means is not particularly limited, and may follow the solid-liquid separation process described above. If the zinc-containing precipitate formed is large or fine, troubles such as clogging of the filter cloth are likely to occur during zinc separation. Since it is removed, the amount and refinement of the zinc-containing precipitate can be suppressed, and the zinc separation step can be performed simply and efficiently.
In addition, in the sulfide precipitation treatment described above, part of the iron (Fe) content may be precipitated and removed from the solution. In this case, if the iron content is removed below the preset iron component concentration, the treatment may be finished at this stage. However, in procedure (A), an iron removal step, which will be described later, is further performed in order to further separate and remove the iron component to obtain a high-purity manganese component.

鉄除去工程(手順A)
手順(A)では、上述した亜鉛除去工程に続き、鉄除去工程を施す。手順(A)における鉄除去工程では、まず、先の亜鉛除去工程で得られたマンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液に酸化処理工程を施し、該第3溶液中の鉄イオンを鉄含有沈殿物として、鉄成分を分離除去可能にする。この処理により、第3溶液からは、マンガンイオンを高純度に含有する第4溶液(マンガン含有溶液)と鉄含有沈殿物との混合物が得られる。
Iron removal step (procedure A)
In procedure (A), following the zinc removal step described above, an iron removal step is performed. In the iron removal step in the procedure (A), first, the third solution containing manganese ions and iron ions obtained in the previous zinc removal step is subjected to an oxidation treatment step, and the iron ions in the third solution are converted to iron-containing As a precipitate, the iron component can be separated and removed. By this treatment, a mixture of the fourth solution (manganese-containing solution) containing highly pure manganese ions and the iron-containing precipitate is obtained from the third solution.

酸化処理方法としては、第3溶液の好適なpHを含め、後述する手順(B)での酸化処理方法に従えばよい。ここで、硫化物沈殿処理工程を経て得られた第3溶液に、実用的な条件で空気曝気を施すと、第3溶液中の鉄成分を完全に分離除去しきれない場合がある。というのは、硫化物沈殿処理工程で添加した硫化物が、この工程では還元剤として作用する。この還元剤によって、空気曝気で供給された酸素が消費され、空気曝気量によっては酸素量が不足し、処理後の溶液中に分離除去できない鉄分が残存するからであると考えられる。なお、空気曝気を続ければ、硫化物は硫酸イオンとなり、最終的には溶液が酸化雰囲気になって、鉄成分も沈殿する。しかし、この手法では曝気時間が長くなり、実用的ではない。 As the oxidation treatment method, it is sufficient to follow the oxidation treatment method in the procedure (B) described later, including the suitable pH of the third solution. Here, if the third solution obtained through the sulfide precipitation treatment step is subjected to air aeration under practical conditions, the iron component in the third solution may not be completely separated and removed. This is because the sulfide added in the sulfide precipitation process acts as a reducing agent in this step. It is believed that this reducing agent consumes the oxygen supplied by air aeration, and depending on the amount of air aeration, the amount of oxygen becomes insufficient, and iron that cannot be separated and removed remains in the solution after treatment. If air aeration is continued, the sulfide will become sulfate ions, and finally the solution will become an oxidizing atmosphere, and the iron component will also precipitate. However, this method requires a long aeration time and is not practical.

そこで、手順(A)の酸化処理工程では、空気曝気を施したのち、仕上げ酸化処理として、さらに酸化剤を添加することが好ましい。酸化剤の添加量は、酸化還元電位(vs.SHE)を測定し、酸化還元電位が550mV以上となるように調整することが好ましい。酸化剤としては、過酸化水素、過マンガン酸カリウムが好適に例示できる。 Therefore, in the oxidation treatment step of procedure (A), it is preferable to add an oxidizing agent as a finishing oxidation treatment after air aeration. The amount of the oxidizing agent to be added is preferably adjusted so that the oxidation-reduction potential (vs. SHE) is measured and the oxidation-reduction potential is 550 mV or more. Suitable oxidizing agents include hydrogen peroxide and potassium permanganate.

なお、亜鉛除去工程を施したのち、適正期間放置したうえで酸化処理工程を施せば、仕上酸化処理を施すことなく、空気曝気のみの処理で十分に鉄成分を沈殿させることができる。これは、前段の硫化物沈殿処理工程で生じた第3溶液中の、還元性物質である硫化水素が空気中に放散され、第3溶液が酸化されやすくなる、すなわち、酸化還元電位が上がりやすくなることに起因すると考えられる。ここでいう適正期間は、密閉系であるか開放系であるか等の保存状態によって異なるため一概には言えないが、数日から1週間程度と推察される。 After performing the zinc removal step, if the oxidation treatment step is performed after leaving it for an appropriate period of time, the iron component can be sufficiently precipitated only by air aeration without performing the final oxidation treatment. This is because hydrogen sulfide, which is a reducing substance in the third solution generated in the sulfide precipitation treatment step in the previous stage, is diffused into the air, and the third solution is easily oxidized, that is, the redox potential is easily increased. It is thought that this is due to the fact that The proper period here is different depending on the storage conditions such as whether it is a closed system or an open system.

そして、手順(A)における鉄除去工程では、上述した酸化処理工程で得られた混合物を第4溶液と鉄含有沈殿物とに分離して、鉄成分を除去する。このようにして、高純度のマンガン含有溶液(第4溶液)を回収することができる。
分離手段は特に限定されることなく、上述した固液分離工程に従えばよい。
Then, in the iron removal step in procedure (A), the mixture obtained in the oxidation treatment step described above is separated into the fourth solution and the iron-containing precipitate to remove the iron component. Thus, a highly pure manganese-containing solution (fourth solution) can be recovered.
Separation means is not particularly limited, and may follow the solid-liquid separation process described above.

鉄除去工程(手順B)
次に、手順(B)における鉄除去工程では、固液分離工程で得られた第2浸出液に、まず酸化処理を施す。この酸化処理では、第2浸出液を酸化させて該第2浸出液中に含まれるイオンのうち鉄イオンを鉄含有沈殿物として沈殿させ、まず鉄成分を第2浸出液から除去可能にする。この処理により、第2浸出液から、マンガンイオンおよび亜鉛イオンを含有する第3溶液と鉄含有沈殿物との混合物が得られる。
Iron removal step (procedure B)
Next, in the iron removal step in procedure (B), the second leachate obtained in the solid-liquid separation step is first subjected to an oxidation treatment. In this oxidation treatment, the second leachate is oxidized to precipitate iron ions among the ions contained in the second leachate as iron-containing precipitates, so that the iron component can first be removed from the second leachate. This treatment yields a mixture of a third solution containing manganese and zinc ions and an iron-containing precipitate from the second leachate.

酸化処理方法としては、常用の酸化処理方法が適用できるが、本実施形態では、安価な酸化処理方法である、空気曝気のみで十分である。空気曝気の条件としては、通常の実用的な条件(吹込み量:(浸出液量に対して0.1倍量~1倍量)/分、曝気時間:15~60分)とすることが、経済的な観点から好ましい。なお、仕上げ酸化として、酸化剤を添加する処理を付加してもよい。 As the oxidation treatment method, a commonly used oxidation treatment method can be applied, but in the present embodiment, only air aeration, which is an inexpensive oxidation treatment method, is sufficient. As for the air aeration conditions, it is economical to use normal practical conditions (blowing volume: (0.1 to 1 volume of leachate volume)/minute, aeration time: 15 to 60 minutes). from the point of view. As the finishing oxidation, a process of adding an oxidizing agent may be added.

なお、酸化処理は、pH調整剤を用いて、第2浸出液のpHを調整して行うことが好ましい。第2浸出液のpHが3未満と低すぎると鉄成分が沈殿し難い。一方、第2浸出液のpHが7を超えて高すぎるとマンガン成分も同時に沈殿しやすい。このため、第2浸出液は、pH3~7の範囲に調整することが好ましい。第2浸出液は、より好ましくはpH5以上であり、より好ましくはpH6以下であり、更に好ましくはpH5~pH6近傍である。これにより、第2浸出液から鉄成分を沈殿・分離除去可能な状態にでき、ひいては、不純分の少ない高純度マンガン含有溶液を得ることができる。 The oxidation treatment is preferably carried out by adjusting the pH of the second leachate using a pH adjuster. If the pH of the second leachate is too low, i.e. less than 3, the iron component will be difficult to precipitate. On the other hand, if the pH of the second leachate exceeds 7 and is too high, the manganese component also tends to precipitate at the same time. Therefore, it is preferable to adjust the second leaching solution to a pH range of 3-7. The second leaching solution preferably has a pH of 5 or higher, more preferably a pH of 6 or lower, and still more preferably a pH of around 5 to 6. As a result, the iron component can be precipitated, separated and removed from the second leachate, and a high-purity manganese-containing solution containing few impurities can be obtained.

続いて、手順(B)における鉄除去工程では、上述した酸化処理工程で得られた混合物を、マンガンイオンおよび亜鉛イオンを含有する第3溶液と、主として水酸化鉄を含み得る鉄含有沈殿物とに分離する。これにより、酸化処理工程後の混合物から鉄成分を容易に分離除去し、マンガン成分および亜鉛成分を含む第3溶液を得ることができる。
分離手段は特に限定されることなく、上述した固液分離工程に従えばよい。
Subsequently, in the iron removal step in procedure (B), the mixture obtained in the oxidation treatment step described above is combined with a third solution containing manganese ions and zinc ions and an iron-containing precipitate that may mainly contain iron hydroxide. separate into Thereby, the iron component can be easily separated and removed from the mixture after the oxidation treatment step, and the third solution containing the manganese component and the zinc component can be obtained.
Separation means is not particularly limited, and may follow the solid-liquid separation process described above.

亜鉛除去工程(手順B)
手順(B)では、上述した鉄除去工程に続き、亜鉛除去工程を施す。手順(B)における亜鉛除去工程では、先の鉄除去工程で得られた第3溶液に硫化物を作用させ、該第3溶液中のイオンのうち主として亜鉛イオンを亜鉛硫化物として沈殿させ、残存する亜鉛成分を第3溶液から除去可能にする。この処理により、第3溶液からは、マンガンイオンを高純度に含有する第4溶液(マンガン含有溶液)と亜鉛含有沈殿物との混合物が得られる。
Zinc removal step (procedure B)
In procedure (B), following the iron removal step described above, a zinc removal step is performed. In the step of removing zinc in procedure (B), the third solution obtained in the previous step of removing iron is reacted with sulfide, and among the ions in the third solution, mainly zinc ions are precipitated as zinc sulfide, and residual the zinc component to be removed from the third solution. By this treatment, a mixture of the fourth solution (manganese-containing solution) containing manganese ions with high purity and the zinc-containing precipitate is obtained from the third solution.

先の鉄除去工程で分離された第3溶液には、マンガンイオンおよび残留する亜鉛イオンが含まれており、第3溶液に硫化物を作用すると、上述した手順(A)の硫化物沈殿処理工程と同様のメカニズムに従って、亜鉛成分が選択的に硫化物として沈殿する。そして、添加する硫化物の量、硫化物イオンの濃度、第3溶液のpHを調整することにより、第3溶液中の亜鉛イオン濃度を分析限界(0.1mg/L)未満に容易に低減することができる。
硫化物の種類および第3溶液の好適なpHは、上述した手順(A)の硫化物沈殿処理における好適な硫化物の種類および第2浸出液のpHに従えばよい。第3溶液のpHは、特にpH:4が好ましい。
また、作用させる硫化物量は、溶解亜鉛に対する硫黄Sとして1.1当量以上が好ましく、2当量以上がより好ましく、5当量以下とすることが好ましい。作用させる硫化物量が1.1当量未満では、亜鉛の沈殿除去は進行しているものの不完全であり、しかも最終的な除去率も安定しない。作用させる硫化物量が2当量以上であれば、亜鉛の沈殿除去も顕著となる。また、作用させる硫化物量が5当量を超えると、作用させる硫化物量が過剰となり、マンガンも沈殿除去される場合がある。
The third solution separated in the previous iron removal step contains manganese ions and residual zinc ions, and when sulfide is applied to the third solution, the sulfide precipitation treatment step of procedure (A) described above Zinc components are selectively precipitated as sulfides following a similar mechanism. Then, by adjusting the amount of sulfide added, the concentration of sulfide ions, and the pH of the third solution, the zinc ion concentration in the third solution can be easily reduced below the analytical limit (0.1 mg/L). can be done.
The type of sulfide and the preferred pH of the third solution may follow the preferred type of sulfide and the pH of the second leachate in the sulfide precipitation treatment of procedure (A) described above. The pH of the third solution is particularly preferably pH:4.
The amount of sulfide to be acted is preferably 1.1 equivalents or more, more preferably 2 equivalents or more, and preferably 5 equivalents or less as sulfur S to dissolved zinc. If the amount of sulfide to be acted is less than 1.1 equivalents, zinc precipitate removal is progressing but incomplete, and the final removal rate is not stable. If the amount of sulfide to be acted is 2 equivalents or more, precipitation removal of zinc becomes remarkable. Moreover, when the amount of sulfide to be acted exceeds 5 equivalents, the amount of sulfide to be acted becomes excessive, and manganese may also precipitate and be removed.

そして、手順(B)における亜鉛除去工程では、上述した硫化物沈殿処理工程で得られた混合物を、第4溶液と、主として亜鉛硫化物が沈殿した亜鉛含有沈殿物とに分離して、亜鉛成分を除去する。このようにして、残存する亜鉛成分をも除去して、マンガン成分のみを含む高純度な溶液を簡便に回収することができる。
ここで、上述のとおり、第3溶液に亜鉛イオンが多量に含有されていると、硫化物沈殿処理工程によって多量かつ微細な亜鉛含有沈殿物が生成するので、続く固液分離時にろ布等を目詰まりさせやすく、亜鉛分離工程が困難となる。しかしながら、本発明では、硫化物沈殿処理工程に先立つ酸処理工程において、あらかじめ粉粒体中の大部分の亜鉛成分を取り除いているため、硫化物沈殿処理工程で生じる亜鉛含有沈殿物の量および質を制御でき、亜鉛分離工程を簡便かつ効率的に行うことができる。
分離手段は特に限定されることなく、上述した固液分離工程に従えばよい。
Then, in the zinc removing step in the procedure (B), the mixture obtained in the above-described sulfide precipitation treatment step is separated into the fourth solution and the zinc-containing precipitate, which is mainly zinc sulfide precipitated, and the zinc component to remove In this way, the remaining zinc component can also be removed, and a highly pure solution containing only the manganese component can be easily recovered.
Here, as described above, if the third solution contains a large amount of zinc ions, a large amount of fine zinc-containing precipitates are generated by the sulfide precipitation treatment step, so the filter cloth or the like is used during the subsequent solid-liquid separation. Clogging is likely to occur, making the zinc separation process difficult. However, in the present invention, since most of the zinc component in the powder is removed in advance in the acid treatment step prior to the sulfide precipitation treatment step, the quantity and quality of the zinc-containing precipitate generated in the sulfide precipitation treatment step are reduced. can be controlled, and the zinc separation step can be performed simply and efficiently.
Separation means is not particularly limited, and may follow the solid-liquid separation process described above.

上記した各工程を順次経ることにより、廃乾電池に含まれる、マンガン成分以外の炭素成分、亜鉛成分、鉄成分をほぼ完全に分離除去でき、亜鉛成分および鉄成分を分析限界未満まで低減した、高純度のマンガン含有溶液として高い歩留まりで回収することができる。
なお、得られたマンガン含有溶液は、例えば、アルカリ沈殿させて高純度のマンガン水酸化物として各種用途に用いてもよい。また、得られたマンガン含有溶液は、Ni等の他の金属を混合したのち、アルカリ沈殿処理等を施し、二次電池電極材用の材料として利用してもよい。
By sequentially going through the above steps, the carbon, zinc, and iron components other than the manganese component contained in the waste dry battery can be almost completely separated and removed. It can be recovered as a pure manganese-containing solution with a high yield.
The obtained manganese-containing solution may be used for various purposes as a high-purity manganese hydroxide by, for example, alkali precipitation. Also, the obtained manganese-containing solution may be mixed with another metal such as Ni and then subjected to an alkali precipitation treatment or the like, and used as a material for a secondary battery electrode material.

(マンガン回収設備)
次に、本発明のマンガン回収設備について説明する。本発明のマンガン回収設備は、選別装置、破砕装置、篩い分け装置、酸処理槽、第一の固液分離装置、酸・還元剤処理槽、第二の固液分離装置、およびマンガン抽出装置群を順に備え、本発明のマンガン回収方法と同様の特徴および効果を有する。また、マンガン抽出装置群は、所定の亜鉛除去装置群および鉄除去装置群を順不同で含む。
そして、本発明のマンガン回収設備は、例えば、本発明のマンガン回収方法を実施する際に好適に利用することができる。
(manganese recovery facility)
Next, the manganese recovery equipment of the present invention will be described. The manganese recovery equipment of the present invention includes a sorting device, a crushing device, a sieving device, an acid treatment tank, a first solid-liquid separation device, an acid/reducing agent treatment tank, a second solid-liquid separation device, and a group of manganese extraction devices. and have the same features and effects as the manganese recovery method of the present invention. Also, the group of manganese extraction devices includes a group of predetermined zinc removal devices and a group of iron removal devices in random order.
And the manganese recovery equipment of this invention can be suitably utilized, for example, when implementing the manganese recovery method of this invention.

構成A
本発明の回収設備の一態様として、上述の手順(A)を好適に実施可能な構成(A)について図7に示す。図7に模式的に示すように、回収設備は、選別装置10と、破砕装置20aと、篩い分け装置20bと、酸処理槽30と、第一の固液分離装置40と、酸・還元剤処理槽50と、第二の固液分離装置60と、硫化物沈殿処理槽70と、亜鉛分離装置80と、酸化処理槽90と、鉄分離装置100と、マンガン含有溶液回収槽150とを、上流から下流に向かってこの順で備えることができる。ここで、硫化物沈殿処理槽70および亜鉛分離装置80は亜鉛除去装置群を構成し、酸化処理槽90および鉄分離装置100は鉄除去装置群を構成する。また、亜鉛除去装置群および鉄除去装置群はマンガン抽出装置群を構成する。
Configuration A
As one aspect of the recovery equipment of the present invention, FIG. 7 shows a configuration (A) capable of suitably performing the above procedure (A). As schematically shown in FIG. 7, the recovery equipment includes a sorting device 10, a crushing device 20a, a sieving device 20b, an acid treatment tank 30, a first solid-liquid separation device 40, and an acid/reducing agent. A treatment tank 50, a second solid-liquid separation device 60, a sulfide precipitation treatment tank 70, a zinc separation device 80, an oxidation treatment tank 90, an iron separation device 100, and a manganese-containing solution recovery tank 150, They can be provided in this order from upstream to downstream. Here, the sulfide precipitation treatment tank 70 and the zinc separator 80 constitute a group of zinc removal equipment, and the oxidation treatment tank 90 and the iron separation equipment 100 constitute a group of iron removal equipment. In addition, the group of zinc removal devices and the group of iron removal devices constitute the group of manganese extraction devices.

選別装置10では、廃乾電池からマンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方または両方を選別する。選別装置の種類はとくに限定せず、形状や放射線等を利用して分別する装置が好適に例示できる。なお、廃乾電池の選別は手選別としてもよい。
破砕装置20aは、通常の破砕機がいずれも適用できるが、2軸回転式の破砕機とすることが好ましい。
篩い分け装置20bは、目開き1mm以上20mm以下の篩を備えたものとすることが好ましい。篩い分け装置20bの目開きは、マンガン回収方法について上述した理由と同様に、おおよそ、1mm以上が好ましく、20mm以下が好ましく、10mm以下がより好ましく、3mm以下が更に好ましい。
The sorting device 10 sorts out one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries. The type of sorting device is not particularly limited, and a device that sorts by using shape, radiation, or the like can be preferably exemplified. It should be noted that sorting of waste dry batteries may be carried out manually.
As the crushing device 20a, any ordinary crusher can be applied, but a twin-shaft rotary crusher is preferable.
The sieving device 20b is preferably equipped with a sieve with an opening of 1 mm or more and 20 mm or less. The mesh size of the sieving device 20b is preferably about 1 mm or more, preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less, and even more preferably 3 mm or less, for the same reason as described above for the manganese recovery method.

酸処理槽30および酸・還元剤処理槽50は、それぞれ、粉粒体と酸溶液とを、並びに、第1浸出残渣と酸溶液および還元剤とを混合して、浸出反応を進行させるため、タンクに撹拌機を備えた一般的な撹拌槽とすることが好ましい。 The acid treatment tank 30 and the acid/reducing agent treatment tank 50 mix the granules and the acid solution and the first leaching residue with the acid solution and the reducing agent, respectively, to advance the leaching reaction. It is preferable to use a general stirring tank equipped with a stirrer in the tank.

硫化物沈殿処理槽70は、第2浸出液に硫化物を作用させる硫化物処理を施すため、タンクに撹拌機を備えた一般的な撹拌槽とすることが好ましい。
また、酸化処理槽90は、第3溶液に酸化処理を施すため、タンクに撹拌機を備えた一般的な撹拌槽とすることが好ましい。
The sulfide sedimentation treatment tank 70 is preferably a general stirring tank equipped with a stirrer in order to subject the second leachate to a sulfide treatment in which sulfide acts on the second leachate.
Further, the oxidation treatment tank 90 is preferably a general stirring tank equipped with a stirrer in order to oxidize the third solution.

第一の固液分離装置40、第二の固液分離装置60、亜鉛分離装置80、鉄分離装置100はいずれも、例えば、重力沈降分離装置、ろ過装置、遠心分離装置、フィルタプレス装置、膜分離装置などから選ばれる装置を用いることができる。なお、各分離装置には、固液分離された沈殿物等を回収できる回収槽110、120、130、140を備えることが好ましい。
ここで、亜鉛含有沈殿物はろ過性が非常に悪いため、多量に生成した亜鉛含有沈殿物を扱う必要のあった従来の亜鉛分離装置では、重力沈降分離装置で亜鉛含有沈殿物を一度沈降させた後、上澄み液をろ過する必要があった。従来の亜鉛分離装置において重力沈降分離装置をも備えなければ、亜鉛含有沈殿物のろ過効率が悪く、ろ過時間が多大となるからである。これに対し、本発明の一実施形態の回収設備が有する亜鉛分離装置80では、上述のとおり生成する亜鉛含有沈殿物の量を大幅に低減できるので、例えば重力沈降分離装置を備えない等、ろ過設備を著しく簡素化することができる。更には、上澄み液をろ過する従来の亜鉛分離装置では、ろ液の回収量が減り、結果としてマンガン成分の歩留りが低下するという欠点があった。これに対し、本発明の一実施形態で用いる亜鉛分離装置80では、硫化物沈殿処理工程後の固液混合液から亜鉛含有沈殿物を直接ろ過することが可能であるため、マンガン成分の歩留りを一層高めることに有利である。
マンガン含有溶液回収槽150は、鉄分離装置100で固液分離されたマンガン含有溶液(第4溶液)を回収して、貯液でき、払い出し自在に構成されたタンクとすることが好ましい。
Each of the first solid-liquid separator 40, the second solid-liquid separator 60, the zinc separator 80, and the iron separator 100 can be, for example, a gravity sedimentation separator, a filtration device, a centrifugal separator, a filter press, a membrane A device selected from separation devices and the like can be used. In addition, it is preferable to equip each separation apparatus with recovery tanks 110, 120, 130, and 140 capable of recovering sediments and the like that have undergone solid-liquid separation.
Here, since the zinc-containing precipitate has very poor filterability, the conventional zinc separator, which was required to handle a large amount of zinc-containing precipitate, settled the zinc-containing precipitate once in the gravity sedimentation separator. After that, the supernatant had to be filtered. This is because if a conventional zinc separation device is not equipped with a gravity sedimentation device, the zinc-containing sedimentation filtration efficiency will be poor and the filtration time will be lengthy. On the other hand, in the zinc separation device 80 of the recovery facility of one embodiment of the present invention, the amount of zinc-containing precipitate generated as described above can be significantly reduced. Equipment can be significantly simplified. Furthermore, the conventional zinc separator that filters the supernatant liquid has the drawback that the recovery amount of the filtrate is reduced, resulting in a decrease in the yield of the manganese component. On the other hand, in the zinc separation device 80 used in one embodiment of the present invention, it is possible to directly filter the zinc-containing precipitate from the solid-liquid mixture after the sulfide precipitation treatment step, so the yield of the manganese component is reduced. It is advantageous to raise it further.
The manganese-containing solution recovery tank 150 is preferably a tank configured so that the manganese-containing solution (fourth solution) that has been solid-liquid separated by the iron separator 100 can be recovered, stored, and discharged.

構成B
また、本発明の回収設備の他の態様として、上述の手順(B)を好適に実施可能な構成(B)について図8に示す。図8に模式的に示すように、回収設備は、選別装置10と、破砕装置20aと、篩い分け装置20bと、酸処理槽30と、第一の固液分離装置40と、酸・還元剤処理装置50と、第二の固液分離装置60と、酸化処理槽71と、鉄分離装置81と、硫化物沈殿処理槽91と、亜鉛分離装置101と、マンガン含有溶液回収槽150とを、上流から下流に向かってこの順で備えることができる。ここで、酸化処理槽71および鉄分離装置81は鉄除去装置群を構成し、硫化物沈殿処理槽91および亜鉛分離装置101は亜鉛除去装置群を構成する。また、鉄除去装置群および亜鉛除去装置群はマンガン抽出装置群を構成する。
Configuration B
Further, as another aspect of the recovery equipment of the present invention, FIG. 8 shows a configuration (B) capable of suitably performing the above procedure (B). As schematically shown in FIG. 8, the recovery equipment includes a sorting device 10, a crushing device 20a, a sieving device 20b, an acid treatment tank 30, a first solid-liquid separation device 40, and an acid/reducing agent. The treatment device 50, the second solid-liquid separation device 60, the oxidation treatment tank 71, the iron separation device 81, the sulfide precipitation treatment tank 91, the zinc separation device 101, and the manganese-containing solution recovery tank 150, They can be provided in this order from upstream to downstream. Here, the oxidation treatment tank 71 and the iron separation apparatus 81 constitute an iron removal apparatus group, and the sulfide precipitation treatment tank 91 and the zinc separation apparatus 101 constitute a zinc removal apparatus group. In addition, the group of iron removal devices and the group of zinc removal devices constitute the group of manganese extraction devices.

ここで、選別装置10、破砕装置20a、篩い分け装置20b、酸処理槽30、第一の固液分離装置40、酸・還元剤処理槽50、第二の固液分離装置60、鉄分離装置81、亜鉛分離装置101、回収槽110、120、130、140、マンガン含有溶液回収槽150は、いずれも構成Aについて上述したとおりである。
特に、本発明の他の実施形態の回収設備が有する亜鉛分離装置101では、亜鉛分離装置80について上述したとおり、例えば重力沈降分離装置を備えない等、従来技術に比してろ過設備を著しく簡素化することができる。更には、亜鉛分離装置80について上述したとおり、硫化物沈殿処理工程後の固液混合液から亜鉛含有沈殿物を直接ろ過することが可能であるため、従来技術に比してマンガン成分の歩留りを一層高めることに有利である。
酸化処理槽71は、第2浸出液に酸化処理を施すため、タンクに撹拌機を備えた一般的な撹拌槽とすることが好ましい。
また、硫化物沈殿処理槽91は、第3溶液に硫化物を作用させる硫化物沈殿処理を施すため、タンクに撹拌機を備えた一般的な撹拌槽とすることが好ましい。
なお、本発明では、回収設備を構成する各種装置、反応槽、回収槽は、上記したそれぞれの機能を有する限り、その構造等は問わない。
Here, the sorting device 10, the crushing device 20a, the sieving device 20b, the acid treatment tank 30, the first solid-liquid separation device 40, the acid/reducing agent treatment tank 50, the second solid-liquid separation device 60, the iron separation device 81, zinc separator 101, recovery tanks 110, 120, 130, 140, and manganese-containing solution recovery tank 150 are all as described above for configuration A.
In particular, in the zinc separation device 101 of the recovery facility of another embodiment of the present invention, as described above for the zinc separation device 80, the filtration equipment is significantly simplified compared to the conventional technology, such as not including a gravity sedimentation separation device. can be Furthermore, as described above for the zinc separation device 80, it is possible to directly filter the zinc-containing precipitate from the solid-liquid mixture after the sulfide precipitation treatment step, so the yield of the manganese component is improved compared to the conventional technology. It is advantageous to raise it further.
The oxidation treatment tank 71 is preferably a general stirring tank equipped with a stirrer in order to oxidize the second leachate.
Further, the sulfide precipitation treatment tank 91 is preferably a general stirring tank equipped with a stirrer in order to perform the sulfide precipitation treatment in which sulfide acts on the third solution.
In the present invention, the various devices, reaction tanks, and recovery tanks that make up the recovery equipment may have any structure as long as they have the respective functions described above.

以下、実施例に基づき、さらに本発明について説明する。なお、以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本発明を何ら限定するものではない。また、以下の実施例は、本発明の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、そのような態様も本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention will be further described below based on examples. In addition, the following examples show a preferable example of the present invention, and do not limit the present invention in any way. In addition, the following examples can be modified within the scope of the present invention, and such aspects are also included in the technical scope of the present invention.

(実施例1)
粉粒体の作製
廃乾電池からマンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池を選別する選別工程と、選別した廃乾電池を破砕し、目開き2.8mmの篩で篩い分けし、廃乾電池の粉粒体を得る粉砕・篩い分け工程とを施し、廃乾電池の粉粒体を得た。得られた粉粒体(酸処理工程前)の主要な化学成分を表1に示す。なお、得られた粉粒体は、表1に示す元素の他に、酸化物または水酸化物に由来する酸素、若干の水素および水分を含む。
ここで、上述の実験(A)と実施例1とでは、酸処理工程前の粉粒体における化学成分の結果が同じであったため、両結果をともに表1に掲載する。
(Example 1)
Production of granules A sorting process for sorting out manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries, crushing the sorted waste dry batteries, sieving them with a sieve with an opening of 2.8 mm, and obtaining granules of waste dry batteries. A sieving step was performed to obtain a waste dry battery powder. Table 1 shows the main chemical components of the obtained granules (before the acid treatment step). In addition to the elements shown in Table 1, the obtained granules contain oxygen, a small amount of hydrogen and moisture derived from oxides or hydroxides.
Here, since the results of the chemical components in the granular material before the acid treatment step were the same between Experiment (A) and Example 1, both results are shown in Table 1.

酸処理工程
得られた粉粒体を酸処理槽30に投入し、酸処理工程を施した。酸処理工程では、粉粒体30gに酸溶液300mLを混合し、粉粒体から主に亜鉛成分を浸出させた。酸溶液の酸濃度は、硫酸濃度:2N(質量%濃度約8.7%)とした。なお、酸浸出処理時間(撹拌時間)は1時間とし、酸浸出処理は常温での撹拌処理とした。この場合、粉粒体と酸溶液との比である固液比は100g/Lであった。
Acid Treatment Step The powdery particles thus obtained were put into an acid treatment tank 30 and subjected to an acid treatment step. In the acid treatment step, 30 g of the powder was mixed with 300 mL of an acid solution to leach out mainly the zinc component from the powder. The acid concentration of the acid solution was sulfuric acid concentration: 2N (concentration in mass %: about 8.7%). The acid leaching treatment time (stirring time) was 1 hour, and the acid leaching treatment was performed with stirring at room temperature. In this case, the solid-liquid ratio, which is the ratio of the powder and the acid solution, was 100 g/L.

第一の固液分離工程
酸処理工程後、得られた第1浸出液と第1浸出残渣との混合物を、第一の固液分離装置40に装入し、孔径1μmのろ紙でろ過して固液分離した。得られた第1浸出残渣中のマンガン濃度、亜鉛濃度、鉄濃度(質量%)を、ICP発光分析法により定量した。結果を表1に併記する。
ここで、上述の実験(A)と実施例1とでは、酸処理工程後の第1浸出残渣における化学成分の結果が同じであったため、両結果をともに表1に掲載する。
First Solid-Liquid Separation Step After the acid treatment step, the obtained mixture of the first leachate and the first leach residue is charged into the first solid-liquid separator 40 and filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm to solidify. Liquid separation occurred. The manganese concentration, zinc concentration, and iron concentration (% by mass) in the obtained first leaching residue were quantified by ICP emission spectrometry. The results are also shown in Table 1.
Here, both the results of Experiment (A) and Example 1 are listed in Table 1 because the results of the chemical components in the first leaching residue after the acid treatment step were the same.

Figure 0007107473000001
Figure 0007107473000001

酸・還元剤処理工程
第一の固液分離工程で得られた第1浸出残渣と、酸溶液としての2N(質量%濃度約8.7%)硫酸と、還元剤としての30%過酸化水素水とを酸・還元剤処理槽50に投入し、1時間の撹拌処理を行った。固液比(第1浸出残渣/酸溶液)を50g/Lとした。
Acid/reducing agent treatment process The first leaching residue obtained in the first solid-liquid separation process, 2N (mass% concentration of about 8.7%) sulfuric acid as an acid solution, and 30% hydrogen peroxide water as a reducing agent. was put into the acid/reducing agent treatment tank 50 and stirred for 1 hour. The solid-liquid ratio (first leaching residue/acid solution) was 50 g/L.

第二の固液分離工程
得られた第2浸出液と第2浸出残渣との混合物を、第二の固液分離装置60に装入し、孔径1μmのろ紙でろ過して固液分離した。第二の固液分離工程後に得られる第2浸出液中のマンガン濃度、亜鉛濃度、鉄濃度(mg/L)を、ICP発光分析法により定量した。得られた結果を、表2の「第二の固液分離工程後の第2浸出液」の欄に示す。
Second Solid-Liquid Separation Step The obtained mixture of the second leachate and the second leach residue was charged into the second solid-liquid separator 60 and filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm for solid-liquid separation. The manganese concentration, zinc concentration, and iron concentration (mg/L) in the second leachate obtained after the second solid-liquid separation step were quantified by ICP emission spectrometry. The obtained results are shown in the column of "Second leachate after second solid-liquid separation step" in Table 2.

第3溶液の作製(亜鉛除去工程)
次に、第二の固液分離工程により得られた第2浸出液を、硫化物沈殿処理槽70に装入し、第2浸出液中になお残存する亜鉛成分に硫化物を作用させる硫化物沈殿処理工程を行った。硫化物沈殿処理工程では、第2浸出液に、硫化物として水硫化ナトリウムNaHSを、溶解亜鉛に対し硫黄Sとして2当量となるように添加した。なお、水硫化ナトリウムは、蒸留水に溶解させた溶液の状態で添加した。また、硫化物沈殿処理中の第2浸出液のpHが4となるようにpH調整液(3M硫酸または100g/L水酸化ナトリウム)で調整した。また、硫化物沈殿処理の処理時間は30分とし、撹拌処理とした。
Preparation of the third solution (zinc removal step)
Next, the second leachate obtained by the second solid-liquid separation step is charged into the sulfide precipitation treatment tank 70, and a sulfide precipitation treatment is performed in which sulfide acts on the zinc component still remaining in the second leachate. did the process. In the sulfide precipitation treatment step, sodium hydrosulfide NaHS as a sulfide was added to the second leachate so that the amount of sulfur S would be 2 equivalents with respect to the dissolved zinc. Note that sodium hydrosulfide was added in the form of a solution dissolved in distilled water. Also, the pH of the second leachate during the sulfide precipitation treatment was adjusted to 4 with a pH adjusting solution (3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide). The sulfide precipitation treatment was performed for 30 minutes with stirring.

上記した硫化物沈殿処理工程後の混合物を亜鉛分離装置80に装入し、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過して固液分離する亜鉛分離工程を施し、第3溶液と亜鉛含有沈殿物とに分離した。ここで、従来の亜鉛分離工程では35分程度かかっていたろ過時間が、粉粒体に対する酸処理工程を予め行った本実施例の亜鉛分離工程では、20分程度に短縮された。そして、得られた第3溶液の成分をICP発光分析法により定量分析した。なお、水硫化ナトリウム溶液およびpH調整剤の添加量を記録し、これら溶液で希釈された影響を分析値から補正した。得られた結果を、表2の「亜鉛除去工程後の第3溶液」の欄に併記する。 The mixture after the above-mentioned sulfide precipitation treatment step is charged into the zinc separation device 80, subjected to a zinc separation step of performing solid-liquid separation by suction filtration with a filter paper having a pore size of 1 μm, and separated into a third solution and a zinc-containing precipitate. did. Here, the filtration time, which took about 35 minutes in the conventional zinc separation process, was shortened to about 20 minutes in the zinc separation process of the present embodiment, in which the granular material was previously subjected to the acid treatment process. Then, the components of the obtained third solution were quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry. The amounts of sodium hydrosulfide solution and pH adjuster added were recorded, and the influence of dilution with these solutions was corrected from the analytical values. The obtained results are also shown in the column of "third solution after zinc removal step" in Table 2.

第4溶液の作製(鉄除去工程)
ついで、亜鉛除去工程を経て得られた第3溶液を、酸化処理槽90に装入し、酸化反応を行う酸化処理工程を行った。酸化処理工程では、酸化処理として、まず、得られた第3溶液に空気曝気を施した。空気曝気の条件は、吹込み量:(第3溶液量と同体積)/分、曝気時間:30分とした。空気曝気を施した後、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過した中間溶液について、含まれる成分を上記手法で定量分析した。得られた結果を、表2の「酸化処理後の中間溶液」の欄に併記する。
Preparation of fourth solution (iron removal step)
Next, the third solution obtained through the zinc removal step was charged into the oxidation treatment tank 90 and subjected to an oxidation treatment step of performing an oxidation reaction. In the oxidation treatment step, as the oxidation treatment, first, the obtained third solution was subjected to air aeration. The conditions for air aeration were blowing amount: (the same volume as the amount of the third solution)/minute, and aeration time: 30 minutes. After air aeration, the intermediate solution was suction-filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm, and the contained components were quantitatively analyzed by the above method. The obtained results are also shown in the column of "intermediate solution after oxidation treatment" in Table 2.

ついで、更なる酸化処理として、上記空気曝気後の第3溶液に、直ちに酸化剤を添加した。酸化剤の添加では、第3溶液のpHが5となるように、pH調整液(3M硫酸または100g/L水酸化ナトリウム)を添加して調整したのち、酸化剤として過酸化水素水を、酸化還元電位が550mV以上となるように、約8~16mL添加した。このようにして、第3溶液中の鉄成分を水酸化鉄として沈殿し、除去可能な状態とした。なお、酸化剤による処理時間は30分とした。 Then, as a further oxidation treatment, an oxidizing agent was immediately added to the third solution after the air aeration. In the addition of the oxidizing agent, after adjusting the pH of the third solution by adding a pH adjusting solution (3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide), hydrogen peroxide solution is added as an oxidizing agent. About 8 to 16 mL was added so that the reduction potential was 550 mV or higher. In this way, the iron component in the third solution was precipitated as iron hydroxide and made removable. The treatment time with the oxidizing agent was 30 minutes.

空気曝気および酸化剤添加による酸化処理工程後の混合物を鉄分離装置100に装入し、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過し、マンガン含有溶液(第4溶液)と鉄含有沈殿物とに固液分離する鉄分離工程を施した。
得られた第4溶液について、含まれる成分を上記手法で定量分析した。なお、過酸化水素水とpH調整剤の添加量を記録し、これら溶液で希釈された影響を分析値から補正した。得られた結果を、表2の「鉄除去工程後の第4溶液」の欄に併記する。
The mixture after the oxidation treatment step by air aeration and addition of an oxidizing agent is charged into the iron separation device 100, suction filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm, and solid-liquid separated into a manganese-containing solution (fourth solution) and an iron-containing precipitate. An iron separation process was applied.
The components contained in the obtained fourth solution were quantitatively analyzed by the above method. The amounts of hydrogen peroxide solution and pH adjuster added were recorded, and the influence of dilution with these solutions was corrected from the analytical values. The obtained results are also shown in the column of "fourth solution after iron removal step" in Table 2.

Figure 0007107473000002
Figure 0007107473000002

表2から、本発明のマンガン回収方法の一実施形態である手順Aによれば、廃乾電池に含まれるマンガン成分以外の、亜鉛成分および鉄成分を分析限界(0.1mg/L)未満にまで簡便に分離除去できることがわかる。このように、本発明によれば、廃乾電池に含まれるマンガン成分を、高純度のマンガンイオン含有溶液として、容易かつ効率的に回収できることがわかる。 From Table 2, according to procedure A, which is one embodiment of the manganese recovery method of the present invention, the zinc component and iron component other than the manganese component contained in the waste dry battery can be easily reduced to below the analysis limit (0.1 mg / L). can be separated and removed. As described above, according to the present invention, the manganese component contained in waste dry batteries can be easily and efficiently recovered as a solution containing high-purity manganese ions.

(実施例2)
実施例1と同様に粉粒体の作製を行い、表1に示す組成の粉粒体を得た。また、実施例1と同様に酸処理工程、第一の固液分離工程、酸・還元剤処理工程および第二の固液分離工程を行ったところ、第二の固液分離工程後の第2浸出液中のマンガン、亜鉛、鉄の各成分の含有量(mg/L)は表3のとおりであった。
(Example 2)
Granules were produced in the same manner as in Example 1, and the granules having the composition shown in Table 1 were obtained. In addition, when the acid treatment step, the first solid-liquid separation step, the acid/reducing agent treatment step and the second solid-liquid separation step were performed in the same manner as in Example 1, the second solid-liquid separation step after the second solid-liquid separation step Table 3 shows the content (mg/L) of manganese, zinc and iron in the leachate.

次に、実施例1と同様に第3溶液の作製(亜鉛除去工程)を行ったところ、亜鉛除去工程後の第3溶液中の成分は表3のとおりであった。なお、従来の亜鉛分離工程では35分程度かかっていたろ過時間が、粉粒体に対する酸処理工程を予め行った本実施例の亜鉛分離工程では、20分程度に短縮された。 Next, a third solution was prepared (zinc removal step) in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the components in the third solution after the zinc removal step. The filtration time, which took about 35 minutes in the conventional zinc separation process, was shortened to about 20 minutes in the zinc separation process of the present embodiment, in which the granular material was previously subjected to the acid treatment process.

ついで、亜鉛分離工程を経て得られた第3溶液を、室温で1週間放置したのち、酸化処理槽90に装入し、酸化反応を行う酸化処理工程を行った。酸化処理工程では、放置後の第3溶液に酸化処理として空気曝気のみを施した。空気曝気の条件は、吹込み量:(第3溶液量と同体積)/分、曝気時間:30分とした。空気曝気を施した後、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過したマンガン含有溶液(第4溶液)について、含まれる成分を上記手法で定量分析した。得られた結果を、表3の「鉄除去工程後の第4溶液」の欄に併記する。 Next, the third solution obtained through the zinc separation step was left at room temperature for one week and then charged into the oxidation treatment tank 90 to carry out the oxidation treatment step of performing an oxidation reaction. In the oxidation treatment step, the third solution after standing was only subjected to air aeration as oxidation treatment. The conditions for air aeration were blowing amount: (the same volume as the amount of the third solution)/minute, and aeration time: 30 minutes. After air aeration, the manganese-containing solution (fourth solution) was subjected to suction filtration through a filter paper with a pore size of 1 μm, and the contained components were quantitatively analyzed by the above method. The obtained results are also shown in the column of "Fourth solution after iron removal step" in Table 3.

Figure 0007107473000003
Figure 0007107473000003

表3から、本発明のマンガン回収方法の一実施形態である手順Aにおいて、硫化物沈殿処理を施して分離された第3溶液に対し、適正な期間静置したのちに酸化処理工程を施せば、空気曝気のみによる酸化処理でも十分に鉄成分を沈殿物として分離除去できることがわかる。 From Table 3, in Procedure A, which is one embodiment of the manganese recovery method of the present invention, if the third solution separated by sulfide precipitation treatment is allowed to stand for an appropriate period of time and then subjected to an oxidation treatment step, , it can be seen that the iron component can be sufficiently separated and removed as a precipitate even by oxidation treatment only by air aeration.

(実施例3)
実施例1と同様に粉粒体の作製を行い、表1に示す組成の粉粒体を得た。また、実施例1と同様に酸処理工程、第一の固液分離工程、酸・還元剤処理工程および第二の固液分離工程を行ったところ、第二の固液分離工程後の第2浸出液中のマンガン、亜鉛、鉄の各成分の含有量(mg/L)は表4のとおりであった。
(Example 3)
Granules were produced in the same manner as in Example 1, and the granules having the composition shown in Table 1 were obtained. In addition, when the acid treatment step, the first solid-liquid separation step, the acid/reducing agent treatment step and the second solid-liquid separation step were performed in the same manner as in Example 1, the second solid-liquid separation step after the second solid-liquid separation step Table 4 shows the content (mg/L) of manganese, zinc and iron in the leachate.

第3溶液の作製(鉄除去工程)
次に、第二の固液分離工程で分離された第2浸出液に酸化処理工程を施した。酸化処理工程では、得られた第2浸出液に空気曝気を施し、該第2浸出液中に含まれる鉄成分から水酸化鉄を生成し、鉄含有沈殿物として第2浸出液から鉄成分を分離除去可能な状態とした。空気曝気の条件は、吹込み量:(第2浸出液量と同体積 mL)/分、曝気時間:30分とした。なお、酸化処理を施すに当たり、第2浸出液を、pH調整剤(3M硫酸または100g/L水酸化ナトリウム)を用いて、pH:5に調整した。
Preparation of the third solution (iron removal step)
Next, the second leachate separated in the second solid-liquid separation step was subjected to an oxidation treatment step. In the oxidation treatment step, the obtained second leachate is subjected to air aeration to generate iron hydroxide from the iron component contained in the second leachate, and the iron component can be separated and removed from the second leachate as an iron-containing precipitate. state. The air aeration conditions were blowing amount: (the same volume as the amount of the second leachate, mL)/minute, and aeration time: 30 minutes. Before the oxidation treatment, the pH of the second leachate was adjusted to 5 using a pH adjuster (3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide).

酸化処理後、第3溶液と鉄含有沈殿物とを孔径1μmのろ紙で吸引ろ過し、第3溶液と鉄含有沈殿物とに分離した(鉄分離工程)。そして、鉄除去工程で得られた第3溶液について、含まれる成分(Mn、Zn、Fe)をICP発光分析法により定量分析した。なお、pH調整剤の添加量を記録し、測定値でのpH調整剤による希釈の影響を補正した。得られた第3溶液中のマンガン、亜鉛、鉄の各成分の濃度(mg/L)を、表4の「鉄除去工程後の第3溶液」の欄に併記する。 After the oxidation treatment, the third solution and the iron-containing precipitate were suction filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm to separate the third solution and the iron-containing precipitate (iron separation step). Then, the components (Mn, Zn, Fe) contained in the third solution obtained in the iron removal step were quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry. The amount of pH adjuster added was recorded, and the measured value was corrected for the influence of dilution by the pH adjuster. The concentration (mg/L) of each component of manganese, zinc and iron in the obtained third solution is also shown in the column of "third solution after iron removal step" in Table 4.

第4溶液の作製(亜鉛除去工程)
ついで、鉄分離工程で分離された第3溶液に硫化物を作用させ、主として、第3溶液中になお残留する亜鉛イオンを亜鉛硫化物(亜鉛含有沈殿物)として沈殿させ、第3溶液から分離除去可能な状態とする硫化物沈殿処理工程を施した。使用した硫化物は水硫化ナトリウムNaHSであり、溶解亜鉛に対し硫黄Sとして2当量となるように添加した。なお、水硫化ナトリウムは、蒸留水に溶解させた溶液の状態で添加した。また、硫化物沈殿処理中の第3溶液のpHが4となるようにpH調整液(3M硫酸または100g/L水酸化ナトリウム)で調整した。また、硫化物沈殿処理の処理時間は30分とし、撹拌処理とした。
Preparation of fourth solution (zinc removal step)
Next, sulfide is caused to act on the third solution separated in the iron separation step, mainly zinc ions still remaining in the third solution are precipitated as zinc sulfide (zinc-containing precipitate), and separated from the third solution. A sulfide precipitation treatment step was performed to make it removable. The sulfide used was sodium hydrosulfide NaHS, which was added in an amount of 2 equivalents as sulfur S to dissolved zinc. Note that sodium hydrosulfide was added in the form of a solution dissolved in distilled water. Further, the pH of the third solution during the sulfide precipitation treatment was adjusted to 4 with a pH adjusting solution (3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide). The sulfide precipitation treatment was performed for 30 minutes with stirring.

硫化物沈殿処理後の混合物を、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過し、マンガン含有溶液(第4溶液)と亜鉛含有沈殿物とに分離した(亜鉛分離工程)。従来の亜鉛分離工程では35分程度かかっていたろ過時間が、粉粒体に対する酸処理工程を予め行った本実施例の亜鉛分離工程では、20分程度に短縮された。そして、分離後に得られた第4溶液の成分をICP発光分析法により定量分析した。なお、水硫化ナトリウム溶液およびpH調整剤の添加量を記録し、これら溶液で希釈された影響を測定値から補正した。得られた結果を、表4の「亜鉛除去工程後の第4溶液」の欄に併記する。 After the sulfide precipitation treatment, the mixture was suction-filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm to separate into a manganese-containing solution (fourth solution) and a zinc-containing precipitate (zinc separation step). Filtration time, which used to take about 35 minutes in the conventional zinc separation process, was shortened to about 20 minutes in the zinc separation process of the present embodiment, in which the granular material was previously subjected to an acid treatment process. Then, the components of the fourth solution obtained after the separation were quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry. The amounts of sodium hydrosulfide solution and pH adjuster added were recorded, and the measured values were corrected for the effects of dilution with these solutions. The obtained results are also shown in the column of "fourth solution after zinc removal step" in Table 4.

Figure 0007107473000004
Figure 0007107473000004

表4から、本発明のマンガン回収方法の一実施形態である手順Bによれば、廃乾電池に含まれるマンガン成分以外の亜鉛成分および鉄成分を分析限界(0.1mg/L)未満にまで簡便に分離除去できることがわかる。このように、本発明によれば、廃乾電池に含まれるマンガン成分を、高純度のマンガンイオン含有溶液として、容易かつ効率的に、しかも高い歩留りで回収できることがわかる。 From Table 4, according to Procedure B, which is one embodiment of the manganese recovery method of the present invention, zinc and iron components other than manganese components contained in waste dry batteries can be easily reduced to below the analysis limit (0.1 mg / L). It can be seen that they can be separated and removed. As described above, according to the present invention, the manganese component contained in waste dry batteries can be easily and efficiently recovered as a highly pure manganese ion-containing solution with a high yield.

10 選別装置
20a 破砕装置
20b 篩い分け装置
30 酸処理槽
40 第一の固液分離装置
50 酸・還元剤処理槽
60 第二の固液分離装置
70 硫化物沈殿処理槽(構成A)
71 酸化処理槽(構成B)
80 亜鉛分離装置(構成A)
81 鉄分離装置(構成B)
90 酸化処理槽(構成A)
91 硫化物沈殿処理槽(構成B)
100 鉄分離装置(構成A)
101 亜鉛分離装置(構成B)
110 回収槽
120 回収槽
130 回収槽
140 回収槽
150 マンガン含有溶液回収槽
10 Sorting device 20a Crushing device 20b Screening device 30 Acid treatment tank 40 First solid-liquid separation device 50 Acid/reducing agent treatment tank 60 Second solid-liquid separation device 70 Sulfide precipitation treatment tank (configuration A)
71 oxidation treatment tank (configuration B)
80 zinc separator (configuration A)
81 iron separator (configuration B)
90 oxidation treatment tank (configuration A)
91 sulfide sedimentation treatment tank (configuration B)
100 iron separator (configuration A)
101 zinc separator (configuration B)
110 recovery tank 120 recovery tank 130 recovery tank 140 recovery tank 150 manganese-containing solution recovery tank

Claims (13)

廃乾電池からマンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を選別する選別工程と、
前記選別工程で選別された前記マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を破砕、篩い分けして粉粒体を得る破砕・篩い分け工程と、
前記破砕・篩い分け工程で得られた前記粉粒体に、酸溶液を混合して第1浸出液および第1浸出残渣を得る酸処理工程と、
前記酸処理工程で得られた前記第1浸出液と前記第1浸出残渣とを分離する第一の固液分離工程と、
前記第一の固液分離工程で分離された前記第1浸出残渣と、酸溶液および還元剤とを混合して第2浸出液および第2浸出残渣を得る酸・還元剤処理工程と、
前記酸・還元剤処理工程で得られた前記第2浸出液と前記第2浸出残渣とを分離する第二の固液分離工程と、
前記第二の固液分離工程で分離された前記第2浸出液から、該第2浸出液に含有される亜鉛イオン、鉄イオンおよびマンガンイオンのうち、前記亜鉛イオンおよび鉄イオンを除去して、前記マンガンイオンを含有する溶液を得るマンガン抽出工程と、
をこの順に施す、廃乾電池からのマンガン回収方法であって、
前記マンガン抽出工程が、
前記亜鉛イオンに硫化物を作用させて該亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理工程と、さらに、得られた亜鉛含有沈殿物を分離する亜鉛分離工程とを含む亜鉛除去工程と;
前記鉄イオンを酸化させて該鉄イオンを沈殿させる酸化処理工程と、さらに、得られた鉄含有沈殿物を分離する鉄分離工程とを含む鉄除去工程と;
を順不同に含むことにより、マンガン含有溶液を得ることを特徴とする、廃乾電池からのマンガン回収方法。
A sorting step of sorting out one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries;
A crushing and sieving step of crushing and sieving one or both of the manganese dry battery and the alkaline manganese dry battery selected in the sorting step to obtain powders;
an acid treatment step of mixing an acid solution with the granular material obtained in the crushing and sieving step to obtain a first leachate and a first leach residue;
a first solid-liquid separation step of separating the first leachate obtained in the acid treatment step and the first leach residue;
an acid/reducing agent treatment step of mixing the first leaching residue separated in the first solid-liquid separation step with an acid solution and a reducing agent to obtain a second leaching solution and a second leaching residue;
a second solid-liquid separation step of separating the second leachate obtained in the acid/reducing agent treatment step and the second leach residue;
Of the zinc ions, iron ions, and manganese ions contained in the second leachate, the zinc ions and iron ions are removed from the second leachate separated in the second solid-liquid separation step, and the manganese a manganese extraction step of obtaining a solution containing ions;
A method for recovering manganese from waste batteries by applying in this order,
The manganese extraction step is
a zinc removal step including a sulfide precipitation treatment step of reacting the zinc ions with sulfide to precipitate the zinc ions, and a zinc separation step of separating the obtained zinc-containing precipitate;
an iron removal step comprising an oxidation treatment step of oxidizing the iron ions to precipitate the iron ions, and an iron separation step of separating the resulting iron-containing precipitate;
A method for recovering manganese from waste dry batteries, comprising obtaining a manganese-containing solution by including in random order.
前記酸処理工程における前記酸溶液が、質量%濃度1.4%以上45%以下の希硫酸または質量%濃度1%以上14%以下の希塩酸であることを特徴とする、請求項1に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 The waste dry battery according to claim 1, wherein the acid solution in the acid treatment step is dilute sulfuric acid with a mass% concentration of 1.4% or more and 45% or less or dilute hydrochloric acid with a mass% concentration of 1% or more and 14% or less. method for recovering manganese from 前記酸処理工程における前記粉粒体と前記酸溶液との固液比が50g/L以上であることを特徴とする、請求項1または2に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 3. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to claim 1, wherein the solid-liquid ratio of said powder and said acid solution in said acid treatment step is 50 g/L or more. 前記酸・還元剤処理工程における前記酸溶液が、質量%濃度1.4%以上45%以下の希硫酸または質量%濃度1%以上14%以下の希塩酸であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 Claims 1 to 3, wherein the acid solution in the acid/reducing agent treatment step is dilute sulfuric acid with a mass% concentration of 1.4% or more and 45% or less or dilute hydrochloric acid with a mass% concentration of 1% or more and 14% or less. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to any one of 1. 前記酸・還元剤処理工程における前記還元剤が、過酸化水素、硫化ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、および硫酸鉄のいずれかであることを特徴とする、請求項1~4のいずれか一項に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 5. The reducing agent in the acid/reducing agent treatment step is any one of hydrogen peroxide, sodium sulfide, sodium hydrogen sulfite, sodium thiosulfate, and iron sulfate, according to any one of claims 1 to 4. 1. A method for recovering manganese from a waste dry battery according to item 1. 前記マンガン抽出工程が、前記亜鉛除去工程、続いて前記鉄除去工程の順に行われ、
前記亜鉛除去工程では、前記第2浸出液に硫化物を作用させて該第2浸出液中の亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理工程を施した後に、得られた亜鉛含有沈殿物とマンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液とを固液分離する亜鉛分離工程を施し、
前記鉄除去工程では、前記亜鉛除去工程で得られた前記第3溶液を酸化させて該第3溶液中の鉄イオンを沈殿させる酸化処理工程を施した後に、得られた鉄含有沈澱物とマンガンイオンを含有する第4溶液とを固液分離する鉄分離工程を施すことを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。
The manganese extraction step is performed in the order of the zinc removal step and then the iron removal step,
In the zinc removal step, the second leachate is subjected to a sulfide precipitation treatment step of causing sulfide to act on the second leachate to precipitate zinc ions in the second leachate. Performing a zinc separation step for solid-liquid separation from the third solution containing ions,
In the iron-removing step, after performing an oxidation treatment step of oxidizing the third solution obtained in the zinc-removing step to precipitate iron ions in the third solution, the resulting iron-containing precipitate and manganese 6. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to any one of claims 1 to 5, wherein an iron separation step of solid-liquid separation from the fourth solution containing ions is performed.
前記硫化物沈殿処理工程において、前記第2浸出液をpH:2以上6以下に調整することを特徴とする、請求項6に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 7. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to claim 6, wherein in said sulfide precipitation treatment step, said second leachate is adjusted to a pH of 2 or more and 6 or less. 前記酸化処理工程において、前記マンガンイオンおよび鉄イオンを含有する第3溶液に対して空気曝気を行う、またはさらに該第3溶液に対して酸化剤を添加し、かつ該第3溶液をpH:3以上7以下に調整することを特徴とする、請求項6または7に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 In the oxidation treatment step, the third solution containing manganese ions and iron ions is aerated with air, or an oxidizing agent is added to the third solution, and the third solution is adjusted to pH:3. 8. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to claim 6 or 7, wherein the adjustment is made to 7 or less. 前記マンガン抽出工程が、前記鉄除去工程、続いて前記亜鉛除去工程の順に行われ、
前記鉄除去工程では、前記第2浸出液を酸化させて該第2浸出液中の鉄イオンを沈殿させる酸化処理工程を施した後に、得られた鉄含有沈澱物とマンガンイオンおよび亜鉛イオンを含有する第3溶液とを固液分離する鉄分離工程を施し、
前記亜鉛除去工程では、前記鉄除去工程で得られた前記第3溶液に硫化物を作用させて該第3溶液中の亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理工程を施した後に、得られた亜鉛含有沈澱物とマンガンイオンを含有する第4溶液とを固液分離する亜鉛分離工程を施すことを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。
The manganese extraction step is performed in the order of the iron removal step and then the zinc removal step,
In the iron removal step, the second leachate is subjected to an oxidation treatment step of oxidizing the second leachate to precipitate iron ions in the second leachate. 3 subjected to an iron separation process for solid-liquid separation from the solution,
In the zinc removal step, the third solution obtained in the iron removal step is subjected to a sulfide precipitation treatment step of causing sulfide to act on the third solution to precipitate zinc ions in the third solution. 6. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to any one of claims 1 to 5, characterized by performing a zinc separation step of solid-liquid separation of the contained precipitate and the fourth solution containing manganese ions.
前記硫化物沈殿処理工程において、前記マンガンイオンおよび亜鉛イオンを含有する第3溶液をpH:2以上6以下に調整することを特徴とする、請求項9に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 10. The method for recovering manganese from waste dry batteries according to claim 9, wherein in said sulfide precipitation treatment step, said third solution containing manganese ions and zinc ions is adjusted to a pH of 2 or more and 6 or less. 前記酸化処理工程において、前記第2浸出液に対して空気曝気を行い、かつ該第2浸出液をpH:3以上7以下に調整することを特徴とする、請求項9または10に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 11. The waste dry battery according to claim 9 or 10, wherein in the oxidation treatment step, the second leachate is aerated with air, and the pH of the second leachate is adjusted to 3 or more and 7 or less. of manganese recovery method. 前記硫化物沈殿処理工程において使用する硫化物が、水硫化ナトリウム、硫化ナトリウム、硫化水素のうちのいずれかであることを特徴とする、請求項1~11のいずれか一項に記載の廃乾電池からのマンガン回収方法。 The waste dry battery according to any one of claims 1 to 11, wherein the sulfide used in the sulfide precipitation treatment step is any one of sodium hydrosulfide, sodium sulfide, and hydrogen sulfide. method for recovering manganese from 廃乾電池からマンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を選別する選別装置と、
前記選別装置で選別された前記マンガン乾電池およびアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を装入して破砕処理を施し、破砕処理物を得る破砕装置と、
前記破砕装置で得られた前記破砕処理物に篩い分け処理を施して粉粒体を得る篩い分け装置と、
前記篩い分け装置で得られた前記粉粒体に、酸処理を施す酸処理槽と、
前記酸処理槽で得られた第1浸出液と第1浸出残渣とを分離する第一の固液分離装置と、
前記第一の固液分離装置で分離された前記第1浸出残渣に、酸溶液および還元剤を作用させる酸・還元剤処理槽と、
前記酸・還元剤処理槽で得られた第2浸出液と第2浸出残渣とを分離する第二の固液分離装置と、
前記第二の固液分離装置で分離された前記第2浸出液から、該第2浸出液に含有される亜鉛イオン、鉄イオンおよびマンガンイオンのうち、前記亜鉛イオンおよび鉄イオンを除去して、前記マンガンイオンを含有する溶液を得るマンガン抽出装置群と、
をこの順で備える、廃乾電池からのマンガン回収設備であって、
前記マンガン抽出装置群が、
前記亜鉛イオンに硫化物を作用させて該亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理槽と、さらに、得られた亜鉛含有沈殿物を固液分離する亜鉛分離装置とを含む亜鉛除去装置群と;
前記鉄イオンを酸化させて該鉄イオンを沈殿させる酸化処理槽と、さらに、得られた鉄含有沈殿物を固液分離する鉄分離装置とを含む鉄除去装置群と;
を順不同に含むことにより、マンガン含有溶液を得ることを特徴とする、廃乾電池からのマンガン回収設備。
a sorting device for sorting out one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries;
A crushing device for obtaining a crushed product by inserting one or both of the manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries sorted by the sorting device and subjecting them to crushing treatment;
a sieving device for obtaining powder by sieving the crushed material obtained by the crushing device;
an acid treatment tank for acid-treating the granular material obtained by the sieving device;
a first solid-liquid separator for separating the first leachate obtained in the acid treatment tank from the first leach residue;
an acid/reducing agent treatment tank in which an acid solution and a reducing agent are applied to the first leaching residue separated by the first solid-liquid separation device;
a second solid-liquid separator for separating the second leachate obtained in the acid/reducing agent treatment tank from the second leach residue;
Of the zinc ions, iron ions, and manganese ions contained in the second leachate, the zinc ions and iron ions are removed from the second leachate separated by the second solid-liquid separator, and the manganese a group of manganese extractors for obtaining a solution containing ions;
Manganese recovery equipment from waste dry batteries, comprising in this order,
The manganese extraction device group
a group of zinc removal devices including a sulfide precipitation treatment tank for causing sulfide to act on the zinc ions to precipitate the zinc ions;
an iron removal device group including an oxidation treatment tank for oxidizing the iron ions to precipitate the iron ions, and an iron separation device for solid-liquid separation of the obtained iron-containing precipitate;
Manganese recovery equipment from waste dry batteries, characterized in that a manganese-containing solution is obtained by including in random order.
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