JP7298754B1 - Method and equipment for recovering manganese contained in waste dry batteries - Google Patents

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Abstract

【課題】廃乾電池から高純度のマンガン含有溶液を高い歩留で回収する。【解決手段】廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法は、廃乾電池からマンガン乾電池及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、破砕、篩い分けして粉粒体を得る破砕・篩い分け工程と、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施す加熱処理工程と、マンガンイオン、亜鉛イオン及び鉄イオンを含有する浸出液を得る酸浸出工程と、浸出液とそれ以外の浸出残渣とを分離する固液分離工程と、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、をこの順に施し、マンガン抽出工程が、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と、酸化処理工程と鉄分離工程とを含む鉄除去工程と、を順不同に含み、亜鉛分離工程で硫化剤添加後のpH変位が+1以下の間だけ硫化剤を作用させる。【選択図】図2A high-purity manganese-containing solution is recovered from a waste dry battery with a high yield. A method for recovering manganese contained in waste dry batteries includes a sorting step of sorting out one or both of manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries, and crushing and sieving to obtain powdery particles. a separation step, a heat treatment step in which heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere, an acid leaching step for obtaining a leachate containing manganese ions, zinc ions and iron ions, and a solidification step for separating the leachate from other leach residues. A liquid separation step and a manganese extraction step for obtaining a solution containing manganese ions are performed in this order, and the manganese extraction step includes a zinc removal step including a sulfide precipitation treatment step and a zinc separation step, an oxidation treatment step and an iron and an iron removal step including a separation step in random order, and the sulfiding agent is allowed to act only while the pH change after addition of the sulfiding agent in the zinc separation step is +1 or less. [Selection drawing] Fig. 2

Description

本発明は、廃乾電池からの有価金属の回収方法及び回収設備に関する。本発明は、特に有価金属として、廃棄されたマンガン乾電池及び/又はアルカリマンガン乾電池を酸及び酸化剤で処理した後に、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、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法及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 the present invention, after treating discarded manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries with an acid and an oxidizing agent, manganese, which is a main valuable component of waste dry batteries, is separated as a valuable metal, and can be used for various batteries. The present invention relates to a method and equipment for recovering manganese contained in waste dry batteries, which can be recovered as high-purity manganese.

近年、金属資源の枯渇及び取引価格の上昇等により、低品位の原鉱、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。製鉄所では、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, etc., it has become necessary to actively recover valuable metals from low-grade raw ores, concentrates, by-products from ironworks, industrial wastes, and the like. 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. Steelworks consume 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及び破棄されている。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及びアルカリマンガン乾電池は、正極材料に二酸化マンガンを使用している。 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.

したがって、これらの廃乾電池からマンガン成分を高純度に回収することができれば、マンガン源の安定的な確保という面で有望である。 Therefore, if a manganese component can be recovered with high purity from these waste dry batteries, it is promising in terms of securing a stable source of manganese.

しかしながら、廃乾電池にはマンガン以外に亜鉛、鉄といった金属成分が含まれる。亜鉛は負極材料及び電解液に主に含有される。鉄は乾電池外筒部に主に含有される。したがって、廃乾電池からマンガンを回収する際には、亜鉛及び鉄といった金属成分をマンガンから可能な限り分離することが肝要である。 However, waste dry batteries contain metal components such as zinc and iron in addition to manganese. Zinc is mainly contained in the negative electrode material and the electrolyte. Iron is mainly contained in the dry battery outer casing. Therefore, when recovering manganese from waste dry batteries, it is important to separate metal components such as zinc and iron from manganese as much as possible.

発明者らは、廃乾電池から亜鉛及び鉄を分離し、マンガンを高純度に回収する技術を検討し、特許文献1「廃乾電池からのマンガン回収方法及び回収設備」を提案した。特許文献1での提案は、図1に示すとおり、廃乾電池を破砕・篩い分けして得られた粉粒体に非酸化性雰囲気で加熱処理を施した後、酸溶液及び還元剤を混合する酸浸出を行い、その後亜鉛及び鉄を沈殿除去することにより、高純度なマンガンを得る手法である。 The inventors studied a technique for separating zinc and iron from waste dry batteries and recovering manganese with high purity, and proposed Patent Document 1 "Method and equipment for recovering manganese from waste dry batteries". As shown in FIG. 1, the proposal in Patent Document 1 is to mix an acid solution and a reducing agent after heat-treating granules obtained by crushing and sieving waste dry batteries in a non-oxidizing atmosphere. In this method, high-purity manganese is obtained by acid leaching, followed by precipitation and removal of zinc and iron.

しかしながら、特許文献1に示す方法において亜鉛を除去するためには、液中の亜鉛イオンの量よりも過剰の硫化剤を添加する必要がある。そのため、事前に溶液中の亜鉛量を測定する必要があり、操作が煩雑であることが明らかとなった。また、余剰となった硫化剤(亜鉛と反応しなかった硫化剤)が水中のプロトン(H)と反応し、好ましくない硫化水素ガスを生成することがあり得る。 However, in order to remove zinc in the method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to add a sulfiding agent in excess of the amount of zinc ions in the liquid. Therefore, it became clear that the amount of zinc in the solution had to be measured in advance, and the operation was complicated. In addition, surplus sulfurizing agent (sulfurizing agent that has not reacted with zinc) may react with protons (H + ) in water to generate undesirable hydrogen sulfide gas.

ところで、硫化剤を溶液中の重金属イオンと過不足なく反応させ、硫化水素ガスの発生を抑制する方法としては、例えば特許文献2において、重金属排水処理装置に硫化水素ガスモニタを設置し、排水から硫化水素ガスが発生し始める状態を維持するように硫化剤を添加するとの記載がある。 By the way, as a method of suppressing the generation of hydrogen sulfide gas by allowing a sulfiding agent to react with heavy metal ions in a solution in just the right amount, for example, Patent Document 2 discloses a method in which a hydrogen sulfide gas monitor is installed in a heavy metal wastewater treatment apparatus, and sulfide is removed from the wastewater. There is a description that a sulfiding agent is added so as to maintain a state in which hydrogen gas begins to be generated.

国際公開第2021/075136号WO2021/075136 国際公開第2003/020647号WO2003/020647

特許文献1の方法は、硫化水素ガスの無害化設備(スクラバ等)が必要となり、設備投資額大きくなる課題がある。 The method of Patent Literature 1 requires a detoxification facility (such as a scrubber) for hydrogen sulfide gas, which poses a problem of increased capital investment.

特許文献2の方法は、硫化水素ガス発生からガスモニタで検知するまでの間にタイムラグが生じる。そのため、硫化剤添加量の精密な制御は困難である点が課題であった。また、反応槽又は排気系の配管の形状によっては局所的に硫化水素濃度が高い「ガスだまり」ができる可能性がある。硫化水素濃度により硫化剤の添加量を決定すると、ガスだまりが生成した場合は本来必要な添加量よりも少なく見積もるおそれがあり、金属の除去が十分に行えないリスクがあった。 In the method of Patent Document 2, a time lag occurs between the generation of hydrogen sulfide gas and the detection by the gas monitor. Therefore, the problem is that it is difficult to precisely control the amount of the sulfiding agent to be added. In addition, depending on the shape of the reaction vessel or exhaust system piping, there is a possibility that a "gas pool" with a high concentration of hydrogen sulfide may be locally formed. If the amount of the sulfiding agent to be added is determined based on the concentration of hydrogen sulfide, there is a risk of underestimating the amount to be added if gas pools are formed, and there is a risk that the metal cannot be sufficiently removed.

本発明は、上記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、亜鉛及び鉄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歩留良く回収でき、かつ硫化剤を溶液中の亜鉛イオンと過不足なく反応させ、硫化水素ガスの発生を抑制する廃乾電池からのマンガン回収方法及び回収設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and the manganese contained in waste dry batteries can be recovered with a high yield as a highly pure manganese-containing solution containing extremely little zinc and iron, and a sulfiding agent can be used. It is an object of the present invention to provide a method and equipment for recovering manganese from waste dry batteries, in which manganese is reacted with zinc ions in a solution just enough to suppress the generation of hydrogen sulfide gas.

ここで、「高純度のマンガン含有溶液」とは、溶液中に、不純物としての亜鉛(Zn)及び鉄(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。 Here, the "high-purity manganese-containing solution" means that zinc (Zn) and iron (Fe) as impurities in the solution are analyzed using the analysis method specified in the commonly used JIS standards. shall refer to a manganese-containing solution that is less than, for example, less than 0.1 mg/L.

廃乾電池から、マンガン乾電池及び/又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、破砕後に箔状又は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、塩化アンモニウム、水酸化カリウム又は更に放電により生成したMnO(OH)、Zn(OH)、Mn(OH)、ZnO等は、粉粒体となり、篩下に分離される。ここで、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, potassium hydroxide, or MnO(OH), Zn(OH) 2 , Mn(OH) 2 , ZnO, etc. generated by discharge become powders and sieves. separated into Here, usually, a very small amount of iron is unavoidably mixed in the granules.

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。特に、本発明者らは、廃乾電池から、マンガン乾電池及びアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を選別し、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)を除去するか、またマンガンに次いで多く含まれる亜鉛を除去する際に必要な硫化剤を過不足なく添加する手法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. and to add the sulfiding agent just enough to remove zinc, which is contained in the second largest amount after manganese.

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、鉄並びに残存するマンガン及び亜鉛を浸出させた浸出液を得たのち、浸出液に、水硫化ナトリウムNaHS等の硫化剤を浸出液のpH変位が+1以下の間だけ添加することにより、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つつ硫化剤を過不足なく添加することができることに想到した(硫化物沈殿処理工程)。また、本発明者らは、得られた亜鉛含有沈殿物を分離する亜鉛分離工程を施すことにより、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 remaining manganese and zinc were leached by reacting an acid and a reducing agent on the powder, and then added sulfides such as sodium hydrosulfide NaHS to the leachate. By adding the agent only while the pH change of the leachate is +1 or less, the zinc ions remaining in the leachate are selectively precipitated as sulfides (zinc-containing sulfides), and the sulfiding agent can be added just enough. I thought that I could do it (sulfide precipitation treatment process). The present inventors have also found that the zinc component can be further removed from the leachate by subjecting the resulting zinc-containing precipitate to a zinc separation step. The inventors have found that the zinc ion concentration in the solution left after the zinc removal step can be easily reduced to below the analytical limit of 0.1 mg/L.

硫化物沈殿処理工程においては次のような反応が起こる。硫化剤がNaHSの場合を例に説明する。 The following reactions occur in the sulfide precipitation treatment process. A case where the sulfiding agent is NaHS will be described as an example.

ケース1:亜鉛イオンモル当量≧硫化剤モル当量(硫化剤不足~等量)
NaHS→Na + HS・・・・(1)
HS→H + S2-・・・・(2)
Zn2+ + S2-→ZnS↓・・・・(3)
式(2)において、プロトン(H)が生成することから、浸出液のpHは硫化剤添加により低下する。
Case 1: Zinc ion molar equivalent ≥ sulfurizing agent molar equivalent (insufficient to equivalent amount of sulfurizing agent)
NaHS→Na + + HS (1)
HS →H + + S 2- (2)
Zn 2+ + S 2− → ZnS↓ (3)
In formula (2), since protons (H + ) are generated, the pH of the leachate is lowered by adding the sulfiding agent.

ケース2:亜鉛イオンモル当量<硫化剤モル当量(硫化剤過剰)
NaHS→Na + HS・・・・(4)
HS+HO→HS↑+OH・・・(5)
式(5)において、水酸化物イオン(OH)が生成することから、浸出液のpHは硫化剤添加により上昇し、硫化水素が発生する。
Case 2: Zinc ion molar equivalent < sulfurizing agent molar equivalent (excess sulfurizing agent)
NaHS→Na + + HS ( 4)
HS +H 2 O→H 2 S↑+OH (5)
In the formula (5), since hydroxide ions (OH ) are generated, the pH of the leachate is increased by adding the sulfiding agent, and hydrogen sulfide is generated.

さらに発明者らはpHの変化の仕方を慎重に観察することにより、制御pHに合わせるためにアルカリ薬剤を添加した時のpH上昇速度と式(5)の反応におけるpH上昇速度とで違いがあることを見出した。図5はpH上昇速度の違いを示す。制御pHに合わせるために添加するアルカリ薬剤は強塩基性であることが多いため、ほぼ完全に電離、OHを生じた状態で添加される。その結果、制御pHに合わせるためにアルカリ薬剤を添加すると、瞬時にpHが上昇する。 Furthermore, the inventors carefully observed how the pH changed, and found that there was a difference between the pH increase rate when an alkaline chemical was added to match the control pH and the pH increase rate in the reaction of formula (5). I found out. FIG. 5 shows the difference in pH increase rate. Since the alkaline chemicals added to adjust the pH to the control are often strongly basic, they are added in a state in which ionization and OH are almost completely generated. As a result, the addition of an alkaline agent to match the control pH instantly raises the pH.

それに対して、硫化剤過剰添加時のpH上昇は式(4)及び式(5)の2段階の反応を経る必要がある。その結果、制御pHに合わせるために添加するアルカリ薬剤に比べ、pHの上昇速度が緩やかになる。 On the other hand, the increase in pH when the sulfurizing agent is excessively added needs to go through the two-step reaction of formulas (4) and (5). As a result, the rate of increase in pH becomes slower than that of an alkaline chemical added to match the controlled pH.

制御pHに合わせるためにアルカリ薬剤を添加した時のpH上昇速度と式(5)の反応におけるpH上昇速度が異なることから、発明者らはpH変位を見ながら硫化剤を添加することにより、硫化剤の添加量を制御可能なことに想到した。 Since the rate of increase in pH when adding an alkaline agent to adjust to the control pH is different from the rate of increase in pH in the reaction of formula (5), the inventors added a sulfiding agent while observing the pH change, thereby increasing the rate of sulfidation. It was conceived that the addition amount of the agent can be controlled.

より具体的な一態様である手順A2として、本発明者らは、上記浸出液に、水硫化ナトリウムNaHS等の硫化剤を浸出液のpH変位が+1以下の間だけを作用させることにより、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し(手順A2における亜鉛除去工程)、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、その後、この溶液に更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として、高純度のマンガン溶液を簡便かつ高い歩留で得られることを確認した(手順A2における鉄除去工程)。 As procedure A2, which is a more specific embodiment, the present inventors made the leaching solution react with a sulfiding agent such as sodium hydrosulfide NaHS only while the pH change of the leaching solution was +1 or less. A sulfide precipitation treatment step for selectively precipitating residual zinc ions as sulfides (zinc-containing sulfides) and a zinc separation step for separating the resulting zinc-containing precipitates are performed to remove zinc components from the leachate. further removed (the zinc removal step in Procedure A2), and that the zinc ion concentration in the solution left after the zinc removal step can be easily reduced to below the analytical limit of 0.1 mg/L, after which this solution is subjected to further oxidation treatment. It was confirmed that a high-purity manganese solution can be easily obtained at a high yield as the solution remaining after the separation of the iron component by further separating the iron ions as an iron-containing precipitate (iron separation step). (iron removal step in procedure A2).

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、上記浸出液を、例えば空気で酸化させることにより、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、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中の鉄イオン濃度を大幅に低減できること(手順Bにおける鉄除去工程)、その後、この溶液に、水硫化ナトリウムNaHS等の硫化剤を浸出液のpH変位が+1以下の間だけ作用させる硫化物沈殿処理を施して、ここで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、分離後に残された溶液として、高純度のマンガン溶液を簡便かつ高い歩留で得られることも確認した(手順Bにおける亜鉛除去工程)。 Further, as a procedure B which is another specific embodiment, the present inventors selectively precipitate iron ions contained in the leachate, for example, as hydroxides, by oxidizing the leachate, for example, with air. The concentration of iron ions in the solution remaining after the separation of the iron component can be significantly reduced (iron removal step in procedure B) while preferentially separating only the iron component from the leachate. If a sulfide precipitation treatment is performed in which a sulfiding agent such as sodium hydrosulfide NaHS is applied only while the pH change of the leachate is +1 or less, and the zinc ions remaining here are further separated as zinc-containing precipitates, they will remain after separation. It was also confirmed that a high-purity manganese solution can be obtained simply and with a high yield as a solution (zinc removal step in Procedure B).

本発明者らが上記手順のそれぞれに沿って行った実験(A1)、実験(A2)及び実験(B)の結果について説明する。 The results of Experiment (A1), Experiment (A2), and Experiment (B) performed by the present inventors according to the above procedures will be described.

(実験(A1))
廃乾電池から、マンガン乾電池及びアルカリマンガン乾電池が選別され(選別工程)、更に破砕・篩い分け工程が施されて粉粒体が得られた。
(Experiment (A1))
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.

得られた粉粒体に、さらに還元剤として黒鉛が、黒鉛配合比率(:黒鉛/粉粒体)として、質量比で0~1の範囲となるように配合された。ついで、各種比率で黒鉛を配合した粉粒体に、非酸化性雰囲気である窒素ガス雰囲気の加熱炉で、加熱温度:1000℃、加熱時間:30分の加熱処理工程が施された。加熱処理前後の粉粒体について、重量及び亜鉛含有量を測定し、加熱処理前と加熱処理後との粉粒体に含まれる亜鉛含有量の差から、次式に従って加熱処理による亜鉛除去率が算出された。
亜鉛除去率[%]=(加熱処理前の粉粒体中のZn含有量[kg]-加熱処理後の粉粒体中のZn含有量[kg])×100/加熱処理前の粉粒体中のZn含有量[kg]
Graphite as a reducing agent was further blended into the obtained granules so that the blending ratio of graphite (:graphite/granules) was in the range of 0 to 1 in terms of mass ratio. Next, the granules mixed with graphite at various ratios were subjected to a heat treatment step in a heating furnace in a non-oxidizing nitrogen gas atmosphere at a heating temperature of 1000° C. for a heating time of 30 minutes. The weight and zinc content of the granules before and after heat treatment are measured, and the zinc removal rate by heat treatment is determined according to the following formula from the difference in zinc content in the granules before and after heat treatment. Calculated.
Zinc removal rate [%] = (Zn content [kg] in granular material before heat treatment - Zn content [kg] in granular material after heat treatment) x 100 / granular material before heat treatment Zn content [kg]

図6は、加熱処理工程における還元剤(黒鉛)の配合比率と亜鉛除去率との関係を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the compounding ratio of the reducing agent (graphite) and the zinc removal rate in the heat treatment process.

図6から、黒鉛配合比率:0の場合(つまり、加熱処理工程において還元剤としての黒鉛を配合しない場合)でも、亜鉛除去率:84%となっていることがわかる。これは、以下のメカニズムによるものと推察される。すなわち、粉粒体中に乾電池由来で含まれていた黒鉛とZnOとの反応で、まず、ZnOがZn(亜鉛)に還元される。亜鉛の沸点は900℃前後である。そのため、加熱温度が1000℃である場合に、生成した亜鉛は亜鉛蒸気として、粉粒体から揮発除去される。 From FIG. 6, it can be seen that even when the blending ratio of graphite is 0 (that is, when graphite as a reducing agent is not blended in the heat treatment step), the zinc removal rate is 84%. This is presumed to be due to the following mechanism. That is, in the reaction between the graphite contained in the powder particles derived from the dry battery and ZnO, ZnO is first reduced to Zn (zinc). The boiling point of zinc is around 900°C. Therefore, when the heating temperature is 1000° C., the generated zinc is volatilized and removed from the granules as zinc vapor.

さらに図6からは、黒鉛の配合比率を高めるにつれて亜鉛除去率は上昇し、最大で96%の亜鉛除去率が得られることもわかる。しかし、図6から判断して、黒鉛配合比率が0.5を超えて高まっても、亜鉛除去率の著しい向上は望めないこともわかる。 Furthermore, it can be seen from FIG. 6 that the zinc removal rate increases as the blending ratio of graphite is increased, and a maximum zinc removal rate of 96% is obtained. However, as can be seen from FIG. 6, even if the graphite blending ratio exceeds 0.5, a significant improvement in the zinc removal rate cannot be expected.

ここで、粉粒体の加熱処理は、不活性雰囲気又は還元性雰囲気の非酸化性雰囲気中で行う。大気雰囲気等の酸化性雰囲気では、粉粒体中に含まれる又は粉粒体に添加された黒鉛の一部が、ZnOではなく空気中の酸素と反応し燃焼する。そのため、ZnOから亜鉛への還元が阻害される。また、加熱処理により、粉粒体に含まれていた亜鉛の大部分は揮発除去されるが、図6からもわかるとおり、通常、加熱処理済みの粉粒体中には多少の亜鉛成分が残存する。 Here, the heat treatment of the granules is performed in a non-oxidizing atmosphere such as an inert atmosphere or a reducing atmosphere. In an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere, part of the graphite contained in the powder or added to the powder reacts not with ZnO but with oxygen in the air and burns. Therefore, the reduction of ZnO to zinc is inhibited. In addition, most of the zinc contained in the granules is volatilized and removed by the heat treatment, but as can be seen from FIG. do.

次に、加熱処理を施された粉粒体に酸溶液と還元剤とを作用させて、粉粒体に含まれるマンガン成分、鉄成分、さらには残存する亜鉛成分を浸出液中に浸出させる酸浸出処理を施した(酸浸出工程)。また、この酸浸出工程における、マンガン成分の浸出率に与える還元剤の添加量の影響について調査が行われた。 Next, an acid solution and a reducing agent are allowed to act on the heat-treated granules, and the manganese component, the iron component, and the remaining zinc component contained in the granules are leached into the leaching solution. Acid leaching processed (acid leaching step). In addition, the effect of the amount of reducing agent added on the leaching rate of the manganese component in this acid leaching process was investigated.

廃乾電池から、マンガン乾電池及びアルカリマンガン乾電池を選別し、更に破砕・篩い分け工程を施して得られた粉粒体に、黒鉛等の還元剤を添加することなく窒素雰囲気(不活性雰囲気)中で加熱温度:1000℃で30分間の加熱処理が施された。得られた加熱処理済みの粉粒体に、酸溶液と還元剤とを混合する酸浸出工程が実施された。酸浸出処理条件は次のとおりとした。この酸浸出工程によって、少なくともマンガンイオンと、残存する亜鉛イオンと、鉄イオンとを含有する浸出液と、それ以外の浸出残渣との混合物が得られた。
酸溶液:硫酸50mL
硫酸濃度:1.5mol/L(質量%濃度約13.2%)
還元剤:35%過酸化水素水H
還元剤添加量:0g(0g/L)、0.56g(11g/L)、1.1g(22g/L)、1.7g(33g/L)、2.2g(45g/L)
酸浸出処理時間:1時間(攪拌処理)
粉粒体と酸溶液との固液比:100g/L
Manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries are sorted from waste dry batteries, and the powder obtained by further crushing and sieving is processed in a nitrogen atmosphere (inert atmosphere) without adding a reducing agent such as graphite. Heating temperature: Heat treatment was performed at 1000° C. for 30 minutes. An acid leaching step of mixing an acid solution and a reducing agent was performed on the obtained heat-treated granular material. The acid leaching treatment conditions were as follows. This acid leaching step resulted in a mixture of leaching solution containing at least manganese ions, residual zinc ions and iron ions, and other leaching residues.
Acid solution: 50 mL of sulfuric acid
Sulfuric acid concentration: 1.5 mol / L (mass% concentration about 13.2%)
Reducing agent: 35% hydrogen peroxide solution H2O2
Amount of reducing agent added: 0 g (0 g/L), 0.56 g (11 g/L), 1.1 g (22 g/L), 1.7 g (33 g/L), 2.2 g (45 g/L)
Acid leaching treatment time: 1 hour (stirring treatment)
Solid-liquid ratio between powder and acid solution: 100 g/L

酸浸出処理後、得られた混合物を、孔径1μmのろ紙でろ過し、浸出液と浸出残渣とが固液分離された(固液分離工程)。分離された浸出液中のマンガン濃度が、ICP発光分析法により定量された。次いで、得られた測定値をもとに、浸出液中のマンガン質量が求められて、加熱処理後の粉粒体中に含有されるマンガン質量に対する浸出液中のマンガン質量の割合(マンガン元素換算)が算出されて、マンガン浸出率とされた。図7は得られた結果を示す。 After the acid leaching treatment, the resulting mixture was filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm, and the leaching solution and the leaching residue were solid-liquid separated (solid-liquid separation step). Manganese concentration in the separated leachate was quantified by ICP emission spectroscopy. Next, based on the measured values obtained, the mass of manganese in the leachate is obtained, and the ratio of the mass of manganese in the leachate to the mass of manganese contained in the powder after heat treatment (in terms of manganese element) is Manganese leaching rate was calculated. FIG. 7 shows the results obtained.

図7から、還元剤(過酸化水素水)の添加量によらず、マンガン浸出率は概ね100%であり、酸浸出工程によって、加熱処理後の粉粒体に含まれていたマンガン成分が浸出液に全量浸出されていることがわかる。加熱処理工程後の粉粒体に含まれるマンガンの形態は、図8から明らかなように、主にMnOである。MnOは、酸のみで溶解する。したがって、本発明者らは、粉粒体に加熱処理工程を施せば、酸浸出工程において還元剤を添加しなくても、粉粒体に含まれるマンガン成分を概ね全量浸出できることを知見した。 From FIG. 7, the manganese leaching rate was approximately 100% regardless of the amount of the reducing agent (hydrogen peroxide solution) added, and the manganese component contained in the powder after heat treatment was removed by the acid leaching process. It can be seen that the entire amount is leached into the As is clear from FIG. 8, the form of manganese contained in the powder after the heat treatment step is mainly MnO. MnO dissolves only with acid. Therefore, the present inventors have found that by subjecting the granular material to a heat treatment process, almost all of the manganese component contained in the granular material can be leached out without adding a reducing agent in the acid leaching process.

ここで、加熱処理前の粉粒体に含まれる又は添加される黒鉛量、加熱温度及び加熱時間といった加熱条件によっては、加熱処理後であってもMnO、Mn、MnといったMn形態が残り、酸のみでマンガンが全量浸出しない場合もある。そのような場合は、還元剤(過酸化水素水)を添加すれば、MnO、Mn、Mnとして存在するマンガンもMn2+として浸出させることが可能である。 Here, depending on the heating conditions such as the amount of graphite contained in or added to the powder before heat treatment, the heating temperature and the heating time, MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 even after heat treatment In some cases, the Mn form remains, and the manganese is not completely leached out with acid alone. In such a case, if a reducing agent (hydrogen peroxide solution) is added, manganese existing as MnO 2 , Mn 2 O 3 and Mn 3 O 4 can also be leached out as Mn 2+ .

加熱処理により、粉粒体に含まれていた亜鉛の大部分は揮発除去されるが、上述のとおり、加熱処理済みの粉粒体中には多少の亜鉛が残存する。そこで、加熱処理後の粉粒体に、酸及び必要に応じてさらに還元剤を作用させる酸浸出処理を施して残存する亜鉛成分を浸出させたうえで、得られた浸出液にさらに、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。 Most of the zinc contained in the granules is volatilized and removed by the heat treatment, but as described above, some zinc remains in the heat-treated granules. Therefore, the powder after heat treatment is subjected to an acid leaching treatment in which an acid and, if necessary, a reducing agent are further applied to leaching out the remaining zinc component, and the obtained leaching solution is further added with sulfide precipitation. The treatment can selectively and sufficiently precipitate the remaining zinc component as described in detail below. As a result, the inventors have come to realize that the zinc component can be removed reliably, easily, and inexpensively.

黒鉛配合なしで加熱処理工程を行った加熱処理済みの粉粒体に、酸溶液のみを作用させる酸浸出処理が施された(酸浸出工程)のち、浸出液と沈殿物とを孔径1μmのろ紙でろ過する固液分離工程を施して、浸出液を得た。ここで、酸溶液の酸濃度を、硫酸濃度:1.5mol/L(質量%濃度約13.2%)とし、酸浸出処理時間を1時間として撹拌処理が行われた。この酸浸出工程及び固液分離工程によって、少なくともマンガンイオン、亜鉛イオン及び鉄イオンを含有する浸出液が得られた。 The heat-treated granules, which had been subjected to the heat treatment step without graphite, were subjected to acid leaching treatment in which only an acid solution was applied (acid leaching step). A solid-liquid separation step of filtration was performed to obtain a leachate. Here, the acid concentration of the acid solution was set to sulfuric acid concentration: 1.5 mol/L (mass % concentration: about 13.2%), and the stirring treatment was performed with the acid leaching treatment time of 1 hour. A leachate containing at least manganese ions, zinc ions and iron ions was obtained by this acid leaching step and solid-liquid separation step.

得られた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、マンガン濃度が66198mg/L、亜鉛濃度が5031mg/L、鉄濃度が1131mg/Lであった。 Quantitative analysis of the manganese, zinc and iron concentrations in the resulting leachate by ICP emission spectrometry revealed a manganese concentration of 66198 mg/L, a zinc concentration of 5031 mg/L and an iron concentration of 1131 mg/L.

ついで、得られた浸出液に、硫化剤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が施された。ここで、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。 Then, the resulting leachate was subjected to a sulfide precipitation treatment step in which sodium hydrosulfide NaHS was added as a sulfiding agent under various conditions. Here, sodium hydrosulfide (NaHS) was dissolved in distilled water and added in the form of a solution.

硫化物沈殿処理の条件は次のとおりとした。
浸出液:100mL
硫化剤の種類:水硫化ナトリウム(NaHS)
硫化剤の添加量:溶解亜鉛に対して硫黄として1~3当量
反応中の浸出液のpH:0.5~5
pH調整剤:3M硫酸又は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時間の撹拌
The conditions for the sulfide precipitation treatment were as follows.
Exudate: 100 mL
Type of sulfiding agent: sodium hydrosulfide (NaHS)
Addition amount of sulfurizing agent: 1 to 3 equivalents as sulfur to dissolved zinc pH of leachate during reaction: 0.5 to 5
pH adjuster: 3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide Treatment time: Stirring for 0.5 hours after adding sodium hydrosulfide

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2溶液の成分(亜鉛、鉄、マンガン)がICP発光分析法で定量分析された。ここで、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。図9A-図9Cは得られた結果を示す。 After the sulfide precipitation treatment, solid-liquid separation is performed by suction filtration with a filter paper having a pore size of 1 μm (zinc separation step), and the components (zinc, iron, manganese) of the separated second solution are quantified by ICP emission spectrometry. analyzed. Here, the analytical values obtained were corrected for the diluted effects of sodium hydrosulfide solution and the addition of pH adjusters. Figures 9A-9C show the results obtained.

図9Aから、硫化剤の添加量が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る。しかも、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。 From FIG. 9A, when the added amount of the sulfiding agent is 1 equivalent (NaHS: 1 equivalent), precipitation of zinc is removed, but it exceeds the analytical limit (0.1 mg/L) and is incomplete. Moreover, it can be seen that the final Zn removal rate is not stable when the pH of the leachate is increased.

一方、図9Bに示すように、硫化剤の添加量が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。特に、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及び亜鉛分離工程)後の第2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9Cに示す硫化剤の添加量が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、特に、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。 On the other hand, as shown in FIG. 9B, when the added amount of the sulfiding agent is 2 equivalents (NaHS: 2 equivalents), precipitation and removal of zinc become remarkable. In particular, under the condition that the pH of the leachate is 3 or higher, the zinc concentration in the second solution after the zinc removal step (sulfide precipitation treatment step and zinc separation step) becomes less than the analytical limit (0.1 mg/L). found to have been removed. In addition, even when the amount of the sulfurizing agent added is 3 equivalents (NaHS: 3 equivalents) shown in FIG. It is below the analytical limit (0.1 mg/L), and precipitation removal of zinc is remarkable.

ここで、図9A-図9C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9Bに示すように、硫化剤の添加量が2当量(NaHS:2当量)の場合には、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9B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24000mg/L程度まで低下し始めた。つまり、硫化剤の添加量が2当量かつpH3以上である条件では、亜鉛、鉄と同時に、マンガンも一部沈殿除去されることが分かる。 Here, from FIGS. 9A to 9C, it can be seen that iron precipitation is also removed by the zinc removal step. As shown in FIG. 9B, when the added amount of the sulfiding agent is 2 equivalents (NaHS: 2 equivalents), iron is precipitated and removed under the condition that the pH of the leachate is 3 or more, and when the pH is about 5, Fe It can be seen that the concentration is reduced to about 1 mg/L. Under the conditions shown in FIG. 9B, although not shown, the manganese concentration also began to decrease to approximately 24000 mg/L. In other words, it can be seen that manganese is partially precipitated and removed together with zinc and iron under the condition that the added amount of the sulfiding agent is 2 equivalents and the pH is 3 or more.

また、図9Cに示す硫化剤の添加量が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9Cに示すように、浸出液のpHが5の場合に特に鉄の沈殿除去が著しくなり、0.1mg/L未満となるまで除去されていることがわかる。しかし、図示していないが、図9C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、硫化剤の添加量が3当量かつpHが3を超える条件では、亜鉛の除去に加え、鉄及びマンガンも、硫化剤の添加量が2当量である場合よりも多量に沈殿することが分かる。 Moreover, even when the addition amount of the sulfiding agent shown in FIG. 9C 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. 9C, when the pH of the leachate is 5, the removal of iron precipitates is particularly remarkable, and it can be seen that iron is removed to less than 0.1 mg/L. However, although not shown, when the pH was 5 in FIG. 9C, the manganese concentration decreased significantly, and 30% or more of manganese was precipitated and removed. In other words, when the added amount of the sulfiding agent is 3 equivalents and the pH exceeds 3, in addition to the removal of zinc, iron and manganese are also precipitated in larger amounts than when the added amount of the sulfiding agent is 2 equivalents. .

実験(A1)について上記したように、マンガンイオン、鉄イオン及び亜鉛イオンを含有する浸出液に対する硫化物沈殿処理工程によれば、亜鉛成分を分析限界未満にまで沈殿・分離除去することができる。しかし、本実験中に硫化水素ガスの発生を示唆する腐卵臭が観察された。硫化水素ガス濃度を測定したところ、最大で1.5ppmであった。この濃度は硫化水素の管理濃度(1ppm)を上回っており、改良が求められる。そこで、実験(A2)において硫化剤の添加量と硫化水素濃度の関係を調査し、硫化水素ガス発生量を最小限にしつつ硫化剤の添加量を制御する方法が検討された。 As described above for experiment (A1), the sulfide precipitation treatment step for the leachate containing manganese ions, iron ions and zinc ions can precipitate, separate and remove the zinc component to below the analytical limit. However, a rotten egg odor was observed during this experiment, suggesting the generation of hydrogen sulfide gas. When the hydrogen sulfide gas concentration was measured, it was 1.5 ppm at maximum. This concentration exceeds the control concentration (1 ppm) of hydrogen sulfide, and improvement is required. Therefore, in experiment (A2), the relationship between the added amount of the sulfiding agent and the concentration of hydrogen sulfide was investigated, and a method of controlling the added amount of the sulfiding agent while minimizing the amount of hydrogen sulfide gas generated was studied.

(実験(A2))
実験(A1)と同様の手法に従い、固液分離工程によって分離された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、マンガン濃度が66198mg/L、亜鉛濃度が5031mg/L、鉄濃度が1131mg/Lであった。
(Experiment (A2))
The manganese concentration, zinc concentration, and iron concentration in the leachate separated by the solid-liquid separation process were measured by ICP emission spectrometry according to the same method as in experiment (A1), and the manganese concentration was 66198 mg / L and the zinc concentration was 5031 mg. /L, and the iron concentration was 1131 mg/L.

ついで、得られた浸出液に水酸化ナトリウムを加えてpHを4とした後、硫化剤を亜鉛に対して0.1当量ずつ添加し、pHと硫化水素濃度の測定が行われた。制御pHを4とし、制御pHよりpHが下がっていた場合に100g/L水酸化ナトリウム水溶液を、制御pHよりもpHが上がっていた場合に3M硫酸を添加し、pHが4になったことを確認した後に硫化剤を添加した。 Then, sodium hydroxide was added to the resulting leachate to adjust the pH to 4, and then a sulfiding agent was added in an amount of 0.1 equivalent to zinc, and the pH and hydrogen sulfide concentration were measured. The control pH was set to 4, and when the pH was lower than the control pH, 100 g / L sodium hydroxide aqueous solution was added, and when the pH was higher than the control pH, 3M sulfuric acid was added. After confirmation, the sulfiding agent was added.

図10は硫化剤添加量とpH、硫化水素濃度の相関に示す。硫化剤添加量が1当量以下の場合に、硫化剤添加後pHが低下し、硫化水素ガス濃度は0であった。それに対して硫化剤添加量が1当量を超えると、硫化剤添加後pHが上昇し、添加量を増やすにつれて硫化水素ガス濃度が上昇した。すなわち、硫化剤添加後のpH変位を見ることにより、硫化物沈殿反応の終点を把握することが可能であると考えられた。 FIG. 10 shows the correlation between the amount of sulfiding agent added, pH, and hydrogen sulfide concentration. When the amount of the sulfurizing agent added was 1 equivalent or less, the pH decreased after the sulfurizing agent was added, and the hydrogen sulfide gas concentration was zero. On the other hand, when the added amount of the sulfurizing agent exceeded 1 equivalent, the pH increased after the addition of the sulfurizing agent, and the hydrogen sulfide gas concentration increased as the amount added increased. That is, it was considered possible to grasp the end point of the sulfide precipitation reaction by observing the pH change after the addition of the sulfiding agent.

硫化剤添加量が1.1当量の時の第2溶液中の亜鉛濃度を測定した結果、亜鉛は分析限界(0.1mg/L)未満まで低減していることが分かった。この時硫化水素ガス濃度は0.05ppm未満であり、硫化水素の管理濃度(1ppm)を下回っていることが分かった。したがって、実験(A1)に比べ、硫化水素ガス発生量を抑制でき、より安全な処理条件で亜鉛を除去可能なことが分かった。 As a result of measuring the zinc concentration in the second solution when the sulfurizing agent was added in an amount of 1.1 equivalents, it was found that zinc was reduced to below the analysis limit (0.1 mg/L). At this time, the hydrogen sulfide gas concentration was less than 0.05 ppm, which was found to be below the control concentration (1 ppm) of hydrogen sulfide. Therefore, it was found that the amount of hydrogen sulfide gas generated can be suppressed and zinc can be removed under safer treatment conditions than in experiment (A1).

以上、実験(A2)について上記したように、マンガンイオン、鉄イオン及び亜鉛イオンを含有する浸出液に対する硫化物沈殿処理工程によれば、亜鉛成分を分析限界未満にまで沈殿・分離除去することができる。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、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2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(酸化処理工程及び鉄分離工程)がさらに施された。 As described above for Experiment (A2), the sulfide precipitation treatment step for the leachate containing manganese ions, iron ions and zinc ions can precipitate, separate and remove zinc components to below the analytical limit. . Also, iron (Fe) may partially precipitate together 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 iron removal step (oxidation treatment step and iron separation step) of precipitating the iron ions contained in the second solution separated after the zinc removal step as iron-containing precipitates such as hydroxides. process) was further applied.

(実験(B))
実験(A2)と同様の手法に従い、加熱処理後に酸処理を行い得られた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、マンガン濃度が66198mg/L、亜鉛濃度が5031mg/L、鉄濃度が1131mg/Lであった。
(Experiment (B))
According to the same method as experiment (A2), the manganese concentration, zinc concentration, and iron concentration in the leachate obtained by acid treatment after heat treatment were measured by ICP emission spectrometry. was 5031 mg/L and the iron concentration was 1131 mg/L.

ついで、得られた浸出液に、酸化処理として空気曝気が施された(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:(浸出液量と同体積)/分
曝気時間:30分
反応中の浸出液のpH:4~6
pH調整剤:3M硫酸又は100g/L水酸化ナトリウム
Then, the resulting leachate was subjected to air aeration as oxidation treatment (oxidation treatment step). The air aeration conditions were as follows.
Blowing amount: (same volume as leachate amount)/minute Aeration time: 30 minutes pH of leachate during reaction: 4-6
pH adjuster: 3M sulfuric acid or 100g/L sodium hydroxide

ここで、吹込み量及び曝気時間は、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。 Here, the blowing amount and aeration time are within the range of normal practical conditions (blowing amount: 0.1 to 1 times the amount of solution/minute, aeration time: 15 to 60 minutes). .

そして、空気曝気後の浸出液全量を孔径: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)がICP発光分析法で測定された。ここで、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。図11は得られた結果を示す。酸化処理工程によるマンガン及び亜鉛の沈殿はほとんど確認されなかったため、図11には、鉄除去工程(酸化処理工程及び鉄分離工程)後の溶液中の鉄濃度のみを示す。 Then, the total amount of the leachate after air aeration is suction filtered with a filter paper having a pore size of 1 μm to separate solid and liquid (iron separation step), and the component concentrations (zinc, iron, manganese) of the separated third solution are determined by ICP emission spectrometry. Measured in Here, the measured values obtained were corrected for the influence of dilution with the pH adjuster. FIG. 11 shows the results obtained. Since precipitation of manganese and zinc due to the oxidation treatment process was hardly confirmed, FIG. 11 shows only the iron concentration in the solution after the iron removal process (oxidation treatment process and iron separation process).

図11から、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。ここで、図示していないが、このpH範囲でマンガン、亜鉛がほとんど沈殿せず、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。浸出液がpH:5又は6の場合には、鉄の沈殿除去が顕著に進行し、鉄濃度が0.5mg/Lを下回るまでに低減している。このように、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することができた。 From FIG. 11, it can be seen that Fe (iron) is selectively precipitated and removed when the pH of the leachate is 4 to 6. Here, 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 leachate had a pH of 5 or 6, the removal of iron precipitates remarkably progressed, and the iron concentration was reduced to less than 0.5 mg/L. In this way, the iron concentration could be greatly reduced simply by subjecting the leachate to air aeration, which is an inexpensive oxidation treatment.

図11のうち、pH:5に調整した浸出液に空気曝気(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溶液に対して、さらに種々の条件で硫化物沈殿処理工程が施された。 In FIG. 11, the leachate adjusted to pH: 5 is subjected to air aeration (oxidation treatment) to reduce the iron concentration to less than 0.1 mg / L, and the solution obtained by performing the iron separation process by solid-liquid separation In addition, a sulfide precipitation treatment process was further performed under various conditions.

硫化物沈殿処理の条件は次のとおりとした。
第3溶液:100mL
硫化剤の種類:水硫化ナトリウム(NaHS)
硫化剤の添加量:溶解亜鉛に対して硫黄として1.1当量(実験(A2)と同様)
反応中の第3溶液のpH:4
pH調整剤:3M硫酸又は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時間の撹拌
The conditions for the sulfide precipitation treatment were as follows.
Third solution: 100 mL
Type of sulfiding agent: sodium hydrosulfide (NaHS)
Amount of sulfurizing agent added: 1.1 equivalents as sulfur to dissolved zinc (same as experiment (A2))
pH of third solution during reaction: 4
pH adjuster: 3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide Treatment time: Stirring for 0.5 hours after adding sodium hydrosulfide

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、その成分がICP発光分析法で分析された。 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.

第4溶液中の亜鉛濃度を測定した結果、亜鉛は分析限界(0.1mg/L)未満まで低減していることが分かった。この時硫化水素ガス濃度は0.2ppmであり、硫化水素の管理濃度(1ppm)を下回っていることが分かった。したがって、硫化水素ガス発生量を抑制しつつ、亜鉛を分析限界未満まで除去可能なことが分かった。 As a result of measuring the zinc concentration in the fourth solution, it was found that zinc was reduced to below the analytical limit (0.1 mg/L). At this time, the hydrogen sulfide gas concentration was 0.2 ppm, which was found to be below the control concentration (1 ppm) of hydrogen sulfide. Therefore, it was found that zinc can be removed below the analysis limit while suppressing the amount of hydrogen sulfide gas generated.

実験(B)について上記したように、廃乾電池の粉粒体に酸溶液、還元剤を混合して得られた、マンガン、亜鉛、鉄が進出した浸出液に、空気曝気という簡便な酸化処理を施すことにより、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4溶液に硫化剤を作用させる硫化物沈殿処理工程を施せば、亜鉛含有沈殿物の量が低減されるので、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), the leachate containing manganese, zinc, and iron, which was obtained by mixing the waste dry battery granules with an acid solution and a reducing agent, was subjected to a simple oxidation treatment called air aeration. By doing so, it is possible to obtain a solution in which most of the iron component is precipitated, separated and removed (iron removal step). Then, if the separated fourth solution is subjected to a sulfide precipitation treatment step in which a sulfiding agent is applied, the amount of zinc-containing precipitates is reduced, so the zinc component can be precipitated and removed to less than the analytical limit ( zinc removal step).

このように、実験(A2)及び(B)によれば、亜鉛除去工程及び鉄除去工程を経ることにより、その工程順序に関わらず、亜鉛及び鉄をともに確実かつ簡便に沈殿・分離除去でした高純度のマンガン含有溶液を製造できること、また亜鉛除去工程において硫化剤添加の際にpH変位が+1以下の間だけ硫化剤を添加することにより、硫化水素ガス発生量を抑制しつつ亜鉛の除去が可能であることを知見した。 In this way, according to experiments (A2) and (B), both zinc and iron were reliably and easily precipitated, separated and removed by going through the zinc removal process and the iron removal process, regardless of the process order. A high-purity manganese-containing solution can be produced, and zinc can be removed while suppressing the amount of hydrogen sulfide gas generated by adding the sulfiding agent only while the pH change is +1 or less when adding the sulfiding agent in the zinc removal step. I have found that it is possible.

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、本発明の要旨は次のとおりである。 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)廃乾電池からマンガン乾電池及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及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、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施す加熱処理工程と、
前記加熱処理を施された前記粉粒体に、酸溶液又はさらに還元剤を混合して、前記粉粒体が含有するマンガン、亜鉛及び鉄を前記粉粒体から浸出させて、マンガンイオン、亜鉛イオン及び鉄イオンを含有する浸出液を得る酸浸出工程と、
前記酸浸出工程で得られた前記浸出液とそれ以外の浸出残渣とを分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離された前記浸出液から、前記亜鉛イオン及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、
をこの順に施し、
前記マンガン抽出工程が、
前記亜鉛イオンに硫化剤を作用させて前記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前記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、
を順不同に含み、
前記亜鉛分離工程で硫化剤添加後のpH変位が+1以下の間だけ硫化剤を作用させる、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。
(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;
a heat treatment step of subjecting the granular material obtained in the crushing and sieving step to a heat treatment in a non-oxidizing atmosphere;
The heat-treated powder is mixed with an acid solution or a reducing agent to leach manganese, zinc, and iron contained in the powder from the powder, thereby producing manganese ions and zinc. an acid leaching step to obtain a leachate containing ions and iron ions;
a solid-liquid separation step of separating the leaching solution obtained in the acid leaching step from other leaching residues;
a manganese extraction step of removing the zinc ions and iron ions from the leachate separated in the solid-liquid separation step to obtain a solution containing the manganese ions;
in this order,
The manganese extraction step is
a zinc removal step including a sulfide precipitation treatment step of reacting the zinc ions with a sulfiding agent to precipitate the zinc ions, and a zinc separation step of separating the obtained zinc-containing precipitates;
An iron removal step including an oxidation treatment step of oxidizing the iron ions to precipitate the iron ions, and an iron separation step of separating the obtained iron-containing precipitates;
in any order,
A method for recovering manganese contained in waste dry batteries, wherein the sulfiding agent is allowed to act only while the pH change after addition of the sulfiding agent is +1 or less in the zinc separation step.

(2)(1)において、前記マンガン抽出工程が、前記亜鉛除去工程、前記鉄除去工程の順に行われ、
前記亜鉛除去工程では、前記浸出液に硫化剤を作用させて前記浸出液中の亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理を施した後に、前記硫化物沈殿処理工程で得られた亜鉛含有沈殿物とマンガンイオン及び鉄イオンを含有する第1溶液とを固液分離し、
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1溶液を酸化させて前記第1溶液中の鉄イオンを沈殿させる酸化処理を施した後に、前記酸化処理工程で得られた鉄含有物とマンガンイオンを含有する第2溶液とを固液分離することを特徴とする、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。
(2) In (1), the manganese extraction step is performed in the order of the zinc removal step and the iron removal step,
In the zinc removal step, the leachate is subjected to a sulfide precipitation treatment for precipitating zinc ions in the leachate by acting a sulfiding agent, and then zinc-containing precipitates obtained in the sulfide precipitation treatment step and manganese ions are removed. and solid-liquid separation from the first solution containing iron ions,
In the iron-removing step, the first solution obtained in the zinc-removing step is oxidized to precipitate iron ions in the first solution. 1. A method for recovering manganese contained in waste dry batteries, characterized by solid-liquid separation of the substance and a second solution containing manganese ions.

(3)(2)において、前記硫化物沈殿処理工程において、前記浸出液をpHが2以上6以下であるように調整する、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (3) The method for recovering manganese contained in waste dry batteries according to (2), wherein in the sulfide precipitation treatment step, the pH of the leachate is adjusted to 2 or more and 6 or less.

(4)(2)又は(3)において、前記酸化処理工程において、前記マンガンイオン及び鉄イオンを含有する第1溶液に対して空気曝気を行う又はさらに前記第1溶液に対して酸化剤を添加し、かつ前記第1溶液をpHが3以上7以下であるように調整する、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (4) In (2) or (3), in the oxidation treatment step, the first solution containing manganese ions and iron ions is aerated with air, or an oxidizing agent is added to the first solution. and adjusting the pH of the first solution to be 3 or more and 7 or less.

(5)(1)において、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、前記浸出液を酸化させて前記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及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溶液に硫化剤を作用させて前記第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、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。
(5) In (1), 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, after performing an oxidation treatment step of oxidizing the leachate to precipitate iron ions in the leachate, the obtained iron-containing precipitate and a third solution containing manganese ions and zinc ions are separated. Applying the iron separation process to separate solid and liquid,
In the zinc removal step, the third solution obtained in the iron removal step is subjected to a sulfide precipitation treatment step of causing a sulfiding agent to act on the third solution to precipitate zinc ions in the third solution. A method for recovering manganese contained in waste dry batteries, comprising performing a zinc separation step of solid-liquid separation of contained precipitates and a fourth solution containing manganese ions.

(6)(5)において、前記硫化物沈殿処理工程において、前記マンガンイオン及び亜鉛イオンを含有する第3溶液をpHが2以上6以下であるように調整する、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (6) In (5), 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, and the manganese contained in the waste dry battery is removed. collection method.

(7)(5)又は(6)において、前記硫化物沈殿処理工程において、前記浸出液に対して空気曝気を行い、かつ前記浸出液をpHが3以上7以下であるように調整する、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (7) In (5) or (6), in the sulfide precipitation treatment step, the leachate is aerated with air and the pH of the leachate is adjusted to 3 or more and 7 or less. A method for recovering contained manganese.

(8)(1)から(7)のいずれかにおいて、前記加熱処理は、800℃以上1200℃以下の範囲の温度に加熱する処理であることを特徴とする、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (8) In any one of (1) to (7), the heat treatment is a treatment of heating to a temperature in the range of 800° C. or higher and 1200° C. or lower, and removes manganese contained in waste dry batteries. collection method.

(9)(1)から(8)のいずれかにおいて、前記加熱処理工程において、前記粉粒体に、さらに炭素材料が前記粉粒体の全量に対する質量比で、0.5以下の範囲で配合されることを特徴とする、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (9) In any one of (1) to (8), in the heat treatment step, a carbon material is added to the granules in a mass ratio of 0.5 or less with respect to the total amount of the granules. A method for recovering manganese contained in waste dry batteries, characterized in that

(10)(1)から(9)のいずれかにおいて、前記酸浸出工程における前記酸溶液が、質量%濃度1.4%以上45%以下の希硫酸又は質量%濃度1%以上14%以下の希塩酸であることを特徴とする、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (10) In any one of (1) to (9), the acid solution in the acid leaching step is dilute sulfuric acid with a mass% concentration of 1.4% or more and 45% or less or a mass% concentration of 1% or more and 14% or less. A method for recovering manganese contained in a waste dry battery, characterized in that the dilute hydrochloric acid is used.

(11)(1)から(10)のいずれかにおいて、前記酸浸出工程における前記粉粒体と前記酸浸出工程との固液比が50g/L以上であることを特徴とする、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (11) A waste dry battery according to any one of (1) to (10), characterized in that the solid-liquid ratio of the granules in the acid leaching process and the acid leaching process is 50 g/L or more. A method for recovering contained manganese.

(12)(1)から(11)のいずれかにおいて、前記酸浸出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及び硫酸鉄のいずれかであることを特徴とする、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (12) In any one of (1) to (11), the reducing agent in the acid leaching step is hydrogen peroxide, sodium sulfide, sodium bisulfite, sodium thiosulfate, or iron sulfate. A method for recovering manganese contained in waste dry batteries.

(13)(1)から(12)のいずれかにおいて、前記硫化物沈殿処理工程おいて使用する硫化剤が、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、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 (13) In any one of (1) to (12), the sulfiding agent used in the sulfide precipitation treatment step is any one of sodium hydrosulfide, sodium sulfide, and hydrogen sulfide. and a method for recovering manganese contained in waste dry batteries.

(14)廃乾電池からマンガン乾電池及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及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、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施す加熱装置と、
前記加熱装置で加熱処理された前記粉粒体に、酸溶液又はさらに還元剤を混合して、前記粉粒体が含有するマンガン、亜鉛及び鉄を前記粉粒体から浸出させて、マンガンイオン、亜鉛イオン及び鉄イオンを含有する浸出液を得る酸処理槽と、
前記酸処理槽で得られた前記浸出液と浸出残渣とを分離する固液分離装置と、
前記固液分離装置で分離された前記浸出液から、前記亜鉛イオン及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、
前記マンガン抽出装置群が、
前記亜鉛イオンに硫化剤を作用させて前記亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理槽と、硫化物沈殿処理槽のpH変位に応じて硫化剤処理量を制御する硫化剤添加装置と、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前記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、廃乾電池に含有されるマンガンの回収設備。
(14) 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;
a heating device for heat-treating the granular material obtained by the sieving device in a non-oxidizing atmosphere;
The powder heat-treated by the heating device is mixed with an acid solution or a reducing agent to leach manganese, zinc, and iron contained in the powder from the powder, thereby manganese ions, an acid treatment tank for obtaining a leachate containing zinc ions and iron ions;
a solid-liquid separator for separating the leachate obtained in the acid treatment tank from the leach residue;
a group of manganese extraction devices for removing the zinc ions and iron ions from the leachate separated by the solid-liquid separation device to obtain a solution containing the manganese ions;
in this order,
The manganese extraction device group
A sulfide precipitation treatment tank for causing a sulfide agent to act on the zinc ions to precipitate the zinc ions; a zinc removal device group including a zinc separation device for solid-liquid separation of the zinc-containing precipitate;
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 precipitates;
Equipment for recovering manganese contained in waste dry batteries, 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、亜鉛成分及び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、安価に回収することができ、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 zinc component and the iron component with high accuracy and ease, and manganese with a high purity that can be used as a raw material for secondary battery electrode materials. can be recovered at a high yield and at a low cost, and has a remarkable industrial effect.

図1は、特許文献1に示すマンガンの回収工程を説明するフローである。FIG. 1 is a flow for explaining the manganese recovery process shown in Patent Document 1. As shown in FIG. 図2は、本発明のマンガンの回収方法の工程を説明するフローである。FIG. 2 is a flow for explaining the steps of the manganese recovery method of the present invention. 図3は、本発明のマンガンの回収方法の一実施形態(手順A2)を説明するフローである。FIG. 3 is a flow explaining one embodiment (procedure A2) of the manganese recovery method of the present invention. 図4は、本発明のマンガンの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。FIG. 4 is a flow for explaining another embodiment (procedure B) of the manganese recovery method of the present invention. 図5は、pH制御用のアルカリ薬剤と硫化剤のpH上昇速度の違いを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the difference in pH increase rate between an alkaline agent for pH control and a sulfiding agent. 図6は、加熱処理工程における、粉粒体からの亜鉛除去率に及ぼす、還元剤としての黒鉛配合比率の影響を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the effect of the blending ratio of graphite as a reducing agent on the rate of zinc removal from the powder in the heat treatment step. 図7は、酸浸出工程における、加熱処理を施した粉粒体から浸出液へのマンガン浸出率に及ぼす、還元剤としてのH添加量の影響を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the effect of the amount of H 2 O 2 added as a reducing agent on the rate of manganese leaching from the heat-treated granules into the leaching solution in the acid leaching step. 図8は、加熱処理工程後の粉粒体のX線回折パターンである。FIG. 8 is an X-ray diffraction pattern of the granular material after the heat treatment process. 図9Aは、図3のフローに従った硫化物沈殿処理工程における、亜鉛、鉄及びマンガンの沈殿除去に及ぼす硫化剤添加量(NaHS:1当量)及びpH条件の影響を示すグラフである。FIG. 9A is a graph showing the effect of the amount of sulfide added (NaHS: 1 equivalent) and the pH condition on the precipitation removal of zinc, iron and manganese in the sulfide precipitation treatment process according to the flow of FIG. 図9Bは、図3のフローに従った硫化物沈殿処理工程における、亜鉛、鉄及びマンガンの沈殿除去に及ぼす硫化剤添加量(NaHS:2当量)及びpH条件の影響を示すグラフである。FIG. 9B is a graph showing the effects of the amount of sulfide added (NaHS: 2 equivalents) and the pH condition on the precipitation removal of zinc, iron and manganese in the sulfide precipitation treatment process according to the flow of FIG. 図9Cは、図3のフローに従った硫化物沈殿処理工程における、亜鉛、鉄及びマンガンの沈殿除去に及ぼす硫化剤添加量(NaHS:3当量)及びpH条件の影響を示すグラフである。FIG. 9C is a graph showing the effects of the amount of sulfide added (NaHS: 3 equivalents) and the pH condition on the precipitation removal of zinc, iron and manganese in the sulfide precipitation treatment process according to the flow of FIG. 図10は、硫化剤添加量とpH、硫化水素ガス濃度の相関を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the correlation between the added amount of sulfiding agent, pH, and hydrogen sulfide gas concentration. 図11は、図4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. 11 is a graph showing the effect of pH on iron precipitation removal in the oxidation treatment process according to the flow of FIG. 図12は、本発明のマンガンの回収設備の一実施形態(構成A2)を説明する模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an embodiment (configuration A2) of the manganese recovery facility of the present invention. 図13は、本発明のマンガンの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. 13 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、廃乾電池に共に含まれる亜鉛成分及び鉄成分と分離し、高純度のマンガン含有溶液として高い歩留で回収する、マンガンの回収方法及び回収設備である。以下、本発明の実施形態が図を参照しながら具体的に説明される。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 intended for waste dry batteries, and the manganese component, which is a valuable component contained in waste dry batteries, is separated from the zinc and iron components contained together in the waste dry batteries, and is recovered as a high-purity manganese-containing solution at a high yield. Manganese recovery method and recovery equipment. 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.

(マンガンの回収方法)
本発明のマンガンの回収方法は、図2に示すように、選別工程、破砕・篩い分け工程、加熱処理工程、酸浸出工程、固液分離工程及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及び鉄除去工程を順不同で含む。本発明のマンガンの回収方法は、亜鉛除去工程と鉄除去工程の順番に応じて、図3に示すフローに従ってよいし、図4に示すフローに従ってよい。
(Method for recovering manganese)
As shown in FIG. 2, the manganese recovery method of the present invention has, in order, a selection step, a crushing/sieving step, a heat treatment step, an acid leaching step, a solid-liquid separation step, and a manganese extraction step. Also, the manganese extraction process includes a predetermined zinc removal process and an iron removal process in random order. The manganese recovery method of the present invention may follow the flow shown in FIG. 3 or the flow shown in FIG. 4 depending on the order of the zinc removal step and the iron removal step.

本発明の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、高い歩留で容易に回収可能である。本発明の回収方法は、後述するマンガンの回収設備を用いて好適に実施することができる。 By following the predetermined steps in the recovery method of the present invention, components other than manganese contained in the waste dry battery can be removed in order reliably and easily. As a result, according to the recovery method of the present invention, the manganese component can be easily recovered from waste dry batteries with high purity and high yield so that it can be used as a raw material for secondary battery electrode materials. . The 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、マンガン乾電池及びアルカリマンガン乾電池の一方又は両方(マンガン乾電池及び/又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が選別されてよく、アルカリマンガン乾電池のみが選別されてよく、マンガン乾電池及びアルカリマンガン乾電池の両方が選別されてよい。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 screened, only alkaline manganese dry batteries may be screened, or both manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries may be screened. 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及び/又はアルカリマンガン乾電池の破砕処理が行われる。破砕の目的は、選別工程で選別したマンガン乾電池及び/又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。破砕処理によって破砕処理物が得られる。
(Crushing/sieving process)
Next, the manganese dry batteries and/or alkaline manganese dry batteries sorted in the sorting step 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. A crushed product is obtained by the crushing treatment.

これらの廃乾電池を破砕すると、包装材(鉄、プラスチック及び紙等)、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、箔状又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)、Mn(OH)、ZnOなどの化合物及び各種電解液は、箔状・片状の固形物よりも更に細かい粉粒体となる。 When these waste dry batteries are crushed, packaging materials (iron, plastic, paper, etc.), zinc cans, which are the negative electrode material of manganese dry batteries, and brass rods, which are current collectors of alkaline manganese dry batteries, are turned into foil-like or flake-like solids. becomes. On the other hand, manganese dioxide as a positive electrode material, carbon rods as current collectors for manganese dry batteries, zinc powder as negative electrode materials 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。 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.

上記した破砕物の篩い分け(箔状又は片状の固形物と、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。 The mesh size of the sieve used for sieving the crushed material (sieving between foil-like or flake-like solids and powder) is preferably about 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。 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 particles containing carbon as well as manganese and zinc are mainly removed. body can be obtained efficiently.

このように、破砕・篩い分け工程を経て得られた粉粒体は、マンガン乾電池及び/又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、塩化亜鉛又は塩化アンモン、苛性カリ、更には、放電によって生成したMnO(OH)、Zn(OH)、Mn(OH)、ZnOなどが混合した粉粒体である。ここで、通常、この粉粒体には、鉄成分が不可避的に混入する。 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 It is a granular material in which MnO(OH), Zn(OH) 2 , Mn(OH) 2 , ZnO, and the like generated by discharge are mixed. Here, usually, an iron component is inevitably mixed in the powder.

(加熱処理工程)
破砕・篩い分け工程を経て得られた粉粒体に、加熱処理工程として、不活性雰囲気中又は還元性雰囲気中などの非酸化性雰囲気中で加熱処理が施される。粉粒体中の亜鉛(Zn)は主としてZnOとして存在しており、加熱処理を施すことにより、粉粒体中の黒鉛とZnOとが反応し、ZnOから亜鉛(Zn)へと還元される。加熱処理を酸化性雰囲気中で行うと、粉粒体中の黒鉛又は還元剤として混合した黒鉛の一部が、ZnOではなく、雰囲気中の酸素と反応して燃焼するため、ZnOから亜鉛への還元反応が阻害され、粉粒体からの亜鉛の除去率が低下する。このため、加熱処理は非酸化性雰囲気中で行うこととし、例えば不活性雰囲気中で行ってよく、例えば還元性雰囲気中で行ってよい。
(Heat treatment step)
As a heat treatment step, the granules obtained through the crushing and sieving steps are subjected to heat treatment in a non-oxidizing atmosphere such as an inert atmosphere or a reducing atmosphere. Zinc (Zn) in the granules mainly exists as ZnO, and by heat treatment, graphite in the granules reacts with ZnO, and ZnO is reduced to zinc (Zn). When the heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, part of the graphite in the powder or the graphite mixed as a reducing agent reacts with oxygen in the atmosphere instead of ZnO and burns. The reduction reaction is inhibited, and the removal rate of zinc from the powder particles is lowered. Therefore, the heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere, for example, in an inert atmosphere, for example, in a reducing atmosphere.

加熱処理は、粉粒体を800℃以上に加熱することが好ましく、850℃以上に加熱することがより好ましく、900℃以上に加熱することが更に好ましく、1200℃以下に加熱することが好ましく、800℃以上1200℃以下の範囲の温度に加熱することが好ましい。加熱処理の温度が800℃以上であれば、実質的に亜鉛の揮発が始まり、亜鉛蒸気となって粉粒体から除去される。一方、加熱処理の温度が1200℃を超えると、使用できる加熱炉が限定される。このような観点から、加熱処理は上記好適範囲の温度に加熱する処理とすることが好ましい。 In the heat treatment, the powder is preferably heated to 800°C or higher, more preferably 850°C or higher, even more preferably 900°C or higher, and preferably 1200°C or lower. Heating to a temperature in the range of 800° C. or higher and 1200° C. or lower is preferable. If the temperature of the heat treatment is 800° C. or higher, the volatilization of zinc is substantially started, and the zinc vapor is removed from the granules. On the other hand, if the heat treatment temperature exceeds 1200° C., the usable heating furnace is limited. From such a point of view, the heat treatment is preferably performed at a temperature within the above preferred range.

また、加熱処理においては、粉粒体中の黒鉛のみでZnOから亜鉛への還元反応を生じさせることができる。しかし、亜鉛の還元反応の効率を高めるためには、粉粒体に、還元剤として非金属系の、黒鉛等の炭素材料を配合することが好ましい。炭素材料を配合する場合には、炭素材料を粉粒体の全量に対する質量比(炭素材料配合比率=炭素材料/粉粒体)で、0.5以下、より好ましくは0.01~0.5の範囲で調整して配合することが好ましく、0.1程度で配合することが更に好ましい。炭素材料のかさ密度が粉粒体に比して小さいため、炭素材料配合比率で0.5を超える多量の炭素材料を配合すると、大型の加熱設備を必要とし、経済的に不利となるからである。 In addition, in the heat treatment, only the graphite in the powder can cause a reduction reaction from ZnO to zinc. However, in order to increase the efficiency of the zinc reduction reaction, it is preferable to add a non-metallic carbon material such as graphite as a reducing agent to the granules. When a carbon material is blended, the mass ratio of the carbon material to the total amount of powder (carbon material blending ratio = carbon material/granule) is 0.5 or less, more preferably 0.01 to 0.5. is preferably adjusted within the range of , more preferably about 0.1. Since the bulk density of the carbon material is smaller than that of the powder, if a large amount of the carbon material is blended at a carbon material blending ratio exceeding 0.5, large-sized heating equipment is required, which is economically disadvantageous. be.

ここで、金属系の還元剤を使用すると、未反応の還元剤が後続の工程で使用する酸で溶解し、マンガン含有溶液の品位を低下させるおそれがある。そのため、使用する還元剤は非金属系の炭素材料とすることが好ましい。 Here, if a metal-based reducing agent is used, the unreacted reducing agent may be dissolved by the acid used in the subsequent steps, deteriorating the quality of the manganese-containing solution. Therefore, the reducing agent to be used is preferably a non-metallic carbon material.

(酸浸出工程)
酸浸出工程では、破砕・篩い分け工程で得られた粉粒体に酸溶液及び還元剤を混合し、粉粒体に酸浸出工程を施す。この酸浸出工程により、粉粒体から、主にマンガン成分、亜鉛成分、さらに鉄成分が酸溶液に浸出された浸出液が得られる。ここで、炭素成分は固体状態の浸出残渣として残存する。
(Acid leaching process)
In the acid leaching step, the granules obtained in the crushing and sieving step are mixed with an acid solution and a reducing agent, and the granules are subjected to the acid leaching step. Through this acid leaching step, a leaching solution is obtained in which mainly the manganese component, the zinc component, and the iron component are leached from the granules into the acid solution. Here, the carbon component remains as a solid-state leaching residue.

酸溶液に使用する酸は、一般的な酸で良く、硫酸、硝酸、塩酸又はその他の酸を用いることができる。価格及び目的に応じて適宜選択できるが、コスト及び調達の容易さ等を考慮すると、酸溶液として硫酸又は塩酸を用いるのが好ましい。 The acid used for the acid solution may be a common acid, and sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid or other acids can 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.

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。 When sulfuric acid is used, it is preferable to use dilute sulfuric acid having 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 more, more preferably 2% or more, still more preferably 5% or more, preferably 45% or less, more preferably 30% or less, and further preferably 25% or less. preferable. 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.

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。 When hydrochloric acid is used, it is preferable to use dilute hydrochloric acid having a hydrochloric acid concentration of 1% or more and 14% or less by mass %. More specifically, the hydrochloric acid concentration is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, preferably 14% or less, and more preferably 8% or less. Hydrochloric acid is more preferably dilute hydrochloric acid with a concentration of 2% or more and 8% or less.

使用する硫酸又は塩酸は、市販されているものであればいずれも使用できるが、工業用又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酸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 multiplying the mass of the acid in the acid solution by the mass of the entire acid solution and multiplying the result by 100.

ここで、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。 Here, regardless of which acid solution is used, the acid concentration required for leaching the zinc component depends on the solid-liquid ratio of the powder and the acid solution, the amount of the powder and the content of zinc in the powder. , 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.

本発明の酸浸出工程においては、加熱処理工程を経た粉粒体に、酸溶液又はさらに還元剤を混合する。酸のみで十分に浸出しない場合に、必要に応じて還元剤をさらに添加して、粉粒体に含まれるマンガン成分をほぼ完全に浸出させることができる。加熱処理工程を経た粉粒体に含まれるマンガンの形態としては、大半がMnOであるが、少量のMnO、Mn、Mnなどが含まれることもある。このうち、酸のみで溶解するのはMnOとMnの一部のみである。マンガンが酸に溶解するのは、2価の価数をとる場合で、3価、4価などの価数をとるマンガンを酸で溶解するためには、2価の価数をとるように、還元する必要がある。したがって、還元のための電子を供給する物質として還元剤が必要となる。ここで、還元剤の添加量は特に限定されないが、粉粒体に含まれるマンガンの形態に依存するため、酸溶液に対して1~500g/L程度あれば十分である。 In the acid leaching step of the present invention, the powder that has undergone the heat treatment step is mixed with an acid solution or a reducing agent. If the acid alone is not enough to leach out, a reducing agent may be further added as necessary to almost completely leach out the manganese component contained in the granules. The form of manganese contained in the powder that has undergone the heat treatment process is mostly MnO, but may contain a small amount of MnO 2 , Mn 2 O 3 , Mn 3 O 4 and the like. Of these, only MnO and a part of Mn 3 O 4 are dissolved by acid alone. Manganese dissolves in acid when it has a valence of two. need to be redeemed. Therefore, a reducing agent is required as a substance that supplies electrons for reduction. Here, the amount of the reducing agent to be added is not particularly limited, but it depends on the form of manganese contained in the granules, so about 1 to 500 g/L of the acid solution is sufficient.

還元剤としては、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H、硫化ナトリウムNaS・9HO、亜硫酸水素ナトリウムNaHSO、チオ硫酸ナトリウムNa、硫酸鉄FeSO・7HOが例示できる。ここで、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。このような観点から、還元剤は過酸化水素Hとすることが好ましい。 Any of various commonly used reducing agents can be used as the reducing agent. Examples of reducing agents include hydrogen peroxide H2O2 , sodium sulfide Na2S.9H2O , sodium hydrogen sulfite NaHSO3 , sodium thiosulfate Na2S2O3 , and iron sulfate FeSO4.7H2O . . Here, the 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 preferably hydrogen peroxide H 2 O 2 .

ここで、粉粒体に含まれる亜鉛成分については、還元剤の有無に関わらず酸の濃度を上昇していけば、ほぼ全量が溶解(浸出)する。 Here, almost all of the zinc component contained in the granules is dissolved (leached out) by increasing the concentration of the acid regardless of the presence or absence of the reducing agent.

また、酸浸出処理の効率化を図る観点からは、酸浸出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))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、酸浸出処理の処理温度(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、加温を行ってよい。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。酸浸出処理の処理時間は、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 leaching treatment, the solid-liquid ratio (granules (g)/acid solution (L)) between the powder and the acid solution in the acid leaching step is set to 50 g/L or more. is preferred. On the other hand, if the solid-liquid ratio exceeds 800 g/L, there is a possibility that the viscosity will rise and handling problems will occur, or that the yield during the solid-liquid separation step will deteriorate. Therefore, the solid-liquid ratio is preferably 800 g/L or less. In addition, a sufficient effect can be obtained even at room temperature (about 15 to 25° C.) as the processing temperature (ambient temperature, acid solution temperature, etc.) of the acid leaching treatment, but heating may be performed. 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 treatment time of the acid leaching treatment is preferably 5 minutes or longer, and preferably 6 hours or shorter.

(固液分離工程)
固液分離工程では、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。分離された浸出液は、マンガンイオン、亜鉛イオン及び鉄イオンを含有する。一方、分離された固体の浸出残渣は、主として炭素が残留した結果である。これにより、粉粒体に含まれていたマンガン成分、亜鉛成分及び鉄成分と、炭素とを分離することができる。
(Solid-liquid separation step)
In the solid-liquid separation step, the leaching solution obtained in the acid leaching step and the leaching residue are subjected to solid-liquid separation. The separated leachate contains manganese ions, zinc ions and iron ions. On the other hand, the separated solid leach residue is primarily the result of residual carbon. Thereby, the manganese component, the zinc component and the iron component contained in the powder can be separated from the carbon.

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。 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)
本発明では、固液分離工程で分離された浸出液から、亜鉛イオン及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及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、亜鉛イオンに硫化剤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。
(Manganese extraction process)
In the present invention, it is necessary to perform a manganese extraction step in which zinc ions and iron ions are removed from the leachate separated in the solid-liquid separation step to obtain a highly pure solution containing manganese ions (manganese-containing solution). . Specifically, the manganese extraction step includes a predetermined 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 a sulfiding agent 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.

このように、マンガン抽出工程において、亜鉛イオン及び鉄イオンをそれぞれ選択的に沈殿させて、浸出液から亜鉛イオン及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かつ高歩留で簡便に回収することができる。 Thus, 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 leachate. Moreover, it can be easily recovered with a high yield.

マンガン抽出工程では、亜鉛イオンを優先的に沈殿除去する亜鉛除去工程を先に行ってよいし(手順A2)、鉄イオンを優先的に沈殿除去する鉄除去工程を先に行ってよい(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。 In the manganese extraction step, a zinc removal step for preferentially precipitating and removing zinc ions may be performed first (procedure A2), or an iron removal step for preferentially precipitating and removing iron ions 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).

手順A2では、まず、浸出液から、亜鉛含有沈澱物と、マンガンイオン及び鉄イオンを含有する第1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、浸出液から、鉄含有沈殿物と、マンガンイオン及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A2及び手順Bの詳細が説明される。 In procedure A2, first, a mixture of zinc-containing precipitate and a first solution containing manganese ions and iron ions is obtained from the leachate and then separated. 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 leachate, and then these are separated. The details of procedure A2 and procedure B will be described below.

(亜鉛除去工程(手順A2))
手順(A2)における亜鉛除去工程では、固液分離された浸出液に、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、浸出液に硫化剤を作用させ、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、浸出液から除去可能にする。この処理により、浸出液から、マンガンイオン及び鉄イオンを含有する第1溶液と亜鉛含有沈殿物との混合物が得られる。
(Zinc removal step (procedure A2))
In the zinc removal step in procedure (A2), the leachate that has undergone solid-liquid separation is first subjected to a sulfide precipitation treatment step. In this sulfide precipitation treatment step, a sulfiding agent is allowed to act on the leachate to precipitate zinc ions, which mainly remain among the ions contained in the leachate, as zinc sulfide, making it removable from the leachate. This treatment yields a mixture of a first solution containing manganese ions and iron ions and a zinc-containing precipitate from the leachate.

固液分離工程で分離された浸出液には、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、浸出液に硫化剤を作用すると、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は下記に示されるとおりである。
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)
The leachate separated in the solid-liquid separation step contains manganese ions, iron ions, and residual zinc ions. It reacts with 2- to form sulfide and precipitate. The susceptibility to precipitation of this sulfide depends on the solubility product KSP . The solubility products for manganese, zinc and iron sulfides are shown below.
MnS:K SP =2.5×10 −10
ZnS:K SP =1.6×10 −24
FeS:K SP =6.3×10 −18
(Lange, N.A.: Lange's Handbook of Chemistry. Third 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、鉄のイオンを含む浸出液に硫化剤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、浸出液のpHを調整することにより、浸出液中の亜鉛イオン濃度を分析限界(0.1mg/L)未満に簡便に低減することができる。 Since the smaller the value of the solubility product KSP , the easier it is to form sulfides, zinc (Zn) is the easiest to form sulfides among manganese, zinc, and iron. Therefore, when a leachate containing ions of manganese, zinc and iron is treated with a sulfiding agent, zinc (Zn) can be selectively precipitated as sulfide. By adjusting the concentration of sulfide ions and the pH of the leachate, the zinc ion concentration in the leachate can be easily reduced below the analytical limit (0.1 mg/L).

ここで、上述のとおり、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、マンガンの共沈を促進して最終的なマンガンの歩留を低めやすい。また、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・酸化剤処理工程において、あらかじめ粉粒体中の大部分の亜鉛成分を取り除きつつマンガン成分を留めているため、マンガンの共沈を良好に回避して最終的なマンガンの歩留を高めることができる。また、亜鉛含有沈殿物の量及び質を制御でき、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。 Here, as described above, if the leachate contains a large amount of zinc ions, a large amount of fine zinc-containing precipitates are generated by the sulfide precipitation treatment process, so coprecipitation of manganese is promoted and the final Manganese yield tends to be low. In addition, the filter cloth and the like are likely to clog during the subsequent solid-liquid separation, making the zinc separation step difficult. However, in the present invention, in the acid/oxidizing agent treatment step prior to the sulfide precipitation treatment step, most of the zinc component in the powder is removed in advance while the manganese component is retained. can be avoided to increase the final manganese yield. In addition, the amount and quality of the zinc-containing precipitate can be controlled, and the zinc separation step described below can be performed simply and efficiently.

作用させる硫化剤としては、水硫化ナトリウムNaHS、硫化ナトリウムNaS、硫化水素HSが好適に例示できる。ここで、硫化水素はガスなので、曝気する必要がある。したがって、作用させる硫化剤としては、水硫化ナトリウム及び硫化ナトリウムがより好ましい。 Suitable sulfiding agents include sodium hydrosulfide NaHS, sodium sulfide NaS, and hydrogen sulfide H2S . Here, since hydrogen sulfide is a gas, it needs to be aerated. Therefore, sodium hydrosulfide and sodium sulfide are more preferable as the sulfiding agent to act.

作用させる硫化剤は、硫化剤添加後のpH変位が+1以下、より好ましくは+0.5以下の間だけ添加を行う。ここで、pH変位は、(pH変位)=(硫化剤添加後のpH)-(硫化剤添加前のpH)で定義される。pH変位が+1以下の間だけ硫化剤を添加することにより、亜鉛イオンをより良好に沈殿させつつ、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、作用させる硫化剤量が過剰となって硫化水素ガスが多量に発生することを防止できる。 The sulfurizing agent to act is added only while the pH change after addition of the sulfurizing agent is +1 or less, more preferably +0.5 or less. Here, pH variation is defined as (pH variation)=(pH after addition of sulfurizing agent)−(pH before addition of sulfurizing agent). By adding the sulfiding agent only while the pH change is +1 or less, it is easier to suppress unintended precipitation of manganese ions while precipitating zinc ions better, and the amount of the sulfiding agent acting is excessive, resulting in sulfidation. It is possible to prevent generation of a large amount of hydrogen gas.

また、硫化剤を作用させる際の浸出液の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。この観点から、硫化物沈殿処理工程における浸出液の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。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 leachate when the sulfiding agent is applied is too low, such as less than 2, the precipitation of zinc tends to be insufficient. The reduction is remarkable, the manganese loss progresses, and the manganese yield tends to decrease. From this point of view, the pH of the leachate in the sulfide precipitation treatment step is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, preferably 6 or less, more preferably 5 or less, and even more preferably less than 5. The pH of the leachate is preferably pH 2 or more and 6 or less, more preferably pH 2 or more and 5 or less, still more preferably pH 3 or more and 5 or less, and still more preferably pH 3 or more and less than 5.

続いて、手順(A2)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1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。 Subsequently, in the zinc removal step in procedure (A2), the mixture obtained in the sulfide precipitation treatment step is separated into the first solution and the zinc-containing precipitate to remove the zinc component.

より具体的には、硫化物沈殿処理工程で得られた、マンガンイオン及び鉄イオンを含有する第1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、マンガンイオン及び鉄イオンを含む第1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、マンガンの共沈が生じたり、亜鉛分離時にろ布の目詰まり等のトラブルが起きたりしやすいところ、本発明では、酸・酸化剤処理工程において、あらかじめ粉粒体中の大部分の亜鉛成分を取り除きつつマンガン成分を留めているため、マンガンの共沈を良好に回避して最終的なマンガンの歩留を高めることができる。また、亜鉛含有沈殿物の量及び微細化を抑制し、亜鉛分離工程を簡便かつ効率的に行うことができる。 More specifically, the first solution containing manganese ions and iron ions, which is obtained in the sulfide precipitation treatment step, is separated from the zinc-containing precipitate, which mainly consists of the remaining zinc sulfide. Thereby, the zinc component can be easily separated from the mixture after the sulfide precipitation treatment step, and the first 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 produced is large or fine, coprecipitation of manganese is likely to occur, and troubles such as clogging of the filter cloth during zinc separation are likely to occur. In , since most of the zinc component in the granules is removed in advance while the manganese component is retained, coprecipitation of manganese can be satisfactorily avoided and the final yield of manganese can be increased. In addition, the amount and refinement of zinc-containing precipitates can be suppressed, and the zinc separation step can be performed simply and efficiently.

ここで、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(A2)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。 Here, in the sulfide precipitation treatment described above, part of the iron (Fe) component 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 (A2), 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A2))
手順(A2)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(A2)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及び鉄イオンを含有する第1溶液に酸化処理工程を施し、第1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1溶液からは、マンガンイオンを高純度に含有する第2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 A2))
In procedure (A2), following the zinc removal step described above, an iron removal step is performed. In the iron removal step in procedure (A2), first, the first solution containing manganese ions and iron ions obtained in the previous zinc removal step is subjected to an oxidation treatment step to convert iron ions in the first solution into iron-containing precipitates. As a substance, the iron component can be separated and removed. By this treatment, a mixture of a second solution (manganese-containing solution) containing highly pure manganese ions and an iron-containing precipitate is obtained from the first solution.

酸化処理方法としては、第1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1溶液に、実用的な条件で空気曝気を施すと、第1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剤が、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。ここで、空気曝気を続ければ、硫化剤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), which will be described later, including the suitable pH of the first solution. Here, if the first solution obtained through the sulfide precipitation treatment step is subjected to air aeration under practical conditions, the iron component in the first solution may not be completely separated and removed. This is because the sulfiding agent 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. Here, if air aeration is continued, the sulfiding agent 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 higher. Suitable oxidizing agents include hydrogen peroxide and potassium permanganate.

ここで、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1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1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。 Here, 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 first solution generated in the sulfide precipitation treatment step in the previous stage, is diffused into the air, and the first 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(A2)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2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2溶液)を回収することができる。 Then, in the iron removal step in procedure (A2), the mixture obtained in the oxidation treatment step described above is separated into the second solution and the iron-containing precipitate to remove the iron component. Thus, a highly pure manganese-containing solution (second solution) can be recovered.

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。 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浸出液に、まず酸化処理を施す。この酸化処理では、浸出液を酸化させて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、まず鉄成分を浸出液から除去可能にする。この処理により、浸出液から、マンガンイオン及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 leachate obtained in the solid-liquid separation step is first subjected to an oxidation treatment. In this oxidation treatment, the leachate is oxidized to precipitate iron ions among the ions contained in the leachate as iron-containing precipitates, so that the iron component can be removed from the leachate first. This treatment yields a mixture of a third solution containing manganese and zinc ions and an iron-containing precipitate from the 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。ここで、仕上げ酸化として、酸化剤を添加する処理が付加されてよい。 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. The conditions for air aeration are normal practical conditions (blowing amount: (0.1 to 1 times the amount of leachate)/minute, aeration time: 15 to 60 minutes). It is preferable from an economic point of view. Here, a process of adding an oxidizing agent may be added as the finishing oxidation.

ここで、酸化処理は、pH調整剤を用いて、浸出液のpHを調整して行うことが好ましい。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、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、浸出液は、pH3~7の範囲に調整することが好ましい。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、マンガンの沈殿を抑制しつつ、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高歩留で得ることができる。 Here, the oxidation treatment is preferably carried out by adjusting the pH of the leachate using a pH adjuster. If the pH of the leachate is too low, such as less than 3, it is difficult for the iron component to precipitate. On the other hand, if the pH of the leachate exceeds 7 and is too high, the manganese component tends to precipitate at the same time. Therefore, it is preferable to adjust the pH of the leachate to a range of 3-7. The 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 precipitation of manganese can be suppressed, and the iron component can be precipitated, separated and removed from the leachate, and a high-purity manganese-containing solution containing few impurities can be obtained at a high yield.

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、マンガンイオン及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、マンガン成分及び亜鉛成分を含む第3溶液を得ることができる。 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.

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。 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溶液に硫化剤を作用させ、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 a sulfiding agent to precipitate mainly zinc ions among the ions in the third solution as zinc sulfide. Allowing 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、マンガンイオン及び残留する亜鉛イオンが含まれており、第3溶液に硫化剤を作用すると、上述した手順(A2)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、添加する硫化剤の量、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。 The third solution separated in the previous iron removal step contains manganese ions and residual zinc ions, and when a sulfiding agent is applied to the third solution, the sulfide precipitation treatment step of the procedure (A2) described above Zinc components are selectively precipitated as sulfides following a similar mechanism. Then, by adjusting the amount of sulfiding agent to be 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). be able to.

硫化剤の種類及び第3溶液の好適なpHは、上述した手順(A2)の硫化物沈殿処理における好適な硫化剤の種類及び浸出液のpHに従えばよい。第3溶液のpHは、特にpH:4が好ましい。 The type of sulfiding agent and the suitable pH of the third solution may follow the suitable type of sulfiding agent and the pH of the leachate in the sulfide precipitation treatment of procedure (A2) described above. The pH of the third solution is particularly preferably pH:4.

作用させる硫化剤は、硫化剤添加後のpH変位が+1以下、より好ましくは+0.5以下の間だけ添加を行う。ここで、pH変位は、(pH変位)=(硫化剤添加後のpH)-(硫化剤添加前のpH)で定義される。pH変位が+1以下の間だけ硫化剤を添加することにより、亜鉛イオンをより良好に沈殿させつつ、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、作用させる硫化剤量が過剰となって硫化水素ガスが多量に発生することを防止できる。 The sulfurizing agent to act is added only while the pH change after addition of the sulfurizing agent is +1 or less, more preferably +0.5 or less. Here, pH variation is defined as (pH variation)=(pH after addition of sulfurizing agent)−(pH before addition of sulfurizing agent). By adding the sulfiding agent only while the pH change is +1 or less, it is easier to suppress unintended precipitation of manganese ions while precipitating zinc ions better, and the amount of the sulfiding agent acting is excessive, resulting in sulfidation. It is possible to prevent generation of a large amount of hydrogen gas.

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、しかも高歩留で回収することができる。 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 is also removed, and a highly pure solution containing only the manganese component can be easily recovered with a high yield.

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、マンガンの共沈を促進して最終的なマンガンの歩留を低めやすい。また、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・酸化剤処理工程において、あらかじめ粉粒体中の大部分の亜鉛成分を取り除きつつマンガン成分を留めているため、マンガンの共沈を良好に回避して最終的なマンガンの歩留を高めることができる。また、亜鉛含有沈殿物の量及び質を制御でき、亜鉛分離工程を簡便かつ効率的に行うことができる。 As described above, when the third solution contains a large amount of zinc ions, the sulfide precipitation treatment step produces a large amount of fine zinc-containing precipitates, which promotes co-precipitation of manganese, resulting in the final manganese It is easy to lower the yield of In addition, the filter cloth and the like are likely to clog during the subsequent solid-liquid separation, making the zinc separation step difficult. However, in the present invention, in the acid/oxidizing agent treatment step prior to the sulfide precipitation treatment step, most of the zinc component in the powder is removed in advance while the manganese component is retained. can be avoided to increase the final manganese yield. In addition, the amount and quality of the zinc-containing precipitate can be controlled, and the zinc separation step can be performed simply and efficiently.

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。 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、亜鉛成分及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。 By sequentially going through each of 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, and the zinc and iron components are reduced to below the analysis limit. It can be recovered as a pure manganese-containing solution with a high yield.

ここで、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よい。 Here, the obtained manganese-containing solution may be used for various purposes as 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.

(マンガンの回収設備)
次に、本発明のマンガンの回収設備が説明される。本発明の回収設備は、選別装置、破砕装置、篩い分け装置、加熱処理装置、酸処理槽、固液分離装置及びマンガン抽出装置群を順に備え、本発明のマンガンの回収方法と同様の特徴及び効果を有する。また、マンガン抽出装置群は、所定の亜鉛除去装置群及び鉄除去装置群を順不同で含む。
(manganese recovery facility)
Next, the manganese recovery equipment of the present invention will be explained. The recovery equipment of the present invention includes a sorting device, a crushing device, a sieving device, a heat treatment device, an acid treatment tank, a solid-liquid separation device and a group of manganese extraction devices in this order, and has the same features and characteristics as the manganese recovery method of the present invention. have an effect. 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.

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。 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A2)
本発明の回収設備の一態様として、図12は、上述の手順(A2)を好適に実施可能な構成(A2)を示す。図12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、加熱処理装置100と、酸処理槽30と、固液分離装置40と、硫化物沈殿処理槽50と、pH計器60と、亜鉛分離装置70と、酸化処理槽80と、鉄分離装置90と、マンガン含有溶液回収槽140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50とpH計器60と亜鉛分離装置70が亜鉛除去装置群を構成し、酸化処理槽80及び鉄分離装置90が鉄除去装置群を構成する。また、亜鉛除去装置群及び鉄除去装置群はマンガン抽出装置群を構成する。
(Configuration A2)
As one aspect of the recovery facility of the present invention, FIG. 12 shows a configuration (A2) that can preferably implement the above-described procedure (A2). As schematically shown in FIG. 12, the recovery equipment includes a sorting device 10, a crushing device 20a, a sieving device 20b, a heat treatment device 100, an acid treatment tank 30, a solid-liquid separation device 40, and a sulfurizing device. A precipitation treatment tank 50, a pH meter 60, a zinc separation device 70, an oxidation treatment tank 80, an iron separation device 90, and a manganese-containing solution recovery tank 140 are provided in this order from upstream to downstream. can be done. Here, the sulfide precipitation treatment tank 50, the pH meter 60, and the zinc separator 70 constitute a zinc removal apparatus group, and the oxidation treatment tank 80 and the iron separation apparatus 90 constitute an iron removal apparatus group. Also, 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及びアルカリマンガン乾電池の一方又は両方を選別する。選別装置の種類は特に限定せず、形状又は放射線等を利用して分別する装置が好適に例示できる。ここで、廃乾電池の選別は手選別としてよい。 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. Here, sorting of waste dry batteries may be done manually.

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。 As the crushing device 20a, any ordinary crusher can be applied, but a twin-shaft rotary crusher is preferable.

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、マンガンの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 sieving device 20b is preferably provided 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 1 mm or more, preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less, and still more preferably 3 mm or less, for the same reason as described above for the manganese recovery method.

加熱処理装置100は、破砕装置20a及び篩い分け装置20bを経て得られた粉粒体に、不活性雰囲気又は還元性雰囲気の非酸化性雰囲気中で、設定した温度に加熱する加熱処理を施せる装置であればよい。加熱処理装置100の構造は特に限定されない。ここで、加熱装置がバッチ式であれば、通常の雰囲気調整が可能な加熱炉が好適である。また、加熱装置が連続式であれば、設定した温度に加熱でき雰囲気調整が可能なロータリーキルン等が好適である。ここで、ここでいう雰囲気調整には、亜鉛蒸気を含む排気ガスの捕集手段を備えることも含む。 The heat treatment device 100 is a device that heats the granular material obtained through the crushing device 20a and the sieving device 20b to a set temperature in a non-oxidizing atmosphere such as an inert atmosphere or a reducing atmosphere. If it is The structure of the heat treatment apparatus 100 is not particularly limited. Here, if the heating apparatus is of a batch type, a heating furnace capable of normal atmosphere adjustment is suitable. If the heating device is a continuous type, a rotary kiln or the like that can heat to a set temperature and can adjust the atmosphere is suitable. Here, the atmosphere adjustment referred to here also includes provision of means for collecting exhaust gas containing zinc vapor.

酸処理槽30は、粉粒体、酸溶液及び酸化剤を、並びに、浸出残渣、酸溶液及び還元剤を混合して、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。還元剤を使用する場合は、還元剤をタンク内に添加するための設備をさらに具備することが好ましい。 The acid treatment tank 30 mixes the granules, the acid solution and the oxidizing agent together with the leaching residue, the acid solution and the reducing agent to proceed with the leaching reaction. A tank is preferred. If a reducing agent is used, it is preferable to further provide equipment for adding the reducing agent into the tank.

硫化物沈殿処理槽50は、浸出液に硫化剤を作用させる硫化剤処理を施すため、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pH変位を見ながら硫化剤の添加量を制御するためのpH計器60が備えられる。さらに、pH調整剤を添加して浸出液のpHを調整可能なpH調整装置を更に備えることが好ましい。 The sulfide sedimentation treatment tank 50 is preferably a general agitation tank equipped with a stirrer in order to subject the leachate to a sulfiding treatment in which a sulfiding agent acts on the leachate. A pH meter 60 is also provided for controlling the addition amount of the sulfiding agent while observing the pH change. Furthermore, it is preferable to further include a pH adjuster capable of adjusting the pH of the leachate by adding a pH adjuster.

また、酸化処理槽80は、第1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。また、pH調整剤を添加して第1溶液のpHを調整可能なpH調整装置を更に備えることが好ましい。 Further, the oxidation treatment tank 80 is preferably a general stirring tank equipped with a stirrer in order to oxidize the first solution. Moreover, it is preferable to further include a pH adjuster capable of adjusting the pH of the first solution by adding a pH adjuster.

固液分離装置40、亜鉛分離装置70、鉄分離装置90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。ここで、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を備えることが好ましい。 The solid-liquid separator 40, the zinc separator 70, and the iron separator 90 can all be devices selected from, for example, gravity sedimentation devices, filtration devices, centrifugal separation devices, filter press devices, membrane separation devices, and the like. . Here, it is preferable that each separation device is provided with recovery tanks 110, 120, and 130 capable of recovering sediments and the like that have undergone solid-liquid separation.

マンガン含有溶液回収槽140は、鉄分離装置90で固液分離されたマンガン含有溶液を回収して、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。 The manganese-containing solution recovery tank 140 is preferably a tank that can recover, store, and discharge the manganese-containing solution separated into solid and liquid by the iron separator 90 .

(構成B)
また、本発明の回収設備の他の態様として、図13は、上述の手順(B)を好適に実施可能な構成(B)を示す。図13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、加熱処理装置100と、酸処理槽30と、固液分離装置40と、酸化処理槽51と、鉄分離装置61と、硫化物沈殿処理槽71と、pH計器81と、亜鉛分離装置91と、マンガン含有溶液回収槽140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51及び鉄分離装置61が鉄除去装置群を構成し、硫化物沈殿処理槽71、pH計器81及び亜鉛分離装置91が亜鉛除去装置群を構成する。また、鉄除去装置群及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)
Also, as another aspect of the recovery equipment of the present invention, FIG. 13 shows a configuration (B) that can preferably implement the above-described procedure (B). As schematically shown in FIG. 13, the recovery equipment includes a sorting device 10, a crushing device 20a, a sieving device 20b, a heat treatment device 100, an acid treatment tank 30, a solid-liquid separation device 40, an oxidation A treatment tank 51, an iron separation device 61, a sulfide precipitation treatment tank 71, a pH meter 81, a zinc separation device 91, and a manganese-containing solution recovery tank 140 are provided in this order from upstream to downstream. can be done. Here, the oxidation treatment tank 51 and the iron separation device 61 constitute an iron removal device group, and the sulfide precipitation treatment tank 71, the pH meter 81 and the zinc separation device 91 constitute a zinc removal device 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、固液分離装置40、鉄分離装置61、亜鉛分離装置91、回収槽110、121、131、マンガン含有溶液回収槽140は、いずれも構成A2について上述したとおりである。ここで、鉄分離装置61、亜鉛分離装置91、回収槽121、131は、それぞれ構成A2の鉄分離装置90、亜鉛分離装置70、回収槽130、120に対応する。 Here, the sorting device 10, the crushing device 20a, the sieving device 20b, the acid treatment tank 30, the solid-liquid separation device 40, the iron separation device 61, the zinc separation device 91, the recovery tanks 110, 121, 131, the manganese-containing solution recovery tank 140 are all as described above for configuration A2. Here, the iron separator 61, zinc separator 91, and recovery tanks 121, 131 correspond to the iron separator 90, zinc separator 70, and recovery tanks 130, 120 of configuration A2, respectively.

酸化処理槽51は、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、pH調整剤を添加して浸出液のpHを調整可能なpH調整装置を更に備えることが好ましい。 The oxidation treatment tank 51 is preferably a general agitation tank equipped with a stirrer in order to oxidize the leachate. In addition, it is preferable to further include a pH adjuster capable of adjusting the pH of the leachate by adding a pH adjuster.

また、硫化物沈殿処理槽71は、第3溶液に硫化剤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。またpH変位を見ながら硫化剤の添加量を制御するためのpH計器81が備えられる。さらに、pH調整剤を添加して第3溶液のpHを調整可能なpH調整装置を更に備えることが好ましい。 In addition, the sulfide precipitation treatment tank 71 is preferably a general stirring tank equipped with a stirrer in order to subject the third solution to a sulfide precipitation treatment in which a sulfiding agent is applied. Also, a pH meter 81 is provided for controlling the addition amount of the sulfiding agent while observing the pH change. Furthermore, it is preferable to further include a pH adjuster capable of adjusting the pH of the third solution by adding a pH adjuster.

ここで、本実施形態において、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、その構造等を問わない。 Here, in the present embodiment, various devices, reaction tanks, and recovery tanks that constitute the recovery facility may have any structure as long as they have the respective functions described above.

以下、実施例が説明される。ここで、以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、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。 Examples are described below. Here, the following examples show a preferred example of the present invention and are not intended to limit it 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及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の篩で篩い分けすることにより、廃乾電池の粉粒体が得られた。表1は得られた粉粒体の組成を示す。ここで、得られた粉粒体は、表1に示す元素の他に、酸化物又は水酸化物に由来する酸素と、若干の水素を含む。
(Example 1)
(Preparation of Granules)
Waste dry battery granules were obtained by a sorting step of sorting out manganese dry batteries and alkaline manganese dry batteries from waste dry batteries, crushing the sorted waste dry batteries and sieving them with a sieve with an opening of 2.8 mm. Table 1 shows the composition of the obtained granules. Here, in addition to the elements shown in Table 1, the obtained powder contains oxygen derived from oxides or hydroxides and a small amount of hydrogen.

Figure 0007298754000002
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(浸出液の作製)
得られた粉粒体に、黒鉛を配合することなく、加熱処理装置100に装入して加熱処理を施す加熱処理工程が行われた。加熱処理は、不活性雰囲気であるN雰囲気中で加熱温度を1000℃、加熱時間を1時間とする処理とした。
(Preparation of leachate)
A heat treatment step was performed in which the obtained powder or granular material was charged into the heat treatment apparatus 100 and subjected to heat treatment without blending graphite. The heat treatment was carried out in an inert N2 atmosphere at a heating temperature of 1000° C. for 1 hour.

加熱処理工程を経て得られた粉粒体を、酸処理槽30に投入し、酸処理工程が施された。酸浸出工程では、粉粒体10gに、酸溶液100mLを混合し、粉粒体からマンガン、亜鉛及び鉄を浸出させる酸浸出処理が施された。酸溶液の酸濃度は、硫酸濃度:3N(質量%濃度約13.2%)とした。ここで、酸浸出処理時間を1時間とし、酸浸出処理は撹拌処理とした。この場合、粉粒体と酸溶液との比である固液比が100g/Lであり、酸溶液に対する還元剤の添加量は100g/Lとなる。 The granules obtained through the heat treatment process were put into the acid treatment tank 30 and subjected to the acid treatment process. In the acid leaching step, 10 g of the powder was mixed with 100 mL of an acid solution, and acid leaching was performed to leach manganese, zinc and iron from the powder. The acid concentration of the acid solution was sulfuric acid concentration: 3N (concentration in mass %: about 13.2%). Here, the acid leaching treatment time was 1 hour, and the acid leaching treatment was a stirring treatment. In this case, the solid-liquid ratio, which is the ratio of the powder to the acid solution, is 100 g/L, and the amount of the reducing agent added to the acid solution is 100 g/L.

(固液分離工程)
酸処理工程後、得られた浸出液と浸出残渣とを、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する固液分離工程が施された。得られた浸出液中のマンガン濃度、亜鉛濃度、鉄濃度(mg/L)が、ICP発光分析法により定量された。表2は定量結果を示す。ここで、得られた浸出液のマンガン濃度をもとに、浸出液中のマンガン質量が算出され、別途測定しておいた加熱処理後の粉粒体中のマンガン質量に対する浸出液中のマンガン質量の割合(マンガン元素換算)が算出されて、マンガン浸出率とされた。マンガン浸出率は100%であった。
(Solid-liquid separation step)
After the acid treatment step, the resulting leachate and leach residue were put into a solid-liquid separator 40 and filtered through a filter paper with a pore size of 1 μm to perform a solid-liquid separation step. Manganese concentration, zinc concentration and iron concentration (mg/L) in the resulting leachate were quantified by ICP emission spectrometry. Table 2 shows the quantitative results. Here, based on the obtained manganese concentration in the leachate, the mass of manganese in the leachate is calculated. Manganese element conversion) was calculated and taken as the manganese leaching rate. The manganese leaching rate was 100%.

(第1溶液の作製(亜鉛除去工程))
次に、固液分離工程により得られた浸出液が、硫化剤として水硫化ナトリウムNaHSに添加された。硫化剤は、硫化剤添加後のpH変位が+1以内になるように添加した。また、硫化物沈殿処理中の浸出液のpHが4となるようにpH調整液(3M硫酸又は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 first solution (zinc removal step))
Next, the leachate obtained from the solid-liquid separation process was added to sodium hydrosulfide NaHS as a sulfiding agent. The sulfurizing agent was added so that the pH change after addition of the sulfurizing agent was within +1. Also, the pH of the leachate during the sulfide precipitation treatment was adjusted to 4 with a pH adjusting liquid (3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide). Moreover, the treatment time of the sulfide precipitation treatment was 30 minutes, and the stirring treatment was performed.

上記した硫化物沈殿処理工程後の混合物を、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過して、第1溶液と亜鉛含有沈殿物とに分離する処理が行われた(亜鉛分離工程)。そして、得られた第1溶液の成分がICP発光分析法により定量分析された。ここで、水硫化ナトリウム溶液及びpH調整剤の添加量が記録され、これら溶液で希釈された影響が分析値から補正された。表2では、得られた結果を「亜鉛除去工程後の第1溶液」として併記する。 The mixture after the sulfide precipitation treatment step was subjected to suction filtration through a filter paper having a pore size of 1 μm to separate the mixture into the first solution and the zinc-containing precipitate (zinc separation step). Then, the components of the obtained first solution were quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry. Here, the amounts of sodium hydrosulfide solution and pH adjuster added were recorded and the analytical values were corrected for the effects of dilution with these solutions. In Table 2, the obtained results are also written as "first solution after zinc removal step".

(第2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1溶液に、酸化処理として空気曝気が施された。空気曝気の条件は、吹込み量を(第1溶液量と同体積)/分、曝気時間を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、含まれる成分が上記手法で定量分析された。表2では、得られた結果を「酸化処理後の中間溶液」として併記する。
(Preparation of second solution (iron removal step))
Then, the first solution obtained through the zinc removal step was subjected to air aeration as oxidation treatment. The air aeration conditions were as follows: blowing amount (the same volume as the amount of the first solution)/minute, and aeration time of 30 minutes. After air aeration, the components contained in the intermediate solution were subjected to suction filtration through a filter paper with a pore size of 1 μm and quantitatively analyzed by the above method. In Table 2, the obtained results are also written as "intermediate solution after oxidation treatment".

ついで、更なる酸化処理として、上記空気曝気後の第1溶液に、直ちに酸化剤が添加された。酸化剤の添加では、第1溶液のpHが5となるように、pH調整液(3M硫酸又は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以上となるように添加した。このようにして、第1溶液中の鉄成分が水酸化鉄として沈殿し、除去可能な状態となった。ここで、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 first solution after the air aeration. In the addition of the oxidizing agent, the pH of the first solution is adjusted to 5 by adding a pH adjusting solution (3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide), and then hydrogen peroxide solution is used as an oxidizing agent. It was added so that the reduction potential was 550 mV or higher. In this way, the iron component in the first solution precipitated as iron hydroxide and became removable. Here, the treatment time with the oxidizing agent was 30 minutes.

空気曝気及び酸化剤添加による酸化処理工程後の混合物を、孔径1μmのろ紙で吸引ろ過し、マンガン含有溶液(第2溶液)と鉄含有沈殿物とに固液分離する鉄分離工程が施された。 The mixture after the oxidation treatment step by air aeration and the addition of an oxidizing agent was subjected to suction filtration with a filter paper having a pore size of 1 μm, and an iron separation step was performed in which solid-liquid separation was performed into a manganese-containing solution (second solution) and an iron-containing precipitate. .

得られた第2溶液について、含まれる成分が上記手法で定量分析された。ここで、過酸化水素水とpH調整剤の添加量を記録し、分析値に対して、これら溶液で希釈された影響の補正が行われた。表2では、得られた結果を「鉄除去工程後の第2溶液」として併記する。 The components contained in the obtained second solution were quantitatively analyzed by the above method. Here, the amounts of hydrogen peroxide solution and pH adjuster added were recorded, and the analytical values were corrected for the effects of dilution with these solutions. In Table 2, the obtained results are also listed as "second solution after iron removal step".

Figure 0007298754000003
Figure 0007298754000003

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A2によれば、廃乾電池に含まれるマンガン成分以外の、亜鉛成分及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、しかも高歩留で回収できることがわかる。 From Table 2, according to procedure A2, 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 are reduced to less than the analysis limit (0.1 mg / L). It can be seen that they can be easily 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 at a high yield.

(実施例2)
実施例1と同様に粉粒体の作製が行われて、表1に示す組成の粉粒体が得られた。また、実施例1と同様に浸出液の作製を行ったところ、固液分離工程後の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。ここで、実施例1と同様に求めたマンガン浸出率は100%であった。
(Example 2)
A granular material was prepared in the same manner as in Example 1, and a granular material having the composition shown in Table 1 was obtained. A leachate was prepared in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the contents (mg/L) of manganese, zinc, and iron in the leachate after the solid-liquid separation step. Here, the manganese leaching rate determined in the same manner as in Example 1 was 100%.

次に、実施例1と同様に第1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1溶液中の成分は表3のとおりであった。 Next, when the first solution was prepared (zinc removal step) in the same manner as in Example 1, the components in the first solution after the zinc removal step were as shown in Table 3.

ついで、亜鉛分離工程を経て得られた第1溶液を、室温で1週間放置したのち酸化処理工程が行われた。酸化処理工程では、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2溶液)について、含まれる成分が上記手法で定量分析された。表3では、得られた結果を「鉄除去工程後の第2溶液」として併記する。 Then, the first solution obtained through the zinc separation step was allowed to stand at room temperature for one week, and then subjected to an oxidation treatment step. In the oxidation treatment process, only air aeration was performed. The air aeration conditions were blowing amount: (the same volume as the amount of the third solution)/minute, and aeration time: 30 minutes. After air aeration, the contained components of the manganese-containing solution (second solution) filtered by suction through a filter paper with a pore size of 1 μm were quantitatively analyzed by the above method. In Table 3, the obtained results are also listed as "second solution after iron removal step".

Figure 0007298754000004
Figure 0007298754000004

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A2において、硫化物沈殿処理を施して分離された第1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。その結果、マンガン成分を高歩留で回収することができた。 From Table 3, in procedure A2, which is one embodiment of the manganese recovery method of the present invention, if the first solution separated by the sulfide precipitation treatment is allowed to stand for an appropriate period of time and then subjected to the 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. As a result, the manganese component could be recovered with a high yield.

(実施例3)
実施例1と同様に粉粒体の作製が行われて、表1に示す組成の粉粒体が得られた。また、実施例1と同様に酸処理工程を行ったところ、固液分離工程後の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)
A granular material was prepared in the same manner as in Example 1, and a granular material having the composition shown in Table 1 was obtained. Further, when the acid treatment process was performed in the same manner as in Example 1, the content (mg/L) of each component of manganese, zinc and iron in the leachate after the solid-liquid separation process was as shown in Table 4.

(第3溶液の作製(鉄除去工程))
次に、固液分離工程で分離された浸出液に酸化処理工程が施された。酸化処理工程では、得られた浸出液に空気曝気を施し、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:(浸出液量と同体積)mL/分、曝気時間:30分とした。ここで、酸化処理を施すに当たり、pH調整剤(3M硫酸又は100g/L水酸化ナトリウム)を用いて、浸出液がpH:5に調整された。
(Preparation of third solution (iron removal step))
Next, the leachate separated in the solid-liquid separation step was subjected to an oxidation treatment step. In the oxidation treatment step, the obtained leachate is subjected to air aeration to generate iron hydroxide from the iron component contained in the leachate, and the iron component can be separated and removed from the leachate as an iron-containing precipitate. The conditions for air aeration were blowing amount: (same volume as the amount of leachate) mL/min, and aeration time: 30 minutes. Here, in performing the oxidation treatment, the leachate was adjusted to pH: 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する処理が行われた(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)がICP発光分析法により定量分析された。ここで、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が補正された。表4では、得られた第1溶液中のマンガン、亜鉛、鉄の各成分の濃度(mg/L)を「鉄除去工程後の第3溶液」として併記する。 After the oxidation treatment, the third solution and the iron-containing precipitate were subjected to suction filtration with a filter paper having 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. Here, the amount of pH adjuster added was recorded and the measured values were corrected for the effects of dilution by the pH adjuster. In Table 4, the concentration (mg/L) of each component of manganese, zinc and iron in the obtained first solution is also written as "third solution after iron removal step".

(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溶液に硫化剤を作用させ、主として、第3溶液中にここで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が施された。使用した硫化剤は水硫化ナトリウムNaHSであり、硫化剤添加後のpH変位が+1以内になるように添加した。ここで、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硫酸又は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, a sulfiding agent is caused to act on the third solution separated in the iron separation step, mainly zinc ions remaining in the third solution are precipitated as zinc sulfide (zinc-containing precipitate), and are removed from the third solution. A sulfide precipitation treatment step was performed to make it separable and removable. The sulfurizing agent used was sodium hydrosulfide NaHS, and was added so that the pH change after addition of the sulfurizing agent was within +1. Here, 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 liquid (3M sulfuric acid or 100 g/L sodium hydroxide). Moreover, the treatment time of the sulfide precipitation treatment was 30 minutes, and the stirring treatment was performed.

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2溶液)と亜鉛含有沈殿物とに分離する処理が行われた(亜鉛分離工程)。そして、分離後に得られた第4溶液の成分がICP発光分析法により定量分析された。ここで、水硫化ナトリウム溶液及びpH調整剤の添加量を記録し、測定値に対して、これら溶液で希釈された影響が補正された。表4では、得られた結果を「亜鉛除去工程後の第4溶液」として併記する。得られた第4溶液(マンガンイオン含有溶液)におけるMn浸出率は100%であった。 After the sulfide precipitation treatment, the mixture was subjected to suction filtration through a filter paper having a pore size of 1 μm to separate a manganese-containing solution (second solution) and a zinc-containing precipitate (zinc separation step). Then, the components of the fourth solution obtained after the separation were quantitatively analyzed by ICP emission spectrometry. Here, 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. In Table 4, the obtained results are also listed as "fourth solution after zinc removal step". The Mn leaching rate in the obtained fourth solution (manganese ion-containing solution) was 100%.

Figure 0007298754000005
Figure 0007298754000005

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及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 less than 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 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 固液分離装置
50 硫化物沈殿処理槽
51 酸化処理槽
60 pH計器
61 鉄分離装置
70 亜鉛分離装置
71 硫化物沈殿処理槽
80 酸化処理槽
81 pH計器
90 鉄分離装置
91 亜鉛分離装置
100 加熱処理装置
110 回収槽
120 回収槽
121 回収槽
130 回収槽
131 回収槽
140 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 Solid-Liquid Separation Device 50 Sulfide Precipitation Treatment Tank 51 Oxidation Treatment Tank 60 pH Meter 61 Iron Separator 70 Zinc Separator 71 Sulfide Precipitation Treatment Tank 80 Oxidation Treatment Tank 81 pH meter 90 iron separator 91 zinc separator 100 heat treatment device 110 recovery tank 120 recovery tank 121 recovery tank 130 recovery tank 131 recovery tank 140 manganese-containing solution recovery tank

Claims (14)

廃乾電池からマンガン乾電池及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及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、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施す加熱処理工程と、
前記加熱処理を施された前記粉粒体に、酸溶液又はさらに還元剤を混合して、前記粉粒体が含有するマンガン、亜鉛及び鉄を前記粉粒体から浸出させて、マンガンイオン、亜鉛イオン及び鉄イオンを含有する浸出液を得る酸浸出工程と、
前記酸浸出工程で得られた前記浸出液とそれ以外の浸出残渣とを分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程で分離された前記浸出液から、前記亜鉛イオン及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、
をこの順に施し、
前記マンガン抽出工程が、
前記亜鉛イオンに硫化剤を作用させて前記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前記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、
を順不同に含み、
前記亜鉛分離工程で硫化剤添加後のpH変位が+1以下の間だけ硫化剤を作用させる、廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。
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;
a heat treatment step of subjecting the granular material obtained in the crushing and sieving step to a heat treatment in a non-oxidizing atmosphere;
The heat-treated powder is mixed with an acid solution or a reducing agent to leach manganese, zinc, and iron contained in the powder from the powder, thereby producing manganese ions and zinc. an acid leaching step to obtain a leachate containing ions and iron ions;
a solid-liquid separation step of separating the leaching solution obtained in the acid leaching step from other leaching residues;
a manganese extraction step of removing the zinc ions and iron ions from the leachate separated in the solid-liquid separation step to obtain a solution containing the manganese ions;
in this order,
The manganese extraction step is
a zinc removal step including a sulfide precipitation treatment step of reacting the zinc ions with a sulfiding agent to precipitate the zinc ions, and a zinc separation step of separating the obtained zinc-containing precipitates;
An iron removal step including an oxidation treatment step of oxidizing the iron ions to precipitate the iron ions, and an iron separation step of separating the obtained iron-containing precipitates;
in any order,
A method for recovering manganese contained in waste dry batteries, wherein the sulfiding agent is allowed to act only while the pH change after addition of the sulfiding agent is +1 or less in the zinc separation step.
前記マンガン抽出工程が、前記亜鉛除去工程、前記鉄除去工程の順に行われ、
前記亜鉛除去工程では、前記浸出液に硫化剤を作用させて前記浸出液中の亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理を施した後に、前記硫化物沈殿処理工程で得られた亜鉛含有沈殿物とマンガンイオン及び鉄イオンを含有する第1溶液とを固液分離し、
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1溶液を酸化させて前記第1溶液中の鉄イオンを沈殿させる酸化処理を施した後に、前記酸化処理工程で得られた鉄含有物とマンガンイオンを含有する第2溶液とを固液分離することを特徴とする、請求項1に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。
The manganese extraction step is performed in the order of the zinc removal step and the iron removal step,
In the zinc removal step, the leachate is subjected to a sulfide precipitation treatment for precipitating zinc ions in the leachate by acting a sulfiding agent, and then zinc-containing precipitates obtained in the sulfide precipitation treatment step and manganese ions are removed. and solid-liquid separation from the first solution containing iron ions,
In the iron-removing step, the first solution obtained in the zinc-removing step is oxidized to precipitate iron ions in the first solution. 2. A method for recovering manganese contained in a waste dry battery according to claim 1, wherein the manganese ion and the second solution containing manganese ions are subjected to solid-liquid separation.
前記硫化物沈殿処理工程において、前記浸出液をpHが2以上6以下であるように調整する、請求項2に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 3. The method for recovering manganese contained in waste dry batteries according to claim 2, wherein in said sulfide precipitation treatment step, said leachate is adjusted to have 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及び鉄イオンを含有する第1溶液に対して空気曝気を行う又はさらに前記第1溶液に対して酸化剤を添加し、かつ前記第1溶液をpHが3以上7以下であるように調整する、請求項2又は3に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 In the oxidation treatment step, the first solution containing manganese ions and iron ions is aerated with air, or an oxidizing agent is added to the first solution, and the first solution has a pH of 3 or more. 4. The method for recovering manganese contained in waste dry batteries according to claim 2 or 3, wherein the manganese content is adjusted to be 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、前記浸出液を酸化させて前記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及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溶液に硫化剤を作用させて前記第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、請求項1に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。
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, after performing an oxidation treatment step of oxidizing the leachate to precipitate iron ions in the leachate, the obtained iron-containing precipitate and a third solution containing manganese ions and zinc ions are separated. Applying the iron separation process to separate solid and liquid,
In the zinc removal step, the third solution obtained in the iron removal step is subjected to a sulfide precipitation treatment step of causing a sulfiding agent to act on the third solution to precipitate zinc ions in the third solution. 2. The method for recovering manganese contained in a waste dry battery according to claim 1, wherein a zinc separation step is performed for 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及び亜鉛イオンを含有する第3溶液をpHが2以上6以下であるように調整する、請求項5に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 6. The method for recovering manganese contained in waste dry batteries according to claim 5, wherein in the sulfide precipitation treatment step, the third solution containing manganese ions and zinc ions is adjusted to have a pH of 2 or more and 6 or less. . 前記硫化物沈殿処理工程において、前記浸出液に対して空気曝気を行い、かつ前記浸出液をpHが3以上7以下であるように調整する、請求項5又は6に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 7. The manganese contained in the waste dry battery according to claim 5, wherein in said sulfide precipitation treatment step, said leachate is aerated with air and said leachate is adjusted to have a pH of 3 or more and 7 or less. collection method. 前記加熱処理は、800℃以上1200℃以下の範囲の温度に加熱する処理であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 The method for recovering manganese contained in waste dry batteries according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat treatment is a treatment of heating to a temperature in the range of 800°C or higher and 1200°C or lower. . 前記加熱処理工程において、前記粉粒体に、さらに炭素材料が前記粉粒体の全量に対する質量比で、0.5以下の範囲で配合されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in said heat treatment step, a carbon material is further added to said granular material in a mass ratio of 0.5 or less with respect to the total amount of said granular material. 2. A method for recovering manganese contained in waste dry batteries according to claim 1. 前記酸浸出工程における前記酸溶液が、質量%濃度1.4%以上45%以下の希硫酸又は質量%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から3のいずれか一項に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the acid solution in the acid leaching 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 contained in a waste dry battery according to any one of the above items. 前記酸浸出工程における前記粉粒体と前記酸浸出工程との固液比が50g/L以上であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 4. The waste dry battery according to claim 1, characterized in that the solid-liquid ratio of the powder in the acid leaching process and the solid-liquid material in the acid leaching process is 50 g/L or more. Manganese recovery method. 前記酸浸出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及び硫酸鉄のいずれかであることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reducing agent in the acid leaching step is one of hydrogen peroxide, sodium sulfide, sodium hydrogen sulfite, sodium thiosulfate and iron sulfate. A method for recovering manganese contained in waste dry batteries. 前記硫化物沈殿処理工程おいて使用する硫化剤が、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から3のいずれか一項に記載の廃乾電池に含有されるマンガンの回収方法。 The waste according to any one of claims 1 to 3, wherein the sulfiding agent used in the sulfide precipitation treatment step is any one of sodium hydrosulfide, sodium sulfide, and hydrogen sulfide. A method for recovering manganese contained in a dry battery. 廃乾電池からマンガン乾電池及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及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、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施す加熱装置と、
前記加熱装置で加熱処理された前記粉粒体に、酸溶液又はさらに還元剤を混合して、前記粉粒体が含有するマンガン、亜鉛及び鉄を前記粉粒体から浸出させて、マンガンイオン、亜鉛イオン及び鉄イオンを含有する浸出液を得る酸処理槽と、
前記酸処理槽で得られた前記浸出液と浸出残渣とを分離する固液分離装置と、
前記固液分離装置で分離された前記浸出液から、前記亜鉛イオン及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、
前記マンガン抽出装置群が、
前記亜鉛イオンに硫化剤を作用させて前記亜鉛イオンを沈殿させる硫化物沈殿処理槽と、硫化物沈殿処理槽のpH変位に応じて硫化剤処理量を制御する硫化剤添加装置と、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前記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、廃乾電池に含有されるマンガンの回収設備。
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;
a heating device for heat-treating the granular material obtained by the sieving device in a non-oxidizing atmosphere;
The powder heat-treated by the heating device is mixed with an acid solution or a reducing agent to leach manganese, zinc, and iron contained in the powder from the powder, thereby manganese ions, an acid treatment tank for obtaining a leachate containing zinc ions and iron ions;
a solid-liquid separator for separating the leachate obtained in the acid treatment tank from the leach residue;
a group of manganese extraction devices for removing the zinc ions and iron ions from the leachate separated by the solid-liquid separation device to obtain a solution containing the manganese ions;
in this order,
The manganese extraction device group
A sulfide precipitation treatment tank for causing a sulfide agent to act on the zinc ions to precipitate the zinc ions; a zinc removal device group including a zinc separation device for solid-liquid separation of the zinc-containing precipitate;
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 precipitates;
Equipment for recovering manganese contained in waste dry batteries, including in random order.
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