JP7317761B2 - リチウムイオン電池廃棄物の処理方法 - Google Patents
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Description
一の実施形態に係るリチウムイオン電池廃棄物の処理方法は、銅を含むリチウムイオン電池廃棄物を対象とし、リチウムイオン電池廃棄物を酸性浸出液に浸出させ、浸出後に固液分離を行い、銅イオンを含む浸出後液を得る浸出工程と、前記浸出後液を電解液とし、当該浸出後液から電解採取により銅を析出させて回収する電解工程とを含むものである。この処理方法は、たとえば、図1に例示するような金属回収プロセスに組み込まれて使用され得る。
対象とするリチウムイオン電池廃棄物は、携帯電話その他の種々の電子機器等で使用され得るリチウムイオン二次電池で、電池製品の寿命や製造不良またはその他の理由によって廃棄されたものである。このようなリチウムイオン電池廃棄物から有価金属を回収することは、資源の有効活用の観点から好ましい。
破砕処理には、種々の公知の装置ないし機器を用いることができるが、特に、リチウムイオン電池廃棄物を切断しながら衝撃を加えて破砕することのできる衝撃式の粉砕機を用いることが好ましい。この衝撃式の粉砕機としては、サンプルミル、ハンマーミル、ピンミル、ウィングミル、トルネードミル、ハンマークラッシャ等を挙げることができる。なお、粉砕機の出口にはスクリーンを設置することができ、それにより、リチウムイオン電池廃棄物は、スクリーンを通過できる程度の大きさにまで粉砕されると粉砕機よりスクリーンを通じて排出される。
このような前処理を経たリチウムイオン電池廃棄物は、粉末状のもの(いわゆる電池粉)になる。
浸出工程では、上述したリチウムイオン電池廃棄物を、硫酸等の酸性浸出液に添加して浸出させる。なお必要に応じて、上記の酸性浸出液による浸出の前に予め、電池粉を水、弱酸性溶液、アルカリ性溶液のいずれかと接触させ、リチウムイオン電池廃棄物に含まれるリチウムのみを浸出して分離させてもよい。この場合、電池粉を水等と接触させてリチウムを浸出させた後のリチウムイオン電池廃棄物を、上記の酸性浸出液に添加して酸浸出を行う。
浸出工程の後、上述した浸出後液を電解液として、浸出後液から電解採取により銅を析出させて回収する電解工程を行う。
電解工程で銅が除去されて得られる電解後液が、アルミニウムイオン及び/又は鉄イオンを含む場合、電解後液に対して中和工程を行うことができる。但し、中和工程は省略することもある。
ここでは、アルカリの添加によりpHを4.0~6.0とすることがより好ましい。アルカリの添加直後の電解後液の酸化還元電位(ORPvsAg/AgCl)は300mV~500mVが好ましい。アルカリの添加による中和後の液(後述する酸化剤の添加前の液)のORPは、pHにもよるが、0mV~500mVが好ましい。液温は50℃~90℃とすることが好適である。
酸化剤は、鉄を酸化できるものであれば特に限定されないが、二酸化マンガン、正極活物質、及び/又は、正極活物質を浸出して得られるマンガン含有浸出残渣とすることが好ましい。正極活物質を酸等により浸出して得られるマンガン含有浸出残渣には、二酸化マンガンが含まれ得る。酸化剤として上記の正極活物質等を用いる場合、液中に溶解しているマンガンが二酸化マンガンとなる析出反応が生じるので、析出したマンガンを鉄とともに除去することができる。
酸化剤の添加後は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア等のアルカリを添加して、pHを所定の範囲に調整することができる。
電解後液又は、中和工程後に得られる中和後液に対しては、溶媒抽出により、マンガン及び、場合によってもアルミニウムの残部を抽出して除去するMn抽出工程を行うことができる。この場合、マンガンおよびアルミニウムの残部を抽出することによって、それらが除去された抽出残液(水相)としてのMn抽出後液を得る。
ここで、燐酸エステル系抽出剤としては、たとえばジ-2-エチルヘキシルリン酸(商品名:D2EHPA又はDP8R)等が挙げられる。オキシム系抽出剤は、アルドキシムやアルドキシムが主成分のものが好ましい。具体的には、たとえば2-ヒドロキシ-5-ノニルアセトフェノンオキシム(商品名:LIX84)、5-ドデシルサリシルアルドオキシム(商品名:LIX860)、LIX84とLIX860の混合物(商品名:LIX984)、5-ノニルサリチルアルドキシム(商品名:ACORGAM5640)等があり、そのなかでも価格面等から5-ノニルサリチルアルドキシムが好ましい。
Mn抽出工程で得られるMn抽出後液には、そこからコバルト及び/又はニッケルを回収するとともに、必要であればさらにリチウムを回収する回収工程を行うことができる。
溶媒抽出後のコバルトイオンを含有する抽出剤(有機相)に対しては、逆抽出を行うことができる。逆抽出で水相側に移動したCoは、電解採取によって回収する。
溶媒抽出後のニッケルイオンを含有する抽出剤(有機相)に対して、逆抽出を行うことができる。水相側に移動したニッケルは、電解採取によって回収する。
リチウム濃縮液に対して、必要に応じて中和を行った後、炭酸化により炭酸リチウムとしてリチウムを回収することができる。
しかしながら、電解液のpHを1.5以下とした実施例1ではコバルト、ニッケルの析出が抑えられ、コバルト及びニッケルの含有量を合わせて1質量%以下であった。一方、pHを1.5よりも大きくした実施例2では、コバルト、ニッケルがある程度多く析出していた。
Claims (10)
- 銅を含むリチウムイオン電池廃棄物を処理する方法であって、
リチウムイオン電池廃棄物を酸性浸出液に浸出させ、当該浸出後に固液分離を行い、銅イオンを含む浸出後液を得る浸出工程と、
前記浸出後液を電解液とし、当該浸出後液から電解採取により銅を析出させて回収する電解工程とを含む、リチウムイオン電池廃棄物の処理方法。 - 浸出工程で、リチウムイオン電池廃棄物中の銅の一部又は全部を、酸性浸出液に溶かす、請求項1に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 浸出工程で、前記酸性浸出液による浸出で銅の浸出率を50%以上とする、請求項2に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 電解工程で、前記電解採取により析出して得られる電気銅が、粉粒体状を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 電解工程で、前記電解採取により析出して得られる電気銅中のコバルト含有量及びニッケル含有量がともに、1.0質量%以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 電解工程で、前記電解液のpHが、1.5以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 電解工程で、前記電解液の銅イオン濃度が、8g/L以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 電解工程で、電流密度を0.1A/dm2~3.0A/dm2として前記電解採取を行う、請求項1~7のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
- 前記リチウムイオン電池廃棄物が炭素を含み、
浸出工程で、前記固液分離により、炭素を含んで燃料として用いられる浸出残渣を得る、請求項1~8のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。 - 前記リチウムイオン電池廃棄物中のアルミニウム含有量が、10質量%以下である、請求項1~9のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池廃棄物の処理方法。
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