JP7229197B2 - リチウム回収方法 - Google Patents
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Description
一の実施形態のリチウム回収方法は、少なくともリチウムを含むリチウムイオン電池廃棄物から、リチウムを回収するため、焙焼工程を経て得られる焙焼済電池粉を、湿式粉砕によりリチウム浸出液中で微細化しながら、前記焙焼済電池粉中のリチウムをリチウム浸出液に浸出させるリチウム浸出工程を含む。この実施形態では、さらに、図1に例示するように、リチウム浸出工程で得られるリチウム含有溶液に対して、リチウム濃縮工程及びリチウム炭酸化工程を順次に行い、炭酸リチウムを生成させることが含まれる。
対象とするリチウムイオン電池廃棄物は、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ものである。このようなリチウムイオン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。特に、使用済みのリチウムイオン電池廃棄物に対して、この実施形態を適用すると、リチウムの浸出率について大きな効果が得られる。
焙焼処理では、上記のリチウムイオン電池廃棄物を加熱する。焙焼工程では、上記のようなリチウムイオン電池廃棄物を加熱し、それにより焙焼粉を得る。この焙焼工程は一般に、リチウムイオン電池廃棄物の温度を上昇させ、リチウムイオン電池廃棄物に含まれるリチウムやコバルト等の金属を、水又は酸等による浸出で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。
上述した焙焼工程の後、リチウムイオン電池廃棄物の筐体から正極材及び負極材を取り出すための破砕処理を行うことができる。破砕工程は、リチウムイオン電池廃棄物の筐体を破壊するとともに、正極活物質が塗布されたアルミニウム箔から正極活物質を選択的に分離させるために行う。これにより、破砕粉が得られる。
篩別工程では、破砕工程で得られた破砕粉に対し、適切な目開きの篩を用いて篩別を行うことができる。それにより、篩上物として、たとえば、アルミニウムや銅が得られるとともに、篩下物として、アルミニウムや銅がある程度除去された、リチウム、コバルト等を含む焙焼済電池粉を得ることができる。
リチウム浸出工程では、焙焼済電池粉に対して湿式粉砕を行い、焙焼済電池粉をリチウム浸出液中で粉砕して微細化しながら、焙焼済電池粉中のリチウムをそのリチウム浸出液に浸出させる。なお、ここでいう焙焼済電池粉とは、破砕工程及び篩別工程を行わなかった場合は上記の焙焼粉を意味し、破砕工程を行って篩別工程を行わなかった場合は破砕粉を意味し、あるいは、破砕工程を行わずに篩別工程を行った場合や、破砕工程及び篩別工程を行った場合は篩下物を意味する。いずれの場合でも、焙焼済電池粉は、少なくとも焙焼工程を経て得られたものである。
破砕工程で得られたリチウム含有溶液は、リチウムイオンが比較的低い濃度で含まれることがある。このような場合、必要に応じて、リチウム含有溶液のリチウムイオンを濃縮するため、溶媒抽出及び逆抽出によるリチウム濃縮工程を行うことができる。
このような溶媒抽出剤を用いて溶媒抽出を行うと、リチウムがリチウム含有溶液(水相)から溶媒抽出剤(有機相)へ抽出され、そしてこの有機相に対して逆抽出を行う。抽出と逆抽出を複数回にわたって繰り返すと、逆抽出液中のリチウム濃度が上昇し、最終的にリチウムイオンを濃縮することができる。それによりリチウムイオンが高濃度で含まれるリチウム濃縮液を得ることができる。
破砕工程で得られるリチウム含有溶液又は、リチウム濃縮工程で得られるリチウム濃縮液からリチウムを回収するため、リチウム炭酸化工程を行うことができる。ここでは、リチウム含有溶液又はリチウム濃縮液に炭酸塩を添加し、又は炭酸ガスを吹き込むことにより、リチウム含有溶液又はリチウム濃縮液中のリチウムイオンを炭酸リチウムとして回収する。
炭酸塩としては、炭酸ナトリウム等を挙げることができる。炭酸塩の添加量は、たとえば1.0~2.0倍モル当量、好ましくは1.0~1.2倍モル当量とすることができる。
メディアン径が17.6μmでリチウムを2.2質量%で含有する未焙焼の使用済みリチウムイオン電池廃棄物の電池粉を、大気雰囲気の下、800℃の温度で2時間にわたって加熱して焙焼した。これにより焙焼済電池粉を得た。焙焼済電池粉は、メディアン径は18.7μであり、リチウム含有量が2.5質量%であった。なお粒径の測定には、マイクロトラック・ベル社製のMT3300を用いた。
試験例1で用いたものとは異なるリチウムイオン電池廃棄物の電池粉であって、リチウムの含有量が2.5質量%、メディアン径が20.2μmであるものを準備した。
その後、上記の焙焼済電池粉をビーズミルにより大気中にて乾式で粉砕し、それにより得られた粉砕粉を水に添加して60分間にわたって攪拌した。乾式粉砕の時間を5分、20分、60分と変化させたときの、その後の水浸出による各リチウム浸出率と、乾式粉砕を行わず焙焼済電池粉を水に添加して水浸出させたときの浸出率とを比較した割合を表1に示す。
Claims (6)
- 少なくともリチウムを含むリチウムイオン電池廃棄物から、リチウムを回収する方法であって、
焙焼工程を経て得られる焙焼済電池粉を、湿式粉砕によりリチウム浸出液中で微細化しながら、前記焙焼済電池粉中のリチウムをリチウム浸出液に浸出させるリチウム浸出工程
を含む、リチウム回収方法。 - 前記リチウム浸出工程の湿式粉砕に、ビーズミルを用いる、請求項1に記載のリチウム回収方法。
- 前記リチウム浸出工程で、前記湿式粉砕を1時間~2時間にわたって行う、請求項1又は2に記載のリチウム回収方法。
- 前記リチウム浸出工程後に得られる残渣のメディアン径を、前記焙焼済電池粉のメディアン径の20%~80%とする、請求項1~3のいずれか一項に記載のリチウム回収方法。
- 前記リチウム浸出工程後に得られるリチウム含有溶液中のリチウムイオン濃度が、1.0g/L~2.5g/Lである、請求項1~4のいずれか一項に記載のリチウム回収方法。
- 前記焙焼工程で、大気雰囲気の下、リチウムイオン電池廃棄物を550℃~900℃の温度に加熱し、該温度を4時間~8時間にわたって保持する、請求項1~5のいずれか一項に記載のリチウム回収方法。
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