JP7198081B2 - Valuable metal recovery method - Google Patents

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Description

この明細書は、リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物に対して湿式処理を施して得られ、コバルトイオン、ニッケルイオン及び不純物を含有する酸性溶液から、有価金属であるコバルトやニッケルを回収する方法に関するものである。 This specification describes that valuable metals such as cobalt and nickel are extracted from an acidic solution containing cobalt ions, nickel ions and impurities obtained by wet treatment of waste containing positive electrode materials of lithium ion secondary batteries. It relates to a method of recovery.

近年は、製品寿命もしくは製造不良その他の理由より廃棄されたリチウムイオン電池の正極材を含む廃棄物から、そこに含まれるコバルトやニッケルの有価金属を湿式処理により回収することが、資源の有効活用の観点から広く検討されている。 In recent years, effective utilization of resources has been achieved by recovering valuable metals such as cobalt and nickel from waste containing cathode materials of lithium-ion batteries that have been discarded due to product life, manufacturing defects, or other reasons by wet processing. has been widely considered from the perspective of

たとえばリチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物から有価金属を回収するには通常、焙焼その他の所定の工程を経て得られる電池粉等を、酸に添加して浸出し、そこに含まれ得るリチウム、ニッケル、コバルト、マンガン、鉄、銅、アルミニウム等が溶解した酸性溶液とする。 For example, in order to recover valuable metals from waste containing positive electrode materials for lithium ion secondary batteries, battery powder obtained through roasting or other predetermined processes is usually added to acid to leach out and It is an acidic solution in which lithium, nickel, cobalt, manganese, iron, copper, aluminum, etc., which can be dissolved, are dissolved.

そしてその後、複数段階の溶媒抽出もしくは中和等により、酸性溶液に溶解している各金属元素のうち、鉄、銅及びアルミニウム等を順次に又は同時に除去し、ニッケル、コバルト、マンガン及びリチウム等の有価金属を溶媒抽出によって分離と濃縮を行い、各金属が溶解した溶液を得る。ニッケルやコバルトは各溶液から電気分解等によって回収する(たとえば特許文献1~3参照)。 After that, iron, copper and aluminum among the metal elements dissolved in the acidic solution are sequentially or simultaneously removed by multiple steps of solvent extraction or neutralization, and nickel, cobalt, manganese and lithium are removed. Valuable metals are separated and concentrated by solvent extraction to obtain a solution in which each metal is dissolved. Nickel and cobalt are recovered from each solution by electrolysis or the like (see Patent Documents 1 to 3, for example).

特開2010-180439号公報JP 2010-180439 A 米国特許出願公開第2011/0135547号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2011/0135547 特許第5706457号公報Japanese Patent No. 5706457

ところで、上述したような回収プロセスで、リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物から、高純度のコバルトやニッケルを、硫酸塩等の所定の無機酸との化合物の状態で回収することができれば、それらの化合物をリチウムイオン二次電池の製造に用いることができるので、有限である資源を効率的に再利用する循環型社会を目指す上で望ましい。 By the way, in the recovery process as described above, it is possible to recover high-purity cobalt or nickel in the form of a compound with a predetermined inorganic acid such as sulfate from the waste containing the positive electrode material of the lithium ion secondary battery. If possible, these compounds can be used in the manufacture of lithium ion secondary batteries, which is desirable in aiming for a recycling-oriented society that efficiently reuses limited resources.

ここで、電池粉等を酸で溶解した後に所定の中和ないし溶媒抽出等を施した酸性溶液には、ナトリウム、アルミニウム、マンガン等といったような不純物が含まれることがある。このような不純物は、最終的に得られるコバルトやニッケルの無機酸との化合物の純度を低下させることから、コバルトやニッケルの回収時にできる限り除去することが求められる。 Here, an acidic solution obtained by dissolving battery powder or the like in an acid and then subjecting it to predetermined neutralization or solvent extraction may contain impurities such as sodium, aluminum, manganese, and the like. Since such impurities lower the purity of the finally obtained compounds of cobalt and nickel with inorganic acids, it is required to remove them as much as possible when recovering cobalt and nickel.

この明細書は、所定の不純物を有効に除去することができる有価金属の回収方法を提案するものである。 This specification proposes a method for recovering valuable metals that can effectively remove predetermined impurities.

この明細書で開示する有価金属の回収方法は、リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物に対して湿式処理を施して得られ、コバルトイオン、ニッケルイオン及び不純物を含有する酸性溶液から、有価金属であるコバルト及びニッケルのうちの少なくともコバルトを回収する方法であって、ホスホン酸エステル系抽出剤を使用し、前記酸性溶液から、溶媒抽出によりコバルトイオンを抽出するとともに逆抽出するCo回収用の第一抽出工程と、ホスフィン酸系抽出剤を使用し、Co回収用の第一抽出工程で得られる逆抽出後液から、溶媒抽出によりコバルトイオンを抽出するとともに逆抽出するCo回収用の第二抽出工程と、Co回収用の第二抽出工程で得られる逆抽出後液にシュウ酸を添加し、シュウ酸塩を含む沈殿物を得るCo回収用の沈殿工程とを含むものである。 The method for recovering valuable metals disclosed in this specification is obtained by subjecting waste containing positive electrode materials of lithium ion secondary batteries to wet treatment, and from an acidic solution containing cobalt ions, nickel ions and impurities, A method for recovering at least cobalt among valuable metals cobalt and nickel, wherein a phosphonate ester-based extractant is used to extract cobalt ions from the acidic solution by solvent extraction and back extraction for Co recovery. and a phosphinic acid-based extractant is used to extract cobalt ions by solvent extraction from the back-extracted liquid obtained in the first extraction step for Co recovery, and back-extract. It includes a second extraction step and a precipitation step for recovering Co in which oxalic acid is added to the post-reverse extraction liquid obtained in the second extraction step for recovering Co to obtain a precipitate containing oxalate.

上述した有価金属の回収方法によれば、特に、Co回収用の第二抽出工程で得られる逆抽出後液にシュウ酸を添加し、シュウ酸塩を含む沈殿物を得るCo回収用の沈殿工程を含むことにより、所定の不純物を有効に除去することができる。 According to the method for recovering valuable metals described above, in particular, the precipitation step for recovering Co in which oxalic acid is added to the post-reverse extraction liquid obtained in the second extraction step for recovering Co to obtain a precipitate containing oxalate. By containing, the predetermined impurities can be effectively removed.

一の実施形態に係る有価金属の回収方法を示すフロー図である。1 is a flow diagram showing a method for recovering valuable metals according to one embodiment; FIG. 図1の酸性溶液を得るための工程の一例を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram showing an example of a process for obtaining the acidic solution of FIG. 1;

以下に、この明細書で開示する実施の形態について詳細に説明する。
一の実施形態に係る有価金属の回収方法は、リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物に対して湿式処理を施して得られ、コバルトイオン、ニッケルイオン及び不純物を含有する酸性溶液に対し、図1に例示するような各工程を行い、そこから有価金属であるコバルト及びニッケルのうちの少なくともコバルトを回収するものである。具体的には、この実施形態は、前記酸性溶液から、溶媒抽出によりコバルトイオンを抽出するとともに逆抽出するCo回収用の第一抽出工程と、Co回収用の第一抽出工程で得られる逆抽出後液から、溶媒抽出によりコバルトイオンを抽出するとともに逆抽出するCo回収用の第二抽出工程と、Co回収用の第二抽出工程で得られる逆抽出後液にシュウ酸を添加し、シュウ酸塩を含む沈殿物を得るCo回収用の沈殿工程とを含む。Co回収用の沈殿工程の後は、必要に応じて、前記沈殿物を洗浄するCo回収用の洗浄工程を経た後、Co回収用の沈殿工程で得られる前記沈殿物を、還元雰囲気下で焙焼するCo回収用の焙焼工程と、Co回収用の焙焼工程で得られる焙焼物を溶解するCo回収用の溶解工程とをさらに含むことができる。
Hereinafter, embodiments disclosed in this specification will be described in detail.
A method for recovering valuable metals according to one embodiment is obtained by subjecting waste containing positive electrode materials of lithium ion secondary batteries to wet treatment, and an acidic solution containing cobalt ions, nickel ions and impurities. , each step illustrated in FIG. 1 is performed, and at least cobalt of cobalt and nickel, which are valuable metals, is recovered therefrom. Specifically, this embodiment includes a first extraction step for recovering Co in which cobalt ions are extracted and back-extracted from the acidic solution by solvent extraction, and a back-extraction obtained in the first extraction step for recovering Co. A second extraction step for recovering Co in which cobalt ions are extracted and back-extracted from the post-liquid by solvent extraction; and a precipitation step for Co recovery to obtain a salt-containing precipitate. After the Co recovery precipitation step, if necessary, after a Co recovery cleaning step of washing the precipitate, the precipitate obtained in the Co recovery precipitation step is roasted in a reducing atmosphere. It can further include a roasting step for recovering Co to be burned, and a dissolving step for recovering Co for dissolving the roasted product obtained in the roasting step for recovering Co.

<酸性溶液>
酸性溶液を得るには、たとえば図2に示すように、リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物を焙焼する焙焼工程の後、必要に応じて篩別工程を行い、その篩下に対して水等を用いてリチウムを溶解させるリチウム溶解工程及び、リチウム溶解工程の残渣を酸で浸出させる酸浸出工程を行うことができる。この浸出後液を酸浸出液とすることができる。場合によっては、酸浸出工程の後に、その浸出後液に対し、中和工程のみ、もしくはAl・Mn抽出工程のみ、または、中和工程及びAl・Mn抽出工程の順にそれらの両方を行い、その中和後液又は抽出後液を酸性溶液とすることもできる。以下にそれぞれを詳細に述べる。但し、酸性溶液は、リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物に対して何らかの湿式処理を施して得られるものであれば、ここで述べるものに限らない。
<Acid solution>
In order to obtain an acidic solution, for example, as shown in FIG. 2, after the roasting step of roasting the waste containing the positive electrode material of the lithium ion secondary battery, a sieving step is performed as necessary, and the sieving step is performed. A lithium dissolving step of dissolving lithium using water or the like and an acid leaching step of leaching the residue of the lithium dissolving step with an acid can be performed. This post-leaching solution can be used as an acid leaching solution. In some cases, after the acid leaching step, the post-leaching solution is subjected to only the neutralization step, only the Al.Mn extraction step, or both of the neutralization step and the Al.Mn extraction step in order, and The post-neutralization solution or the post-extraction solution can also be an acidic solution. Each is described in detail below. However, the acidic solution is not limited to those described here as long as it can be obtained by subjecting waste containing positive electrode materials of lithium ion secondary batteries to some kind of wet treatment.

(リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物)
対象とするリチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物(以下、単に「電池廃棄物」ともいう。)は、携帯電話その他の種々の電子機器等で使用され得るリチウムイオン二次電池で、電池製品の寿命や製造不良またはその他の理由によって廃棄された正極材を含むものである。このような電池廃棄物から有価金属を回収することは、資源の有効活用の観点から好ましい。またここでは、有価金属であるコバルト及びニッケルを高純度で回収し、リチウムイオン二次電池の製造に再度使用できるものとすることを目的とする。
(Waste containing positive electrode materials for lithium-ion secondary batteries)
The target lithium ion secondary battery waste containing positive electrode material (hereinafter also simply referred to as "battery waste") is a lithium ion secondary battery that can be used in mobile phones and other various electronic devices, This includes cathode materials discarded due to battery product lifespan, manufacturing defects, or other reasons. It is preferable from the viewpoint of effective utilization of resources to recover valuable metals from such battery waste. Another object of the present invention is to recover valuable metals such as cobalt and nickel with high purity so that they can be reused in the manufacture of lithium ion secondary batteries.

ここで、この実施形態では、少なくともコバルト及びニッケルを含む電池廃棄物を対象とする。特に、電池廃棄物は通常、コバルトを30質量%以下、ニッケルを30質量%以下で含むことがある。電池廃棄物は、たとえば、コバルトを0.1質量%~40.0質量%、ニッケルを0.1質量%~15.0質量%で含むことがある。 Here, in this embodiment, battery waste containing at least cobalt and nickel is targeted. In particular, battery waste may typically contain up to 30% by weight cobalt and up to 30% by weight nickel. Battery waste may contain, for example, 0.1 wt.% to 40.0 wt.% cobalt and 0.1 wt.% to 15.0 wt.% nickel.

リチウムイオン二次電池は、その周囲を包み込む外装として、アルミニウムを含む筐体を有する。この筐体としては、たとえば、アルミニウムのみからなるものや、アルミニウム及び鉄、アルミラミネート等を含むものがある。また、リチウムイオン二次電池は、上記の筐体内に、リチウム、ニッケル、コバルト及びマンガンからなる群から選択される一種の単独金属酸化物又は、二種以上の複合金属酸化物等からなる正極活物質や、正極活物質が、たとえばポリフッ化ビニリデン(PVDF)その他の有機バインダー等によって塗布されて固着されたアルミニウム箔(正極基材)を含むことがある。またその他に、リチウムイオン二次電池には、銅、鉄等が含まれる場合がある。さらに、リチウムイオン二次電池には通常、筐体内に電解液が含まれる。電解液としては、たとえば、エチレンカルボナート、ジエチルカルボナート等が使用されることがある。 A lithium-ion secondary battery has a housing containing aluminum as an exterior wrapping around it. Examples of this housing include those made only of aluminum, those containing aluminum and iron, aluminum laminates, and the like. In addition, the lithium ion secondary battery has a positive electrode active layer made of a single metal oxide selected from the group consisting of lithium, nickel, cobalt and manganese, or a composite metal oxide of two or more types, etc., in the housing. The material, or cathode active material, may include aluminum foil (cathode substrate) that is coated and adhered by, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF) or other organic binder or the like. In addition, the lithium ion secondary battery may contain copper, iron, and the like. In addition, lithium ion secondary batteries typically contain an electrolyte within the housing. As the electrolytic solution, for example, ethylene carbonate, diethyl carbonate, etc. may be used.

電池廃棄物は、筐体に包まれたままの形態であってもよいが、既に破砕、分解もしくは分離等の何らかの処理が施されて粉末状になったものでもよい。このような粉末状の電池廃棄物は黒色を呈することがある。一方、筐体に包まれた形態の電池廃棄物を対象とする場合は、焙焼工程後に、筐体から正極材及び負極材を取り出すための破砕工程を行うことができる。 The battery waste may be in the form of being wrapped in the housing, or it may have already been subjected to some processing such as crushing, decomposition, or separation and turned into powder. Such powdery battery waste may have a black color. On the other hand, when the target is battery waste in the form of being wrapped in a casing, a crushing step for taking out the positive electrode material and the negative electrode material from the casing can be performed after the roasting step.

(焙焼工程)
焙焼工程では、上記の電池廃棄物を加熱する。この焙焼工程は、たとえば、電池廃棄物に含まれるリチウム、コバルト等の金属を、溶かしやすい形態に変化させること等を目的として行う。
焙焼工程では、電池廃棄物を、たとえば450℃~1000℃、好ましくは600℃~800℃の温度範囲で0.5時間~4時間にわたって保持する加熱を行うことが好適である。この焙焼工程は、ロータリーキルン炉その他の各種の炉や、大気雰囲気で加熱を行う炉等の様々な加熱設備を用いて行うことができる。
(Roasting process)
In the roasting step, the battery waste is heated. This roasting step is performed for the purpose of, for example, changing metals such as lithium and cobalt contained in the battery waste into a form that is easy to dissolve.
In the roasting step, it is suitable to heat the battery waste, for example, at a temperature range of 450° C. to 1000° C., preferably 600° C. to 800° C., for 0.5 hour to 4 hours. This roasting step can be performed using various heating equipment such as a rotary kiln, various other furnaces, and a furnace that performs heating in an air atmosphere.

(リチウム溶解工程)
リチウム溶解工程では、焙焼工程を経た電池廃棄物を水と接触させ、それに含まれるリチウムを溶解させる。これにより、電池廃棄物に含まれるリチウムを、回収プロセスの早い段階で分離させることができる。ここで使用する水は、水道水、工業用水、蒸留水、精製水、イオン交換水、純水、超純水等とすることができる。
(Lithium dissolution process)
In the lithium dissolving step, the battery waste that has undergone the roasting step is brought into contact with water to dissolve the lithium contained therein. This allows the lithium contained in the battery waste to be separated at an early stage in the recovery process. The water used here can be tap water, industrial water, distilled water, purified water, ion-exchanged water, pure water, ultrapure water, or the like.

(酸浸出工程)
酸浸出工程では、上記のリチウム溶解工程で得られた残渣を、硫酸等の酸に添加して浸出させる。酸浸出工程は公知の方法ないし条件で行うことができるが、酸性溶液のpHは0~2.0とすること、酸性溶液の酸化還元電位(ORP値、銀/塩化銀電位基準)を0mV以下とすることが好適である。
(Acid leaching process)
In the acid leaching step, the residue obtained in the lithium dissolving step is added to an acid such as sulfuric acid for leaching. The acid leaching step can be performed by a known method or conditions, but the pH of the acidic solution should be 0 to 2.0, and the oxidation-reduction potential (ORP value, based on silver/silver chloride potential) of the acidic solution should be 0 mV or less. It is preferable that

(中和工程)
酸浸出工程で得られる浸出後液に対しては、浸出後液に水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等のアルカリを添加して、pHを上昇させる中和工程を行うことができる。これにより、浸出後液中のアルミニウムを沈殿させて除去することができる。但し、この中和工程は省略することも可能である。
(Neutralization process)
The post-leaching solution obtained in the acid leaching step can be subjected to a neutralization step in which an alkali such as sodium hydroxide, sodium carbonate, or ammonia is added to the post-leaching solution to raise the pH. As a result, the aluminum in the post-leaching solution can be precipitated and removed. However, this neutralization step can be omitted.

中和工程では、pHを4.0~6.0とすること、ORP値(ORPvsAg/AgCl)を-500mV~100mVとすること、液温を50℃~90℃とすることが好ましい。
中和工程では通常、共沈によるコバルトやニッケルのロスを抑制するため、浸出後液に含まれるアルミニウムの一部が除去される条件とする。それにより、中和後液には、アルミニウムの残部が溶けた状態で残留することになる。このアルミニウムの残部は、次の抽出工程で除去することができる。中和工程後のアルミニウム濃度は、一般に0.1g/L~1.0g/L、典型的には0.3g/L~0.8g/Lである。
In the neutralization step, it is preferable to set the pH to 4.0 to 6.0, the ORP value (ORPvsAg/AgCl) to -500mV to 100mV, and the liquid temperature to 50°C to 90°C.
In the neutralization step, in order to suppress the loss of cobalt and nickel due to coprecipitation, conditions are generally set such that part of the aluminum contained in the post-leaching solution is removed. As a result, the remaining aluminum remains dissolved in the post-neutralization liquid. This aluminum residue can be removed in a subsequent extraction step. The aluminum concentration after the neutralization step is generally between 0.1 g/L and 1.0 g/L, typically between 0.3 g/L and 0.8 g/L.

(Al・Mn抽出工程)
酸浸出工程後、又は中和工程を行った場合は中和工程後、浸出後液又は中和後液からアルミニウムの残部およびマンガンを抽出するAl・Mn抽出工程を行う。そしてここでは、アルミニウムの残部およびマンガンを抽出することによって、それらが除去された抽出残液(水相)を得る。このAl・Mn抽出工程は省略することもできる。
(Al/Mn extraction step)
After the acid leaching step, or after the neutralization step when the neutralization step is performed, an Al/Mn extraction step is performed to extract the remaining aluminum and manganese from the post-leaching solution or the post-neutralization solution. And here, by extracting aluminum residues and manganese, an extraction residue (aqueous phase) from which they have been removed is obtained. This Al/Mn extraction step can be omitted.

Al・Mn抽出工程では、浸出後液又は中和後液に対して、燐酸エステル系抽出剤及びオキシム系抽出剤を含有する混合抽出剤を使用することが好ましい。ここで、燐酸エステル系抽出剤としては、たとえばジ-2-エチルヘキシルリン酸(商品名:D2EHPA又はDP8R)等が挙げられる。オキシム系抽出剤は、アルドキシムやアルドキシムが主成分のものが好ましい。具体的には、たとえば2-ヒドロキシ-5-ノニルアセトフェノンオキシム(商品名:LIX84)、5-ドデシルサリシルアルドオキシム(商品名:LIX860)、LIX84とLIX860の混合物(商品名:LIX984)、5-ノニルサリチルアルドキシム(商品名:ACORGAM5640)等があり、そのなかでも価格面等から5-ノニルサリチルアルドキシムが好ましい。
この溶媒抽出では、pHを、好ましくは2.3~3.5、より好ましくは2.5~3.0とする。
In the Al/Mn extraction step, it is preferable to use a mixed extractant containing a phosphate ester-based extractant and an oxime-based extractant for the post-leaching solution or post-neutralization solution. Examples of the phosphate extractant include di-2-ethylhexyl phosphate (trade name: D2EHPA or DP8R). The oxime-based extractant is preferably aldoxime or one containing aldoxime as a main component. Specifically, for example, 2-hydroxy-5-nonylacetophenone oxime (trade name: LIX84), 5-dodecyl salicylaldoxime (trade name: LIX860), a mixture of LIX84 and LIX860 (trade name: LIX984), 5- There are nonyl salicyl aldoxime (trade name: ACORGAM5640), etc. Among them, 5-nonyl salicyl aldoxime is preferable from the aspect of cost.
In this solvent extraction, the pH is preferably between 2.3 and 3.5, more preferably between 2.5 and 3.0.

上述した酸浸出工程で得られる浸出後液、中和工程で得られる中和後液、または、Al・Mn抽出工程で得られる抽出残液を、後述するCo回収用工程で対象とする酸性溶液とすることができる。 The post-leaching solution obtained in the acid leaching step, the post-neutralization solution obtained in the neutralization step, or the residual extraction solution obtained in the Al/Mn extraction step is used as an acidic solution in the Co recovery step described later. can be

このような酸性溶液は、コバルトイオンを、たとえば0g/L~15g/L、典型的には5g/L~10g/Lで含むことがあり、またニッケルイオンを、たとえば0g/L~50g/L、典型的には5g/L~30g/Lで含むことがある。
また、酸性溶液は、不純物として、ナトリウムイオン、アルミニウムイオン、マンガンイオン、リチウムイオンからなる群から選択される少なくとも一種を含むことがある。なかでもナトリウムイオンは、中和工程等といったような様々な工程で混入する可能性のある不純物であり、後述する工程でこれを有効に取り除くことが重要である。ナトリウムイオンを含む場合、ナトリウム濃度は、たとえば0g/L~30g/L、典型的には10g/L~20g/Lである。アルミニウムイオンを含む場合、アルミニウム濃度は、たとえば0.000g/L~0.050g/L、典型的には0.010g/L~0.020g/Lである。マンガンイオンを含む場合、マンガン濃度は、たとえば0.000g/L~0.100g/L、典型的には0.010g/L~0.050g/Lである。リチウムイオンを含む場合、リチウム濃度は、たとえば0.000g/L~2g/L、典型的には0.100g/L~1.5g/Lである。その他、酸性溶液は、鉄イオン及び/又は銅イオンを含むことがあるが、鉄濃度は10mg/L以下、さらに0.005g/L以下であることが好ましく、銅濃度は10mg/L以下、さらに0.005g/L以下であることが好ましい。
Such acidic solutions may contain cobalt ions, eg from 0 g/L to 15 g/L, typically from 5 g/L to 10 g/L, and nickel ions, eg from 0 g/L to 50 g/L. , typically from 5 g/L to 30 g/L.
Also, the acidic solution may contain, as impurities, at least one selected from the group consisting of sodium ions, aluminum ions, manganese ions, and lithium ions. Among them, sodium ions are impurities that may be mixed in various steps such as the neutralization step, and it is important to effectively remove them in the steps described later. When sodium ions are included, the sodium concentration is, for example, 0 g/L to 30 g/L, typically 10 g/L to 20 g/L. When aluminum ions are included, the aluminum concentration is, for example, 0.000 g/L to 0.050 g/L, typically 0.010 g/L to 0.020 g/L. When manganese ions are included, the manganese concentration is, for example, 0.000 g/L to 0.100 g/L, typically 0.010 g/L to 0.050 g/L. When containing lithium ions, the lithium concentration is, for example, 0.000 g/L to 2 g/L, typically 0.100 g/L to 1.5 g/L. In addition, the acidic solution may contain iron ions and/or copper ions, but the iron concentration is preferably 10 mg/L or less, more preferably 0.005 g/L or less, and the copper concentration is 10 mg/L or less. It is preferably 0.005 g/L or less.

<Co回収用工程>
(第一抽出工程)
上述した酸性溶液から、コバルト及びニッケルのうちのコバルト又は両方を回収するため、第一抽出工程を行う。この第一抽出工程は、溶媒抽出により、酸性溶液中の、主としてコバルトイオンを抽出するとともに逆抽出するものであるので、Co回収用の第一抽出工程ともいう。
<Step for recovering Co>
(First extraction step)
A first extraction step is performed to recover the cobalt of cobalt and/or nickel from the acidic solution described above. This first extraction step is also referred to as the first extraction step for recovering Co, since it mainly extracts and back-extracts cobalt ions in the acidic solution by solvent extraction.

具体的には、好ましくはホスホン酸エステル系抽出剤を使用し、酸性溶液からコバルトイオンを溶媒である抽出剤(有機相)に抽出する溶媒抽出過程を行う。ホスホン酸エステル系抽出剤としては、ニッケルとコバルトの分離効率の観点から2-エチルヘキシルホスホン酸2-エチルヘキシル(商品名:PC-88A、Ionquest801)が好ましい。抽出時のpHは、好ましくは5.0~6.0、より好ましくは5.2~5.7とする。 Specifically, it is preferable to use a phosphonate ester-based extractant, and perform a solvent extraction process for extracting cobalt ions from an acidic solution into an extractant (organic phase) that is a solvent. As the phosphonate extractant, 2-ethylhexyl 2-ethylhexylphosphonate (trade name: PC-88A, Ionquest 801) is preferable from the viewpoint of separation efficiency between nickel and cobalt. The pH during extraction is preferably 5.0 to 6.0, more preferably 5.2 to 5.7.

次いで、抽出後のコバルトイオンを含有する抽出剤(有機相)に対し、逆抽出を行う。逆抽出に用いられる溶液は、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸のいずれでもよいが、汎用的には硫酸が望ましい。ここでは、できる限り全てのコバルトイオンが有機相から溶液(水相)に抽出されるようなpHの条件で行う。具体的にはpHは2~4の範囲とすることが好ましく、2.5~3.5の範囲とすることがより一層好ましい。なお、O/A比と回数については、適宜決めることができる。液温は常温でもよいが、好ましくは0℃~40℃である。 Then, the extraction agent (organic phase) containing cobalt ions after extraction is back-extracted. The solution used for back extraction may be any of inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and nitric acid, but sulfuric acid is generally preferred. Here, the pH conditions are such that all cobalt ions are extracted from the organic phase into the solution (aqueous phase) as much as possible. Specifically, the pH is preferably in the range of 2 to 4, more preferably in the range of 2.5 to 3.5. Note that the O/A ratio and the number of times can be determined appropriately. The liquid temperature may be normal temperature, but preferably 0°C to 40°C.

コバルトイオンを抽出した抽出剤は、逆抽出に供する前に、スクラビング液を用いて、該抽出剤に含まれ得る酸性溶液を洗い流す一回以上のスクラビングを行ってもよい。これにより、抽出剤に含まれることがあるニッケルイオンやナトリウムイオン等を、抽出剤から取り除くことができる。スクラビング液は、たとえば、硫酸酸性溶液とすることができ、pHは3.5~5.5とすることができる。スクラビングに用いた後のスクラビング液は、コバルトイオンが含まれる場合があるので、コバルトのロスを減らすため、Co回収用の第一抽出工程でコバルトイオンを抽出しようとする酸性溶液に混合することができる。 The extractant from which cobalt ions have been extracted may be scrubbed one or more times with a scrubbing liquid to wash away any acidic solution that may be present in the extractant prior to being subjected to back extraction. As a result, nickel ions, sodium ions, and the like that may be contained in the extractant can be removed from the extractant. The scrubbing liquid can be, for example, a sulfuric acid acid solution and can have a pH of 3.5 to 5.5. Since the scrubbing liquid after being used for scrubbing may contain cobalt ions, in order to reduce the loss of cobalt, it may be mixed with an acidic solution from which cobalt ions are to be extracted in the first extraction step for Co recovery. can.

(第二抽出工程)
第一抽出工程で得た逆抽出後液からコバルトイオンを、ニッケルイオンから分離させて選択的に抽出するため、溶媒抽出による第二抽出工程(Co回収用の第二抽出工程)を行う。なお、Co回収用工程では、ニッケルイオンは不純物として取り扱われ得る。
(Second extraction step)
In order to separate and selectively extract cobalt ions from nickel ions from the back-extracted liquid obtained in the first extraction step, a second extraction step (second extraction step for recovering Co) by solvent extraction is performed. In the Co recovery step, nickel ions can be treated as impurities.

なおここでは、コバルトイオンを選択的に抽出するため、ニッケルイオンをマスキングして抽出時に水相に残すマスキング剤を用いることが好ましい。このマスキング剤としては、アンモニアイオンが、コバルトイオンをマスキングしないがニッケルイオンをマスキングすることから特に有効である。またアンモニアイオンは、抽出時のpH調整剤としても機能する。
具体的には、第一抽出工程で得られた逆抽出後液と、抽出剤とを接触させる前もしくは後に、コバルト溶解液にアンモニアイオンを添加してpHを調整し、コバルトイオンを抽出することができる。アンモニアイオンは、たとえば、アンモニア水または、塩化アンモニウム(NH4Cl)等の形態として添加することができる。アンモニア水を添加する場合、アンモニア水の添加量は、第一抽出工程で得られた逆抽出後液に対する体積比で1%~10%とすることが好適である。
Here, in order to selectively extract cobalt ions, it is preferable to use a masking agent that masks nickel ions and leaves them in the aqueous phase during extraction. Ammonia ions are particularly effective as this masking agent because they do not mask cobalt ions but do mask nickel ions. Ammonia ions also function as a pH adjuster during extraction.
Specifically, before or after contacting the post-reverse extraction solution obtained in the first extraction step with the extractant, ammonium ions are added to the cobalt solution to adjust the pH, and the cobalt ions are extracted. can be done. Ammonia ions can be added in the form of, for example, ammonia water or ammonium chloride (NH 4 Cl). When ammonia water is added, the amount of ammonia water to be added is preferably 1% to 10% by volume relative to the back-extracted liquid obtained in the first extraction step.

第一抽出工程で得た逆抽出後液と接触させる抽出剤は、ホスホン酸(phosphonic acid)系抽出剤やリン酸(phosphoric acid)系抽出剤とすることも可能であるが、ホスフィン酸(phosphinic acid)系抽出剤とすることが好ましく、なかでも、ビス(2,4,4-トリメチルペンチル)ホスフィン酸を含むことがより一層好ましい。具体的には、SOLVAY社のALBRITECT TH1(商品名)または、Cyanex272(商品名)とすることが特に好適であるが、これらに限定されるものではない。これにより、たとえば、2-エチルヘキシルホスホン酸2-エチルヘキシル(PC-88A、Ionquest801)等の抽出剤に比して、pHの低い側と高い側に十分離れたコバルト及びニッケルの抽出曲線となって、コバルトイオンは抽出するがニッケルイオンは抽出しない範囲が拡大することになる。つまり、コバルトイオンのみの選択的な抽出がさらに容易になる。抽出剤がビス(2,4,4-トリメチルペンチル)ホスフィン酸を含む場合、その純度は、たとえば95%以上とすることができる。
抽出剤は、芳香族系、パラフィン系、ナフテン系等の炭化水素系有機溶剤を用いて、濃度が10~30体積%となるように希釈して使用することができる。
The extractant to be brought into contact with the liquid after back extraction obtained in the first extraction step may be a phosphonic acid-based extractant or a phosphoric acid-based extractant. acid)-based extractant, and more preferably bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid. Specifically, ALBRITECT TH1 (trade name) or Cyanex 272 (trade name) manufactured by SOLVAY is particularly suitable, but the present invention is not limited to these. This results in extraction curves for cobalt and nickel that are well separated on the low and high pH sides compared to extractants such as 2-ethylhexyl 2-ethylhexylphosphonate (PC-88A, Ionquest 801), The range where cobalt ions are extracted but nickel ions are not extracted is expanded. That is, it becomes easier to selectively extract only cobalt ions. When the extractant comprises bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic acid, its purity can be, for example, 95% or higher.
The extractant can be diluted with an aromatic, paraffinic, naphthenic, or other hydrocarbon organic solvent to a concentration of 10 to 30% by volume.

抽出の手順の一例としては、アンモニア水等を添加しつつ、第一抽出工程で得た逆抽出後液(水相)と上記の抽出剤(有機相)を接触させ、ミキサーにより、たとえば200~500rpmで5~60分にわたって攪拌混合し、コバルトイオンを抽出剤と反応させる。この際の液温は、15℃~60℃とする。その後、セトラーにより、混合した有機相と水相を比重差により分離する。
溶媒抽出は繰り返し行ってもよく、たとえば有機相と水相が向流接触するようにした多段方式とすることもできる。O/A比(水相に対する有機相の体積比)は0.1~10とすることが一般的である。
As an example of the extraction procedure, while adding aqueous ammonia or the like, the back-extracted liquid (aqueous phase) obtained in the first extraction step and the extractant (organic phase) are brought into contact with each other, and then mixed with a mixer, for example, 200 to Stir and mix at 500 rpm for 5-60 minutes to allow the cobalt ions to react with the extractant. The liquid temperature at this time is 15°C to 60°C. After that, a settler separates the mixed organic phase and aqueous phase based on the difference in specific gravity.
The solvent extraction may be repeated, for example, in a multi-stage system in which the organic phase and the aqueous phase are in countercurrent contact. The O/A ratio (volume ratio of organic phase to aqueous phase) is generally 0.1-10.

抽出時の平衡pHは4~7とすることが好ましく、特に5~6とすることがより一層好ましい。これにより、ニッケルイオンを水相に残し、コバルトイオンを有機相に有効に抽出することができる。但し、適切なpH範囲は、コバルト濃度や抽出剤の体積分率、油と水の相比、温度などの組み合わせによって変化するので、上記の範囲外とする場合もあり得る。 The equilibrium pH at the time of extraction is preferably 4-7, more preferably 5-6. This allows the nickel ions to remain in the aqueous phase and the cobalt ions to be effectively extracted into the organic phase. However, since the appropriate pH range varies depending on the combination of cobalt concentration, volume fraction of the extractant, phase ratio of oil and water, temperature, etc., it may be outside the above range.

抽出後は、コバルトイオンを含有する有機相に対して逆抽出を行う。逆抽出は、硫酸もしくは塩酸の酸性水溶液等の逆抽出液を使用して、ミキサー等により、200~500rpmで5~60分にわたって撹拌混合することにより行うことができる。
逆抽出液としては、次工程である硫酸コバルトの結晶化工程を考慮すると、硫酸を使用することが好ましい。逆抽出液の酸濃度はpH:1.0~3.0に調整することが好ましく、pH:1.5~2.5に調整することがより好ましい。
逆抽出は、15℃~60℃以下で実施することができる。
After extraction, back extraction is performed on the organic phase containing cobalt ions. The back extraction can be carried out by using a back extraction liquid such as an acidic aqueous solution of sulfuric acid or hydrochloric acid and stirring and mixing with a mixer or the like at 200 to 500 rpm for 5 to 60 minutes.
Considering the next step of crystallization of cobalt sulfate, it is preferable to use sulfuric acid as the back-extraction solution. The acid concentration of the reverse extract is preferably adjusted to pH 1.0 to 3.0, more preferably adjusted to pH 1.5 to 2.5.
Back extraction can be carried out at 15°C to 60°C or less.

逆抽出により、コバルトイオンは有機相から水相側に移動し、コバルトイオンを含む逆抽出後液(水相)を得ることができる。ここでは、先述したように抽出時に多くのニッケルイオンを水相に残したことから、逆抽出後液にはニッケルイオンがほぼ含まれない。
抽出後液中のコバルト濃度は、たとえば1g/L~200g/L、典型的には80g/L~100g/Lになる。また抽出後液中のニッケル濃度は、たとえば2mg/L以下、典型的には1mg/L以下とすることができる
By back extraction, cobalt ions move from the organic phase to the aqueous phase side, and a back extraction liquid (aqueous phase) containing cobalt ions can be obtained. Here, as described above, since many nickel ions were left in the aqueous phase during the extraction, almost no nickel ions were contained in the liquid after back extraction.
The cobalt concentration in the post-extraction liquid is, for example, 1 g/L to 200 g/L, typically 80 g/L to 100 g/L. Also, the nickel concentration in the post-extraction liquid can be, for example, 2 mg/L or less, typically 1 mg/L or less.

(沈殿工程)
上記のCo回収用の第二抽出工程後は、それにより得られる逆抽出後液にシュウ酸を添加して、コバルトイオン等のシュウ酸塩として沈殿させるCo回収用の沈殿工程を行う。ここでは、シュウ酸塩としての溶解度の小さいコバルト等は、シュウ酸塩として沈殿物に含まれる一方で、溶解度の大きいナトリウムやマンガン、マグネシウム等は溶解したまま液中に残存する。このことから、沈殿後に濾過等の固液分離を行うことにより、コバルト等が含まれナトリウムやマンガン、マグネシウム等が除去された沈殿物を得ることができる。
(Precipitation process)
After the second extraction step for recovering Co, a precipitation step for recovering Co is performed by adding oxalic acid to the resulting post-reverse extraction solution to precipitate oxalates such as cobalt ions. Here, cobalt and the like with low solubility as oxalates are included in the precipitate as oxalates, while sodium, manganese, magnesium and the like with high solubility remain dissolved in the liquid. Therefore, by performing solid-liquid separation such as filtration after the precipitation, a precipitate containing cobalt and the like and from which sodium, manganese, magnesium, and the like are removed can be obtained.

シュウ酸は種々の形態で逆抽出後液に添加することができるが、たとえば、シュウ酸結晶の固体のまま、もしくはシュウ酸ナトリウムなどの塩類の固体のまま、又はそれらの水溶液等とすることができる。
シュウ酸を添加する前の逆抽出後液のpHは、好ましくは1~4、より好ましくは2~3とする。このときのpHが低すぎると、シュウ酸が分解して過小となることが懸念され、この一方で、pHが高すぎると、洗浄除去対象となる金属成分が過多となるおそれがある。シュウ酸を添加した後のpHは、1以下となることが好ましく、さらに0.5以下となることがより一層好ましい。この際の液温は0℃~100℃に保持することが好ましく、一般には攪拌する。
Oxalic acid can be added to the solution after back extraction in various forms. can.
The pH of the back-extracted solution before adding oxalic acid is preferably 1-4, more preferably 2-3. If the pH at this time is too low, there is concern that oxalic acid will decompose and become too small. The pH after adding oxalic acid is preferably 1 or less, and more preferably 0.5 or less. At this time, the liquid temperature is preferably maintained at 0° C. to 100° C., and the mixture is generally stirred.

(洗浄工程)
Co回収用の沈殿工程で得られる沈殿物に対しては、必要に応じて、Co回収用の洗浄工程を行うことができる。この洗浄は、水、硫酸コバルト溶液又は弱酸等の洗浄液を用いることができる。これにより、ナトリウム等を洗い流して不純物をさらに低減することができる。
(Washing process)
If necessary, the precipitate obtained in the precipitation step for Co recovery can be subjected to a washing step for Co recovery. This cleaning can use a cleaning liquid such as water, a cobalt sulfate solution, or a weak acid. As a result, impurities such as sodium can be washed away to further reduce impurities.

上述したようにして、場合によっては洗浄工程を経て得られる沈殿物は、主としてシュウ酸コバルト等のシュウ酸塩を含み、ナトリウム、マンガン及びマグネシウムが十分に低減されたものになる。沈殿物のナトリウム含有量は、たとえば0.0015質量%以下、好ましくは0.0010質量%以下であり、マンガン含有量は、たとえば0.0005質量%以下、好ましくは0.0003質量%以下であり、マグネシウム含有量は、たとえば0.0010質量%以下、好ましくは0.0005質量%以下である。 As described above, optionally after a washing step, the precipitate will contain primarily oxalates, such as cobalt oxalate, and will be substantially depleted in sodium, manganese and magnesium. The sodium content of the precipitate is, for example, 0.0015% by mass or less, preferably 0.0010% by mass or less, and the manganese content is, for example, 0.0005% by mass or less, preferably 0.0003% by mass or less. , the magnesium content is, for example, 0.0010% by mass or less, preferably 0.0005% by mass or less.

(焙焼工程)
Co回収用の焙焼工程では、上述したシュウ酸塩を含む沈殿物を、還元雰囲気、窒素雰囲気等の下、所定の温度で焙焼するCo回収用の焙焼工程を行う。これにより、沈殿物に含まれていたシュウ酸コバルト等を、メタルのコバルト等にすることができる。
(Roasting process)
In the roasting step for recovering Co, a roasting step for recovering Co is performed in which the above-described precipitate containing oxalate is roasted at a predetermined temperature in a reducing atmosphere, a nitrogen atmosphere, or the like. As a result, cobalt oxalate or the like contained in the precipitate can be converted to metallic cobalt or the like.

焙焼工程では、水素又は一酸化炭素等による還元雰囲気とし、好ましくは300℃~500℃、より好ましくは400℃~450℃で沈殿物を焙焼する。 In the roasting step, the precipitate is roasted at preferably 300°C to 500°C, more preferably 400°C to 450°C, in a reducing atmosphere such as hydrogen or carbon monoxide.

(溶解工程)
Co回収用の溶解工程では、焙焼工程で得られる焙焼物を、硫酸または、硫酸及び酸化剤等の酸で溶解し、コバルト溶解液とする。
溶解時のpHは、たとえば1~5、好ましくは2~4とすることができる。このpHが高すぎると、コバルトの浸出が緩慢となることが懸念され、またpHが低すぎると、後工程の結晶化が悪化するおそれがある。
(Melting process)
In the dissolution step for recovering Co, the roasted product obtained in the roasting step is dissolved in acid such as sulfuric acid or sulfuric acid and an oxidizing agent to obtain a cobalt solution.
The pH during dissolution can be, for example, 1-5, preferably 2-4. If the pH is too high, the leaching of cobalt may become slow.

(結晶化工程)
上記のコバルト溶解液に対しては、そこに含まれるコバルトイオンを結晶化させるCo回収用の結晶化工程を行う。ここでは、逆抽出後液を、たとえば40℃~120℃に加熱して濃縮し、コバルトイオンを硫酸コバルトとして晶析させる。
(Crystallization step)
The cobalt solution is subjected to a Co recovery crystallization step for crystallizing the cobalt ions contained therein. Here, the back-extracted solution is heated to, for example, 40° C. to 120° C. to concentrate, and cobalt ions are crystallized as cobalt sulfate.

このようにして製造した硫酸コバルトは、ニッケル含有量が、好ましくは5質量ppm以下であり、ニッケルが十分に除去されていることから、リチウムイオン二次電池その他の電池の製造の原料として有効に用いることができる。 Cobalt sulfate produced in this manner preferably has a nickel content of 5 ppm by mass or less, and nickel is sufficiently removed. can be used.

<Ni回収用工程>
(抽出工程)
Ni回収用の抽出工程では、上述したCo回収用の第一抽出工程で得られる抽出残液に対し、好ましくはカルボン酸系抽出剤を使用し、その抽出残液からニッケルイオンを分離させる。カルボン酸系抽出剤としては、たとえばネオデカン酸、ナフテン酸等があるが、なかでもニッケルイオンの抽出能力の理由によりネオデカン酸が好ましい。
Ni回収用の溶媒抽出では、pHを、好ましくは6.0~8.0、より好ましくは6.8~7.2とする。
<Ni recovery process>
(Extraction process)
In the extraction step for recovering Ni, a carboxylic acid-based extractant is preferably used for the residual extraction liquid obtained in the first extraction step for recovering Co described above, and nickel ions are separated from the extraction residual liquid. Carboxylic acid-based extractants include, for example, neodecanoic acid and naphthenic acid. Among them, neodecanoic acid is preferred because of its ability to extract nickel ions.
In the solvent extraction for Ni recovery, the pH is preferably 6.0-8.0, more preferably 6.8-7.2.

抽出後は、ニッケルイオンを含有する有機相に対して、硫酸、塩酸もしくは硝酸等の逆抽出液を使用して逆抽出を行う。汎用的には、硫酸が望ましい。ここでは、ニッケルイオンが有機相から酸性溶液(水相)に100%抽出されるようなpHの条件で行う。具体的にはpHは1.0~3.0の範囲が好ましく、1.5~2.5がより好ましい。なお、O/A比と回数については適宜決めることができるが、O/A比は5~1、より好ましくは4~2である。逆抽出回数を増やすことで、目的金属濃度を高め、電解工程に有利な濃度とすることができる。 After the extraction, the organic phase containing nickel ions is back-extracted using a back-extraction liquid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or nitric acid. For general use, sulfuric acid is preferred. Here, pH conditions are such that 100% of nickel ions are extracted from the organic phase into the acidic solution (aqueous phase). Specifically, the pH is preferably in the range of 1.0 to 3.0, more preferably 1.5 to 2.5. Although the O/A ratio and the number of times can be determined as appropriate, the O/A ratio is 5-1, preferably 4-2. By increasing the number of times of back extraction, the concentration of the target metal can be increased, and the concentration can be made advantageous for the electrolysis step.

Ni回収用の抽出工程でも、逆抽出に供する前に、スクラビング液で、該抽出剤に含まれ得る酸性溶液を洗い流す一回以上のスクラビングを行ってもよい。これにより、抽出剤に含まれることがあるニッケルイオンやナトリウムイオン等を、抽出剤から取り除くことができる。スクラビング液は、たとえば、硫酸酸性溶液とすることができ、pHは4~5とすることができる。スクラビングに用いた後のスクラビング液は、Ni回収用の抽出工程に供する酸性溶液に混合することができる。 The extraction step for Ni recovery may also undergo one or more scrubbing steps to wash away any acidic solutions that may be contained in the extractant with a scrubbing liquid before being subjected to back extraction. As a result, nickel ions, sodium ions, and the like that may be contained in the extractant can be removed from the extractant. The scrubbing liquid can be, for example, a sulfuric acid acid solution and can have a pH of 4-5. The scrubbing liquid after being used for scrubbing can be mixed with an acidic solution to be subjected to an extraction step for recovering Ni.

(沈殿工程)
Ni回収用の沈殿工程では、Ni回収用の抽出工程で得られる逆抽出後液にシュウ酸を添加し、溶解度の違いを利用して、選択的にニッケルイオン等をシュウ酸塩として沈殿させるNi回収用の沈殿工程を行う。
(Precipitation process)
In the precipitation step for Ni recovery, oxalic acid is added to the post-extraction solution obtained in the extraction step for Ni recovery, and the difference in solubility is used to selectively precipitate nickel ions and the like as oxalates. A sedimentation step for recovery is performed.

シュウ酸は、たとえば、シュウ酸結晶の固体のまま、もしくはシュウ酸ナトリウムなどの塩類の固体のまま、又はそれらの水溶液等の形態で逆抽出後液に添加することができ、シュウ酸を添加する前の逆抽出後液のpHは、好ましくは1~4、より好ましくは2~3とし、シュウ酸を添加した後のpHは、好ましくは1以下、より好ましくは0.5以下とする。液温は0℃~100℃に保持することが好ましい。 Oxalic acid can be added to the liquid after back extraction in the form of, for example, solid oxalic acid crystals, solid salts such as sodium oxalate, or aqueous solutions thereof. The pH of the solution after the previous reverse extraction is preferably 1 to 4, more preferably 2 to 3, and the pH after addition of oxalic acid is preferably 1 or less, more preferably 0.5 or less. The liquid temperature is preferably maintained at 0°C to 100°C.

(洗浄工程)
Ni回収用の沈殿工程で得られる沈殿物に対しては、必要に応じて、当該沈殿物を、たとえば水、硫酸コバルト溶液又は弱酸等の洗浄液で洗浄するNi回収用の洗浄工程を行うことが好ましい。これにより、ナトリウム等の不純物をさらに低減することができる。
(Washing process)
The precipitate obtained in the precipitation step for Ni recovery may optionally be subjected to a cleaning step for Ni recovery in which the precipitate is washed with a cleaning liquid such as water, a cobalt sulfate solution, or a weak acid. preferable. This makes it possible to further reduce impurities such as sodium.

沈殿工程後、又は洗浄工程を行った場合は洗浄工程後の沈殿物は、シュウ酸ニッケル等のシュウ酸塩を含む。沈殿物のナトリウム含有量は、たとえば0.0060質量%以下、好ましくは0.0050質量%以下であり、マンガン含有量は、たとえば0.0001質量%以下、好ましくは0.0001質量%以下であり、マグネシウム含有量は、たとえば0.0010質量%以下、好ましくは0.0005質量%以下である。 After the precipitation step, or if a washing step is performed, the precipitate after the washing step contains oxalates such as nickel oxalate. The sodium content of the precipitate is, for example, 0.0060% by mass or less, preferably 0.0050% by mass or less, and the manganese content is, for example, 0.0001% by mass or less, preferably 0.0001% by mass or less. , the magnesium content is, for example, 0.0010% by mass or less, preferably 0.0005% by mass or less.

(焙焼工程)
Ni回収用の焙焼工程では、上述したシュウ酸塩を含む沈殿物を、還元雰囲気、窒素雰囲気等の下、所定の温度で焙焼するNi回収用の焙焼工程を行う。これにより、沈殿物に含まれていたシュウ酸ニッケル等を、メタルのニッケル等にすることができる。
(Roasting process)
In the roasting step for recovering Ni, the above-mentioned precipitate containing oxalate is roasted at a predetermined temperature in a reducing atmosphere, a nitrogen atmosphere, or the like, to perform a roasting step for recovering Ni. As a result, nickel oxalate or the like contained in the precipitate can be converted to metal nickel or the like.

焙焼工程では、水素又は一酸化炭素等による還元雰囲気とし、好ましくは300℃~500℃、より好ましくは400℃~450℃で沈殿物を焙焼する。 In the roasting step, the precipitate is roasted at preferably 300°C to 500°C, more preferably 400°C to 450°C, in a reducing atmosphere such as hydrogen or carbon monoxide.

(溶解工程)
次いで、Ni回収用の焙焼工程で得られる焙焼物を、硫酸または、硫酸及び酸化剤等の酸で溶解して、ニッケル溶解液を得るNi回収用の溶解工程を行う。この溶解時のpHは、たとえば1~5、好ましくは2~4とすることができる。
(Melting process)
Next, the roasted product obtained in the roasting step for Ni recovery is dissolved in an acid such as sulfuric acid or sulfuric acid and an oxidizing agent to perform a dissolving step for Ni recovery to obtain a nickel solution. The pH during this dissolution can be, for example, 1-5, preferably 2-4.

(結晶化工程)
Ni回収用の結晶化工程では、上記のニッケル溶解液を、たとえば40℃~120℃に加熱して濃縮し、ニッケルイオンを硫酸ニッケルとして晶析させる。
この結晶化工程で得られた硫酸コバルトは、不純物がほぼ含まれておらず、リチウムイオン二次電池の製造の原料として用いることに適している。
(Crystallization step)
In the crystallization step for recovering Ni, the nickel solution is heated to, for example, 40° C. to 120° C. to concentrate and crystallize nickel ions as nickel sulfate.
Cobalt sulfate obtained in this crystallization step contains almost no impurities and is suitable for use as a raw material for manufacturing lithium ion secondary batteries.

Claims (10)

リチウムイオン二次電池の正極材を含む廃棄物に対して湿式処理を施して得られ、コバルトイオン、ニッケルイオン及び不純物を含有する酸性溶液から、有価金属であるコバルト及びニッケルのうちの少なくともコバルトを回収する方法であって、
ホスホン酸エステル系抽出剤を使用し、前記酸性溶液から、溶媒抽出によりコバルトイオンを抽出するとともに逆抽出するCo回収用の第一抽出工程と、
ホスフィン酸系抽出剤を使用し、Co回収用の第一抽出工程で得られる逆抽出後液から、溶媒抽出によりコバルトイオンを抽出するとともに逆抽出するCo回収用の第二抽出工程と、
Co回収用の第二抽出工程で得られる逆抽出後液にシュウ酸を添加し、シュウ酸塩を含む沈殿物を得るCo回収用の沈殿工程と
を含む、有価金属の回収方法。
At least cobalt of cobalt and nickel, which are valuable metals, is removed from an acidic solution containing cobalt ions, nickel ions and impurities obtained by subjecting waste containing positive electrode materials of lithium ion secondary batteries to wet treatment. A method of recovering comprising:
a first extraction step for recovering Co in which cobalt ions are extracted and back-extracted from the acidic solution by solvent extraction using a phosphonate ester-based extractant ;
a second extraction step for recovering Co , in which a phosphinic acid-based extractant is used to extract cobalt ions by solvent extraction and back extraction from the post-back-extraction liquid obtained in the first extraction step for recovering Co;
and a precipitation step for recovering Co, wherein oxalic acid is added to the liquid after back extraction obtained in the second extraction step for recovering Co to obtain a precipitate containing oxalate.
Co回収用の沈殿工程の後、Co回収用の沈殿工程で得られる前記沈殿物を洗浄するCo回収用の洗浄工程をさらに含む、請求項1に記載の有価金属の回収方法。 2. The method for recovering valuable metals according to claim 1, further comprising, after the precipitation step for recovering Co, a cleaning step for recovering Co for cleaning the precipitate obtained in the precipitation step for recovering Co. 前記酸性溶液が含有する不純物に、ナトリウムイオン、マンガンイオン及びマグネシウムイオンからなる群から選択される少なくとも一種が含まれ、
Co回収用の洗浄工程での洗浄により、前記沈殿物のナトリウム含有量を0.0015質量%以下、マンガン含有量を0.0005質量%以下、マグネシウム含有量を0.0010質量%以下にする、請求項2に記載の有価金属の回収方法。
The impurities contained in the acidic solution include at least one selected from the group consisting of sodium ions, manganese ions and magnesium ions,
By washing in the washing step for Co recovery, the precipitate has a sodium content of 0.0015% by mass or less, a manganese content of 0.0005% by mass or less, and a magnesium content of 0.0010% by mass or less. The method for recovering valuable metals according to claim 2.
Co回収用の沈殿工程の後、Co回収用の沈殿工程で得られる前記沈殿物を、還元雰囲気下で焙焼するCo回収用の焙焼工程をさらに含み、
Co回収用の焙焼工程で、前記沈殿物を300℃~500℃で焙焼する、請求項1~3のいずれか一項に記載の有価金属の回収方法。
After the precipitation step for recovering Co, further comprising a roasting step for recovering Co, in which the precipitate obtained in the precipitation step for recovering Co is roasted in a reducing atmosphere,
The method for recovering valuable metals according to any one of claims 1 to 3, wherein the precipitate is roasted at 300°C to 500°C in the roasting step for recovering Co.
Co回収用の第一抽出工程で、前記酸性溶液中のコバルトイオンを抽出した溶媒を、逆抽出する前にスクラビングする、請求項1~4のいずれか一項に記載の有価金属の回収方法。 The method for recovering valuable metals according to any one of claims 1 to 4, wherein in the first extraction step for recovering Co, the solvent that has extracted the cobalt ions in the acidic solution is scrubbed prior to back extraction. Co回収用の第一抽出工程で得られる抽出残液から、溶媒抽出によりニッケルイオンを抽出するとともに逆抽出するNi回収用の抽出工程と、
Ni回収用の抽出工程で得られる逆抽出後液にシュウ酸を添加し、シュウ酸塩を含む沈殿物を得るNi回収用の沈殿工程と
をさらに含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の有価金属の回収方法。
An extraction step for recovering Ni, in which nickel ions are extracted by solvent extraction from the extraction residue obtained in the first extraction step for recovering Co, and back extraction is performed;
6. The method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a precipitation step for recovering Ni, in which oxalic acid is added to the post-extraction liquid obtained in the extraction step for recovering Ni to obtain a precipitate containing oxalate. The method for recovering valuable metals described in .
Ni回収用の沈殿工程の後、Ni回収用の沈殿工程で得られる前記沈殿物を洗浄するNi回収用の洗浄工程をさらに含む、請求項6に記載の有価金属の回収方法。 7. The method for recovering valuable metals according to claim 6, further comprising a washing step for Ni recovery of washing the precipitate obtained in the precipitation step for Ni recovery after the precipitation step for Ni recovery. 前記酸性溶液が含有する不純物に、ナトリウムイオン、マンガンイオン及びマグネシウムイオンからなる群から選択される少なくとも一種が含まれ、
Ni回収用の洗浄工程での洗浄により、前記沈殿物のナトリウム含有量を0.0060質量%以下、マンガン含有量を0.0001質量%以下、マグネシウム含有量を0.0010質量%以下にする、請求項7に記載の有価金属の回収方法。
The impurities contained in the acidic solution include at least one selected from the group consisting of sodium ions, manganese ions and magnesium ions,
By washing in the washing step for recovering Ni, the precipitate has a sodium content of 0.0060% by mass or less, a manganese content of 0.0001% by mass or less, and a magnesium content of 0.0010% by mass or less. The method for recovering valuable metals according to claim 7.
Ni回収用の沈殿工程の後、Ni回収用の沈殿工程で得られる前記沈殿物を、還元雰囲気下で焙焼するNi回収用の焙焼工程をさらに含み、
Ni回収用の焙焼工程で、前記沈殿物を300℃~500℃で焙焼する、請求項6~8のいずれか一項に記載の有価金属の回収方法。
After the precipitation step for Ni recovery, further comprising a roasting step for Ni recovery, in which the precipitate obtained in the precipitation step for Ni recovery is roasted in a reducing atmosphere,
The method for recovering valuable metals according to any one of claims 6 to 8, wherein the precipitate is roasted at 300°C to 500°C in the roasting step for recovering Ni.
Ni回収用の第一抽出工程で、前記酸性溶液中のニッケルイオンを抽出した溶媒を、逆抽出する前にスクラビングする、請求項6~9のいずれか一項に記載の有価金属の回収方法。 The method for recovering valuable metals according to any one of claims 6 to 9, wherein in the first extraction step for recovering Ni, the solvent that has extracted the nickel ions in the acidic solution is scrubbed before back extraction.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112375910B (en) * 2020-10-30 2024-01-19 湖南德景源科技有限公司 Recovery processing method of waste power battery powder
CN116062799B (en) * 2021-11-02 2024-05-31 四川大学 Method for preparing cobaltosic oxide by utilizing metallic cobalt in waste lithium ion battery
EP4417721A1 (en) * 2021-11-08 2024-08-21 JX Metals Corporation Method for producing cobalt solution, method for producing cobalt salt, method for producing nickel solution, and method for producing nickel salt
KR102601662B1 (en) * 2022-01-20 2023-11-10 포항공과대학교 산학협력단 Method for Manufacturing a High-purity Nickel/Cobalt Mixed solution For a Cathode Material by a Two Circuit Process
JP7265064B1 (en) * 2022-02-18 2023-04-25 Jx金属株式会社 Method for recovering extractant in aqueous solution and method for separating and recovering metal from aqueous metal solution

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009228030A (en) 2008-03-19 2009-10-08 Toda Kogyo Corp Method for recovering residual nickel in electroless plating waste solution
JP2010180439A (en) 2009-02-04 2010-08-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Method for recovering nickel from acidic aqueous solution deriving from sulfuric acid
JP2011074410A (en) 2009-09-29 2011-04-14 Jx Nippon Mining & Metals Corp Method for separating and recovering nickel and lithium
JP2012012619A (en) 2010-06-29 2012-01-19 Jx Nippon Mining & Metals Corp Cobalt powder and method for producing the same
JP2016186118A (en) 2015-03-27 2016-10-27 Jx金属株式会社 Recovery method of metals from recycled raw material of lithium-ion battery

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61170528A (en) * 1985-01-22 1986-08-01 Sutaaroi Sangyo Kk Method for recovering cobalt
JPH09111360A (en) * 1995-10-17 1997-04-28 Tama Kagaku Kogyo Kk Method for recovering cobalt from waste secondary battery material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009228030A (en) 2008-03-19 2009-10-08 Toda Kogyo Corp Method for recovering residual nickel in electroless plating waste solution
JP2010180439A (en) 2009-02-04 2010-08-19 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Method for recovering nickel from acidic aqueous solution deriving from sulfuric acid
JP2011074410A (en) 2009-09-29 2011-04-14 Jx Nippon Mining & Metals Corp Method for separating and recovering nickel and lithium
JP2012012619A (en) 2010-06-29 2012-01-19 Jx Nippon Mining & Metals Corp Cobalt powder and method for producing the same
JP2016186118A (en) 2015-03-27 2016-10-27 Jx金属株式会社 Recovery method of metals from recycled raw material of lithium-ion battery

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