JP7413847B2 - Method for recovering valuable metals from waste batteries - Google Patents

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Description

本発明は、廃電池に含まれる有価金属の回収方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering valuable metals contained in waste batteries.

近年、軽量で大出力が得られる二次電池としてリチウムイオン電池が普及している。リチウムイオン電池の基本構造として、アルミニウムや鉄等の金属製の外装缶の内側に、銅箔で作られた負極集電体とアルミニウム箔で作られた正極集電体とがある。 In recent years, lithium ion batteries have become popular as secondary batteries that are lightweight and provide high output. The basic structure of a lithium ion battery is that inside an outer case made of metal such as aluminum or iron, there is a negative electrode current collector made of copper foil and a positive electrode current collector made of aluminum foil.

負極集電体の表面には黒鉛等の負極活物質が固着され、負極材を構成する。また、正極集電体の表面にはニッケル酸リチウムやコバルト酸リチウム等の正極活物質が固着され、正極材を構成する。負極材と正極材は、ポリプロピレンの多孔質樹脂フィルム等からなるセパレータを介して上述した外装缶の中に装入され、その隙間には六フッ化リン酸リチウム(LiPF)等の電解質を含む電解液等が封入される。 A negative electrode active material such as graphite is fixed to the surface of the negative electrode current collector to constitute a negative electrode material. Further, a positive electrode active material such as lithium nickel oxide or lithium cobalt oxide is fixed to the surface of the positive electrode current collector to constitute a positive electrode material. The negative electrode material and the positive electrode material are charged into the above-mentioned outer can via a separator made of a porous resin film of polypropylene, etc., and the gap contains an electrolyte such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). Electrolyte etc. are sealed.

リチウムイオン電池は、現在ではハイブリッド自動車や電気自動車等の車載用電池としての利用が進んでいる。しかしながら、自動車に搭載されたリチウムイオン電池は、使用を重ねるにつれて次第に劣化し、最後は寿命が来て廃棄される。 Lithium ion batteries are now increasingly being used as in-vehicle batteries for hybrid vehicles, electric vehicles, and the like. However, as the lithium-ion batteries installed in automobiles are used, they gradually deteriorate and are eventually discarded at the end of their service life.

自動車の動力がガソリンから電気へと変化する中で、自動車用途に用いられる電池が増加することは、同時に廃棄される電池も増加していくことになる。 As the power source for automobiles changes from gasoline to electricity, the number of batteries used in automobiles increases, which means that the number of batteries discarded also increases.

このような廃棄されたリチウムイオン電池や、リチウムイオン電池の製造中に生じた不良品等(以下、まとめて「廃電池」と称する)を資源として再利用する試みと具体的提案は、従来から多く行われている。そして、その多くは、廃リチウムイオン電池を高温の炉に投入して全量を熔解する乾式製錬プロセスが主流のものとなっている。 Attempts and specific proposals have been made to reuse such discarded lithium-ion batteries and defective products generated during the manufacturing of lithium-ion batteries (hereinafter collectively referred to as "waste batteries") as resources. It's being done a lot. In many cases, the mainstream is a pyrometallurgical process in which waste lithium-ion batteries are put into a high-temperature furnace and then completely melted.

ここで、廃電池には、ニッケル、コバルト、銅等の商業的に再利用の価値のある元素(以下、これらを「有価金属」と称する)のほかに、炭素、アルミニウム、フッ素、リン等の商業的に回収対象とならない元素(以下、まとめて「不純物」と称する)が含まれている。廃電池から有価金属を回収する場合、上述する不純物を有価金属と効率よく分離する必要がある。 Here, in addition to commercially recyclable elements such as nickel, cobalt, and copper (hereinafter referred to as "valuable metals"), waste batteries include carbon, aluminum, fluorine, phosphorus, and other elements. Contains elements that are not subject to commercial recovery (hereinafter collectively referred to as "impurities"). When recovering valuable metals from waste batteries, it is necessary to efficiently separate the above-mentioned impurities from the valuable metals.

このため、例えば、廃電池を焙焼してフッ素やリン等を除去する無害化処理を行ったのち、破砕や粉砕を行い、その後篩機や磁選機を用いて分別して、その分別物から上述の乾式製錬プロセス(以下、単に「乾式処理」とも称する)や、酸や有機溶媒等の液体を用いて分離する湿式製錬プロセス(以下、単に「湿式処理」とも称する)を用いて、有価金属を回収する方法が行われている。 For this reason, for example, waste batteries are roasted to make them harmless by removing fluorine, phosphorus, etc., then crushed or crushed, and then separated using a sieve or magnetic separator. A pyrometallurgical process (hereinafter also simply referred to as "dry treatment") or a hydrometallurgical process (hereinafter simply referred to as "wet treatment") in which liquids such as acids or organic solvents are used to separate Methods are being used to recover metals.

乾式処理による廃電池からの有価金属であるコバルトの回収方法として、例えば特許文献1では、廃リチウムイオン電池を熔融炉へ投入し、酸素を吹き込んで酸化するプロセスが提案されている。 As a method for recovering cobalt, which is a valuable metal, from waste batteries by dry processing, for example, Patent Document 1 proposes a process in which a waste lithium ion battery is put into a melting furnace and oxygen is blown into it to oxidize it.

また、特許文献2では、廃リチウムイオン電池を熔融し、スラグを分離して有価物を回収した後、石灰系の溶剤(フラックス)を添加してリンを除去するプロセスが提案されている。 Further, Patent Document 2 proposes a process in which a waste lithium ion battery is melted, slag is separated and valuables are recovered, and then a lime-based solvent (flux) is added to remove phosphorus.

さらに、特許文献3では、複数の単電池を直列接続してなる組電池と、組電池を制御する制御部とを含み、樹脂製部品を有する電池パックをリサイクルする方法として、充電状態の組電池を収容した電池パックをそのまま焙焼する工程と、電池パックの焙焼時に発生した未燃焼分の熱分解ガスを完全燃焼させる完全燃焼工程と、を有し、焙焼する工程における焙焼温度を、樹脂製部品を形成する樹脂の炭化温度以上で且つ電池パックの金属部品の融点以下とし、非酸化性雰囲気下又は還元雰囲気下で電池パック内の組電池を焙焼するリサイクル方法が開示されている。 Further, in Patent Document 3, as a method for recycling a battery pack that includes an assembled battery formed by connecting a plurality of single cells in series and a control unit that controls the assembled battery, and has resin parts, an assembled battery in a charged state is disclosed. The process includes a process of roasting the battery pack containing the battery as it is, and a complete combustion process of completely burning the unburned pyrolysis gas generated during the roasting of the battery pack. , a recycling method is disclosed in which assembled batteries in a battery pack are roasted in a non-oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere at a temperature higher than the carbonization temperature of the resin forming the resin parts and lower than the melting point of the metal parts of the battery pack. There is.

しかしながら、これらの方法は、脱水や乾燥の処理、装置本体やメンテナンスにも、多大なコストを要するという問題がある。 However, these methods have a problem in that they require a large amount of cost for dehydration and drying processes, the equipment itself, and maintenance.

また、廃電池には、鉄等の不純物の多く含まれているため、不純物を可能な限り排除することが効率よく有価金属を回収するためには欠かせない。ところが、不純物と有価金属とは、様々な形態で入り混じっていることも多く、経済的に効率性高く、確実にかつ安定して有価金属を分離して回収することは容易ではなかった。 Furthermore, since waste batteries contain many impurities such as iron, it is essential to eliminate as many impurities as possible in order to efficiently recover valuable metals. However, impurities and valuable metals are often mixed in various forms, and it has not been easy to separate and recover valuable metals reliably and stably with high economic efficiency.

特開2013-091826号公報JP2013-091826A 特表2013-506048号公報Special table 2013-506048 publication 特開2010-3512号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-3512

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、廃電池に含まれる有価金属を、不純物を効果的に除去しながら、効率的にかつ安定的に回収することができる方法を提供することを目的とする。 The present invention was proposed in view of the above circumstances, and provides a method for efficiently and stably recovering valuable metals contained in waste batteries while effectively removing impurities. The purpose is to provide.

本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、廃電池を焙焼して得られる焙焼物を所定の大きさに破砕したのち、その破砕物に対して磁選処理を施し、磁選された非着磁物を対象として篩別けして篩下物を回収することで、効率的にかつ安定的に有価金属を回収できることを見出した。あるいは、破砕物の篩別けのよる篩下物に対して磁選処理を施し、磁選された非着磁物を回収することでも同様の効果が得られることを見出した。すなわち、本発明は以下のものを提供する。 The present inventor has made extensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, after crushing the roasted material obtained by roasting waste batteries into a predetermined size, the crushed material is subjected to magnetic separation treatment, and the magnetically separated non-magnetized material is separated through a sieve. We have discovered that valuable metals can be recovered efficiently and stably by collecting waste. Alternatively, it has been found that the same effect can be obtained by subjecting the unsieved material of the crushed material to magnetic separation treatment and collecting the magnetically separated non-magnetized material. That is, the present invention provides the following.

(1)本発明の第1の発明は、廃電池を焙焼する焙焼工程と、焙焼物を破砕する破砕工程と、破砕物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分する磁選工程と、前記非着磁物を篩別けして篩上物と篩下物とに分離する篩別工程と、を有する、廃電池からの有価金属回収方法である。 (1) The first invention of the present invention includes a roasting process for roasting a waste battery, a crushing process for crushing the roasted product, and a magnetic separation process for the crushed product to separate magnetized and non-magnetized products. This is a method for recovering valuable metals from waste batteries, which comprises a magnetic separation step in which the non-magnetized materials are separated into sieves and separated into sieved materials and sieved materials.

(2)本発明の第2の発明は、第1の発明において、前記磁選工程では、前記破砕物に対して吊下げ式磁選機を用いて磁選処理を施す、廃電池からの有価金属回収方法である。 (2) A second invention of the present invention is a method for recovering valuable metals from waste batteries according to the first invention, wherein in the magnetic separation step, the crushed material is subjected to magnetic separation treatment using a hanging magnetic separator. It is.

(3)本発明の第3の発明は、第2の発明において、前記磁選工程では、前記破砕物のサイズが所定以下となるように調整し、サイズ調整した破砕物に対して前記磁選処理を施す、廃電池からの有価金属回収方法である。 (3) In a third aspect of the present invention, in the second aspect, in the magnetic separation step, the size of the crushed material is adjusted to be equal to or less than a predetermined value, and the size-adjusted crushed material is subjected to the magnetic separation treatment. This is a method for recovering valuable metals from waste batteries.

(4)本発明の第4の発明は、第3の発明において、前記磁選工程では、前記破砕工程を経てベルトコンベアに載置されて搬送される前記破砕物のうち、該ベルトコンベアの上部空間に設置された邪魔板によって高さ方向で一定のサイズ以下に調整した破砕物に対して前記磁選処理を施す、廃電池からの有価金属回収方法である。 (4) In the fourth aspect of the present invention, in the third aspect, in the magnetic separation step, among the crushed materials that are placed on the belt conveyor and transported after the crushing step, the upper space of the belt conveyor is This is a method for recovering valuable metals from waste batteries, in which the magnetic separation process is applied to the crushed material, which has been adjusted to a size below a certain height in the height direction using baffles installed in the battery.

(5)本発明の第5の発明は、第3又は第4の発明において、前記磁選工程では、前記破砕物を、高さ方向のサイズで20mm以上120mm以下の範囲に調整し、サイズ調整した破砕物に対して前記磁選処理を施す、廃電池からの有価金属回収方法である。 (5) A fifth invention of the present invention is that in the third or fourth invention, in the magnetic separation step, the size of the crushed material in the height direction is adjusted to a range of 20 mm or more and 120 mm or less. This is a method for recovering valuable metals from waste batteries, in which the crushed material is subjected to the magnetic separation process.

(6)本発明の第6の発明は、第1乃至第5のいずれかの発明において、前記篩下物を酸化焙焼する酸化焙焼工程と、酸化焙焼物を還元熔融して、スラグと、有価金属を含有する合金とを得る還元熔融工程と、をさらに有する、廃電池からの有価金属回収方法である。 (6) A sixth aspect of the present invention is the oxidizing roasting step of oxidizing and roasting the sieved material, and reducing and melting the oxidized roasted material to form slag. A method for recovering valuable metals from waste batteries, further comprising a reduction melting step of obtaining an alloy containing valuable metals.

(7)本発明の第7の発明は、第1乃至第6のいずれかの発明において、前記有価金属は、少なくとも、コバルト、ニッケル、及び銅からなる群から選ばれる1種以上を含む、廃電池からの有価金属回収方法である。 (7) A seventh invention of the present invention is the waste metal according to any one of the first to sixth inventions, wherein the valuable metal includes at least one selected from the group consisting of cobalt, nickel, and copper. This is a method for recovering valuable metals from batteries.

(8)本発明の第8の発明は、廃電池を焙焼する焙焼工程と、焙焼物を破砕する破砕工程と、破砕物を篩別けして篩上物と篩下物とに分離する篩別工程と、前記篩下物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分する磁選工程と、を有する、廃電池からの有価金属回収方法である。 (8) The eighth invention of the present invention includes a roasting step of roasting a waste battery, a crushing step of crushing the roasted product, and a sieving of the crushed product to separate it into upper sieve material and lower sieve material. This is a method for recovering valuable metals from waste batteries, which includes a sieving step and a magnetic separation step in which the sieved material is subjected to magnetic separation treatment to be classified into magnetized materials and non-magnetized materials.

(9)本発明の第9の発明は、第8の発明において、前記非着磁物を酸化焙焼する酸化焙焼工程と、酸化焙焼物を還元熔融して、スラグと、有価金属を含有する合金とを得る還元熔融工程と、をさらに有する、廃電池からの有価金属回収方法である。 (9) A ninth aspect of the present invention is the oxidizing roasting step of oxidizing and roasting the non-magnetized material, and reducing and melting the oxidized roasted material to contain slag and valuable metals. This is a method for recovering valuable metals from waste batteries, further comprising a reduction melting step to obtain an alloy.

本発明によれば、廃電池に含まれる有価金属を、効率的にかつ安定的に回収することができる。 According to the present invention, valuable metals contained in waste batteries can be efficiently and stably recovered.

有価金属回収方法の流れの一例を示す工程図である。It is a process diagram showing an example of the flow of a valuable metal recovery method. ベルトコンベアの搬送経路の所定の箇所の上部に設けた吊下げ式磁選機について説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a hanging magnetic separator provided above a predetermined location on a conveyance path of a belt conveyor. ベルトコンベアの搬送経路の所定の箇所(吊下げ式磁選機よりも上流側)の上部空間に邪魔板を設置し、搬送される破砕物のうち高さ方向で一定のサイズ以下のものを通過させて磁選機に供給する流れを模式的に示した図である。A baffle plate is installed in the upper space of the conveyance route of the belt conveyor at a predetermined location (upstream of the hanging magnetic separator) to prevent crushed materials being conveyed that are smaller than a certain size in the height direction from passing through. FIG. 有価金属回収方法の流れの他の一例を示す工程図である。It is a process diagram which shows another example of the flow of a valuable metal recovery method.

以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という)について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能である。 Hereinafter, a specific embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "this embodiment") will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

≪1.有価金属回収方法の概要≫
本実施の形態に係る有価金属の回収方法は、廃電池から有価金属を回収する方法である。一般的に、廃電池から有価金属を回収するにあたっては、乾式処理に加えて湿式処理を行う場合があるが、本実施の形態に係る有価金属回収方法は、主として乾式処理に関わる。
≪1. Overview of valuable metal recovery method≫
The method for recovering valuable metals according to this embodiment is a method for recovering valuable metals from waste batteries. Generally, when recovering valuable metals from waste batteries, wet processing may be performed in addition to dry processing, but the method for recovering valuable metals according to the present embodiment mainly relates to dry processing.

具体的に、この有価金属回収方法は、無害化のために廃電池を焙焼して得られる焙焼物を所定の大きさに破砕したのち、その破砕物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分し、次いで、非着磁物を所定の目開きの篩で篩別けして篩上物と篩下物とに分離する。なお、その後、分離した篩下物を対象として酸化焙焼し、酸化焙焼物を還元熔融してスラグと有価金属を含有する合金とを得る。 Specifically, this valuable metal recovery method involves crushing the roasted material obtained by roasting waste batteries into a predetermined size in order to render it harmless, and then subjecting the crushed material to magnetic separation treatment to magnetize it. Then, the non-magnetized material is sieved through a sieve with a predetermined mesh size to separate the material above the sieve and the material below the sieve. After that, the separated sieve material is oxidized and roasted, and the oxidized and roasted material is reduced and melted to obtain slag and an alloy containing valuable metals.

また、有価金属回収方法の他の実施態様として、無害化のために廃電池を焙焼して得られる焙焼物を所定の大きさに破砕したのち、その破砕物を所定の目開きの篩で篩別けして篩上物と篩下物とに分離し、次いで、分離した篩下物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分する。なお、その後は、区分した非着磁物を対象として酸化焙焼し、酸化焙焼物を還元熔融してスラグと有価金属を含有する合金とを得る。 In addition, as another embodiment of the method for recovering valuable metals, the roasted material obtained by roasting waste batteries to render it harmless is crushed into a predetermined size, and then the crushed material is passed through a sieve with a predetermined mesh size. The material is sieved and separated into the upper material and the material under the sieve, and then the separated material under the sieve is subjected to magnetic separation treatment to be separated into magnetized material and non-magnetized material. After that, the separated non-magnetized materials are oxidized and roasted, and the oxidized and roasted materials are reduced and melted to obtain slag and an alloy containing valuable metals.

これらのような方法によれば、破砕物に対して磁選処理を施し、あるいは破砕物を篩別けした篩下物に対して磁選処理を施すようにすることで、廃電池に含まれている、鉄を主とする不純物の金属成分を効果的に除去することができる。このように、主として鉄を効果的に除去できることから、後工程にて還元熔融する際にスラグの融点や粘性等の設計が容易となり効率的に有価金属を回収できる。また、後工程にて鉄等の不純物を除去するための処理が不要となり、処理費用を低減できる。 According to these methods, by subjecting the crushed material to magnetic separation treatment, or by performing magnetic separation treatment to the unsieved material obtained by sieving the crushed material, it is possible to eliminate the Impurity metal components, mainly iron, can be effectively removed. In this way, mainly because iron can be effectively removed, it is easy to design the melting point, viscosity, etc. of the slag during reduction and melting in the subsequent process, and valuable metals can be efficiently recovered. Further, treatment for removing impurities such as iron in a post-process becomes unnecessary, and treatment costs can be reduced.

ここで、廃電池とは、上述したように、使用済みのリチウムイオン電池等の二次電池や、二次電池を構成する正極材等の製造工程で生じた不良品、製造工程内部の残留物、発生屑等のリチウムイオン電池の製造工程内における廃材を含む概念である。このような廃電池には、上述のように、ニッケル、コバルト、銅等の、回収して再利用する経済的価値のある有価金属が含まれている。 As mentioned above, waste batteries refer to used secondary batteries such as lithium ion batteries, defective products generated in the manufacturing process of positive electrode materials that make up secondary batteries, and residues inside the manufacturing process. This concept includes waste materials generated during the manufacturing process of lithium ion batteries, such as scraps. As mentioned above, such waste batteries contain valuable metals such as nickel, cobalt, copper, etc., which have economic value to be recovered and reused.

≪2.有価金属回収方法の各工程について≫
<2-1.第1の実施形態>
図1は、本実施の形態に係る有価金属回収方法の流れの一例を示す工程図である。この有価金属回収方法は、廃電池を焙焼する焙焼工程S11と、焙焼物を破砕する破砕工程S12と、破砕物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分する磁選工程S13と、磁選された非着磁物に対して篩別処理を施して篩上物となる塊状物と篩下物となる粉末とに分離する篩別工程S14と、を有する。ここで、ニッケルやコバルト等の有価金属は、正極活物質に含まれる金属であり、これらの工程を経て鉄等の不純物と分離された状態で粉末状で回収されることになる。したがって、有価金属は篩下物に多く分配される。
≪2. About each process of valuable metal recovery method≫
<2-1. First embodiment>
FIG. 1 is a process diagram showing an example of the flow of the valuable metal recovery method according to the present embodiment. This valuable metal recovery method includes a roasting step S11 of roasting a waste battery, a crushing step S12 of crushing the roasted material, and a magnetic separation process on the crushed material to classify it into magnetized materials and non-magnetized materials. and a sieving step S14 in which the magnetically separated non-magnetized material is subjected to a sieving process to separate it into lumps that will be the upper sieve material and powder that will be the lower sieve material. Here, valuable metals such as nickel and cobalt are metals contained in the positive electrode active material, and are recovered in powder form after being separated from impurities such as iron through these steps. Therefore, valuable metals are largely distributed in the sieve material.

また、得られた篩下物を酸化焙焼する酸化焙焼工程S15と、酸化焙焼物を還元熔融することにより、スラグと、有価金属を含有する合金(メタル)とを得る還元熔融工程S16と、をさらに有する。 Further, an oxidation roasting step S15 in which the obtained sieved material is oxidized and roasted, and a reduction melting step S16 in which slag and an alloy (metal) containing valuable metals are obtained by reducing and melting the oxidized roasted material. , further has.

なお、このような一連の乾式処理を経て得られる有価金属の合金を、中和処理や溶媒抽出処理、電解採取等の湿式処理に付すことによって、その合金中に残留する不純物成分を除去して有価金属をさらに精製し、高付加価値なメタルとして回収できる。 Furthermore, by subjecting the valuable metal alloy obtained through a series of dry treatments to wet treatments such as neutralization, solvent extraction, and electrowinning, impurities remaining in the alloy can be removed. Valuable metals can be further refined and recovered as high value-added metals.

[焙焼工程]
焙焼工程S11は、廃電池に含有される電解液成分であるフッ素成分等を取り除いて無害化し、また、次工程での破砕を容易とすることを主な目的とする。
[Roasting process]
The main purpose of the roasting step S11 is to remove fluorine components, which are electrolyte components contained in the waste battery, to render it harmless, and to facilitate crushing in the next step.

焙焼処理における条件は、特に限定されないが、確実に無害化するとともに、廃電池を脆くして次工程での破砕を容易にする観点から、焙焼温度としては700℃以上に加熱して行うことが好ましい。なお、焙焼温度の上限としては、特に限定されないが、1200℃以下とすることが好ましい。焙焼温度が高すぎると、主に廃電池の外部シェルに用いられている鉄等の一部がキルン等の焙焼炉本体の内壁等に付着してしまい、円滑な操業の妨げになったり、あるいはキルン自体の劣化につながる場合があり好ましくない。 The conditions for the roasting treatment are not particularly limited, but the roasting temperature is heated to 700°C or higher in order to ensure detoxification and to make the waste battery brittle so that it can be easily crushed in the next process. It is preferable. Note that the upper limit of the roasting temperature is not particularly limited, but is preferably 1200°C or less. If the roasting temperature is too high, some of the iron used mainly for the outer shell of waste batteries will adhere to the inner walls of the roasting furnace body, such as a kiln, and this may interfere with smooth operation. Otherwise, it may lead to deterioration of the kiln itself, which is undesirable.

また、焙焼処理に供する廃電池を炉内に積み重ねすぎると、内部まで十分に焙焼できず焼きムラができてしまう。そのため、均一に焙焼できるようにする観点から、処理量や焙焼炉の加熱能力等を選定することが好ましい。例えば、予め予備試験を行って、最適温度や焙焼時間を決定することが好ましい。 Furthermore, if waste batteries to be roasted are piled up too much in a furnace, the insides cannot be sufficiently roasted, resulting in uneven roasting. Therefore, from the viewpoint of ensuring uniform roasting, it is preferable to select the throughput, heating capacity of the roasting furnace, etc. For example, it is preferable to conduct a preliminary test in advance to determine the optimum temperature and roasting time.

焙焼時の加熱方式は、特に限定されず、電気式であってよく、石油やガス等の燃料を使用するバーナー式であってよい。特に、バーナー式の加熱は低コストであり好ましい。 The heating method during roasting is not particularly limited, and may be an electric type or a burner type using fuel such as oil or gas. In particular, burner type heating is preferred because it is low cost.

[破砕工程]
破砕工程S12では、焙焼工程S11にて廃電池を焙焼して得られた焙焼物を、破砕し、細かく分離する。
[Crushing process]
In the crushing step S12, the roasted product obtained by roasting the waste battery in the roasting step S11 is crushed and finely separated.

破砕処理において使用する破砕装置は、特に限定されず、例えばロッドミル、ジョークラッシャー、二軸混錬機、チェーンミル等を用いることができる。 The crushing device used in the crushing process is not particularly limited, and for example, a rod mill, jaw crusher, twin-screw kneader, chain mill, etc. can be used.

[磁選工程]
磁選工程S13では、破砕工程S12にて焙焼物を破砕して得られた破砕物に対して磁選処理を施すことによって着磁物と非着磁物とに区分する。磁選工程S13での処理は、廃電池に含まれる不純物である、鉄を主とする金属を着磁物として分離除去することである。
[Magnetic selection process]
In the magnetic separation step S13, the crushed material obtained by crushing the roasted material in the crushing step S12 is subjected to a magnetic separation process to classify it into magnetized material and non-magnetized material. The process in the magnetic separation step S13 is to separate and remove metals, mainly iron, which are impurities contained in the waste battery, as magnetized substances.

ここで、回収した有価金属中に不純物の鉄が含まれると、後工程の還元熔融工程S16での乾式製錬の際においてスラグの融点や粘性等の設計が複雑になる。さらに、回収した有価金属において鉄を十分に除去できないと、後工程で別途、鉄を除去するための処理が必要となり、また処理費用が増すことになる。 Here, if iron as an impurity is contained in the recovered valuable metal, the design of the melting point, viscosity, etc. of the slag becomes complicated during the pyrometallurgical smelting in the subsequent reduction and melting step S16. Furthermore, if iron cannot be sufficiently removed from the recovered valuable metals, a separate treatment to remove iron will be required in a post-process, and the treatment cost will increase.

この点、本実施の形態に係る有価金属回収方法によれば、磁選工程S13を設け、破砕物に対して磁選処理を施し、区分された非着磁物を次工程に供給して有価金属を回収するようしている。このことから、着磁物として区分される鉄等の不純物金属成分を効果的に除去できる。また、回収する有価金属中への鉄の含有を防ぐことができるため、後工程の還元熔融処理の設計が容易となり、また、鉄を除去するための処理が不要となり、処理コストの増加も抑えることができる。 In this regard, according to the valuable metal recovery method according to the present embodiment, a magnetic separation step S13 is provided, the crushed materials are subjected to magnetic separation treatment, and the separated non-magnetized materials are supplied to the next step to remove valuable metals. I'm trying to collect it. Therefore, impurity metal components such as iron, which are classified as magnetized substances, can be effectively removed. In addition, since it is possible to prevent the inclusion of iron in the valuable metals to be recovered, it is easier to design the reduction melting treatment in the subsequent process, and there is no need for treatment to remove iron, which reduces the increase in treatment costs. be able to.

磁選処理の方法としては、特に限定されないが、例えば吊下げ式磁選機を用いた方法により行うことができる。図2は、ベルトコンベアの搬送経路の所定の箇所の上部に設けた吊下げ式磁選機について説明するための図である。 The method of magnetic separation treatment is not particularly limited, but it can be carried out, for example, by a method using a hanging type magnetic separator. FIG. 2 is a diagram for explaining a hanging magnetic separator provided above a predetermined location on a conveyance path of a belt conveyor.

図2に示すように、吊下げ式磁選機12は、ベルトコンベア11の搬送経路の上部に磁石20が吊下げられて構成されるものであり、磁石の周囲には着磁物排出用の別のベルトコンベア13が磁石20に巻き付くように取り付けられている。なお、ベルトコンベア11において、その搬送方向は紙面手前から紙面奥に向かう方向であり、その搬送方向の経路の途中の上部に吊下げ式磁選機12が設置されている。 As shown in FIG. 2, the hanging type magnetic separator 12 is configured with a magnet 20 suspended above the conveyance path of the belt conveyor 11, and a separate magnet 20 for discharging magnetized materials is installed around the magnet. A belt conveyor 13 is attached so as to wrap around the magnet 20. The conveyance direction of the belt conveyor 11 is from the front of the page to the back of the page, and a suspended magnetic separator 12 is installed at the upper part of the path in the conveyance direction.

図2に示すように、破砕工程S2を経て得られた破砕物1は、ベルトコンベア11によって次工程における処理へと搬送されていくが、その搬送経路の所定の箇所の上部に設けられた吊下げ式磁選機12により、破砕物1のうちの鉄等の不純物が磁石20に着磁して着磁物1Aとなり、有価金属を含む破砕物は磁石20に着磁せずに非着磁物1Bとして、それぞれ区分される。 As shown in FIG. 2, the crushed material 1 obtained through the crushing step S2 is conveyed to the next step by a belt conveyor 11, and the By the lowering type magnetic separator 12, impurities such as iron in the crushed material 1 are magnetized to the magnet 20 to become a magnetized material 1A, and crushed material containing valuable metals is not magnetized to the magnet 20 and becomes a non-magnetized material. Each is classified as 1B.

このように吊下げ式磁選機12を用いて磁選処理を施すことで、磁石20に吸い付けられた鉄等の着磁物1Aは、着磁物排出用ベルトコンベア13によって磁石20の周辺から遠ざけられ除去されるようになるため、より確実にかつ効率的に有価金属と鉄等の不純物金属成分とを区分できる。 By performing the magnetic separation process using the hanging type magnetic separator 12 in this way, the magnetized materials 1A such as iron attracted to the magnet 20 are moved away from the periphery of the magnet 20 by the belt conveyor 13 for discharging magnetized materials. Therefore, valuable metals and impurity metal components such as iron can be separated more reliably and efficiently.

ここで、吊下げ式磁選機を用いた磁選処理においては、磁石の磁力のほか、磁石と破砕物との高さ方向の距離が、鉄等の不純物の除去率や有価金属と不純物との分離率に大きな影響を与える。例えば、多量の廃電池を処理する場合には、不可避的に焙焼や破砕が十分でないものが発生し、大きな塊が磁選機にかけられることになる。このとき、従来からの一般的な磁選処理では、粗大な破砕物から有価金属と鉄等の不純物とを十分に効果的に分離できず、また安定的な処理を行うことができない。そのため、鉄等で形成された缶体と共に有価金属が着磁物に分配されることも多くなる。 In magnetic separation processing using a hanging type magnetic separator, in addition to the magnetic force of the magnet, the distance in the height direction between the magnet and the crushed material determines the removal rate of impurities such as iron and the separation of valuable metals and impurities. have a significant impact on the rate. For example, when processing a large amount of waste batteries, inevitably some of them will be insufficiently roasted or crushed, and large chunks will be passed through a magnetic separator. At this time, conventional general magnetic separation treatment cannot sufficiently effectively separate valuable metals and impurities such as iron from coarse crushed materials, and cannot perform stable treatment. Therefore, valuable metals are often distributed to the magnetized object together with the can body made of iron or the like.

そこで、この有価金属回収方法では、磁選工程S13での処理において、破砕物のサイズを小さく所定以下となるように調整し、サイズ調整した破砕物に対して磁選機を用いた磁選処理を施すことが好ましい。また、磁選機に供給する破砕物の量についても一定に揃えることが好ましい。 Therefore, in this valuable metal recovery method, in the magnetic separation step S13, the size of the crushed material is adjusted to be smaller than a predetermined value, and the size-adjusted crushed material is subjected to magnetic separation processing using a magnetic separator. is preferred. Further, it is preferable that the amount of crushed material fed to the magnetic separator is also constant.

破砕物のサイズ調整の方法としては、例えば図3の模式図に示すように、ベルトコンベア11により搬送される破砕物1が吊下げ式磁選機12の磁石20の部分に入る手前の位置の上部空間において、ベルトコンベア11からの高さを調整した邪魔板30を設置しておき、高さ方向で一定のサイズ以下のものを通過させて吊下げ式磁選機12に供給する。このような方法によれば、邪魔板30を通過した破砕物1は、邪魔板30の設置高さ(下端部30aの高さ)以下のサイズに調整された破砕物1Dとなり、サイズ調整された破砕物1Dのみが吊下げ式磁選機12に供給されて(吊下げ式磁選機12の下方に搬送されて)、磁選処理が施されることになる。 As a method for adjusting the size of the crushed material, for example, as shown in the schematic diagram of FIG. A baffle plate 30 whose height from the belt conveyor 11 is adjusted is installed in the space, and objects of a certain size or less in the height direction are passed through and supplied to the hanging magnetic separator 12. According to such a method, the crushed object 1 that has passed through the baffle plate 30 becomes a crushed object 1D whose size is equal to or less than the installation height of the baffle plate 30 (height of the lower end 30a), Only the crushed material 1D is supplied to the hanging magnetic separator 12 (transported below the hanging magnetic separator 12) and subjected to magnetic separation processing.

一方で、高さ方向で一定のサイズを超える粗大な破砕物1Eは、ベルトコンベア11に設けられた邪魔板30により搬送が邪魔されて回収され、吊下げ式磁選機12には供給されないこととなる。なお、このような邪魔板30で除去された粗大な破砕物1Eは、再度破砕して磁選処理することで、鉄等の不純物を効率よく除去しながら、有価金属の回収ロスを低減できる。 On the other hand, coarse crushed materials 1E exceeding a certain size in the height direction are blocked by the baffle plate 30 provided on the belt conveyor 11 and collected, and are not supplied to the hanging magnetic separator 12. Become. In addition, by crushing the coarse crushed material 1E removed by such a baffle plate 30 again and subjecting it to magnetic separation treatment, it is possible to efficiently remove impurities such as iron and reduce recovery loss of valuable metals.

具体的に、調整する破砕物のサイズ(高さ方向のサイズ)としては、特に限定されないが、20mm以上120mm以下程度の範囲とすることが好ましい。このようなサイズに調整した破砕物に対して磁選処理を施すことで、鉄等の不純物金属成分をより確実に着磁物として磁選機の磁石に着磁させて除去でき、より効果的に有価金属と分離できる。 Specifically, the size of the crushed material to be adjusted (size in the height direction) is not particularly limited, but is preferably in the range of about 20 mm or more and 120 mm or less. By applying magnetic separation treatment to the crushed material adjusted to such a size, impurity metal components such as iron can be more reliably removed by being magnetized by the magnet of the magnetic separator, making it more effective and valuable. Can be separated from metal.

なお、破砕物の高さ方向のサイズとは、破砕物の単一粒子のサイズのみならず、ベルトコンベアに積載される破砕物の積載高さのサイズも含む概念である。 Note that the size of the crushed material in the height direction is a concept that includes not only the size of a single particle of the crushed material but also the size of the loading height of the crushed material loaded on the belt conveyor.

[篩別工程]
篩別工程S14では、磁選工程S13にて磁選され区分された非着磁物を、所定の目開きの篩(篩機)を用いて篩上物と篩下物とに篩別けして分離する。特に廃電池の場合、有価金属を多く含む正極活物質は破砕によって粉状化し、篩下に分配される。そのため、篩別けにより篩下物と篩上物とに分離することで、有価金属を効率的に回収できる。
[Sieving process]
In the sieving step S14, the non-magnetized material that has been magnetically sorted and classified in the magnetic separation step S13 is sieved and separated into upper sieve material and lower sieve material using a sieve (sieve machine) with a predetermined mesh size. . Particularly in the case of waste batteries, the positive electrode active material containing a large amount of valuable metals is crushed into powder and distributed under the sieve. Therefore, valuable metals can be efficiently recovered by separating the materials into under-sieve materials and upper-sieve materials by sieving.

そして、本実施の形態に係る有価金属回収方法では、前工程の磁選工程S13にて磁選処理を施し、鉄等の不純物金属成分を除去した非着磁物を篩別けの処理対象としているため、回収される篩下物においては、不純物の含有を抑えられた有価金属が含まれる。 In the valuable metal recovery method according to the present embodiment, the non-magnetized material that has been subjected to magnetic separation treatment in the magnetic separation step S13 of the previous step to remove impurity metal components such as iron is the subject of sieving. The recovered unsieved material contains valuable metals with suppressed impurities.

篩別処理については、特に限定されず、市販の篩機を用いて行うことができる。また、篩の目開き(スクリーンの目開き)等は、篩上物と篩下物との篩別けの条件に基づいて適宜設定することができる。なお、篩の目開きが大きすぎると、篩下に有価金属と共に非有価金属が多く回収されてしまうことがあり好ましくない。また、篩の目開きが小さすぎると、篩上に多くの有価金属が含まれてしまうことがあり好ましくない。例えば、篩の目開きとしては5mm以下であると、有価金属を効率的に回収でき好ましい。 The sieving process is not particularly limited, and can be performed using a commercially available sieve. Further, the opening of the sieve (opening of the screen), etc. can be appropriately set based on the conditions for separating the upper material and the lower material. Note that if the opening of the sieve is too large, a large amount of non-valuable metals may be recovered together with valuable metals under the sieve, which is not preferable. Moreover, if the opening of the sieve is too small, a large amount of valuable metal may be contained on the sieve, which is not preferable. For example, it is preferable that the opening of the sieve is 5 mm or less because valuable metals can be efficiently recovered.

篩機は、密閉された空間内に載置して、破砕物が周囲に飛散しない構造を構成していることが好ましい。このように密閉状態で破砕物を篩機に供給できるようにすることで、粉状物の飛散や、それに伴う有価金属の回収ロスをより効率的に防ぐことができ、また、安全面並びに作業環境面の観点からも好ましい。 It is preferable that the sieve is placed in a closed space so that crushed materials are not scattered around. By being able to supply crushed materials to the sieve in a sealed state in this way, it is possible to more efficiently prevent the scattering of powdered materials and the associated loss of valuable metal recovery, and also improve safety and work. It is also preferable from an environmental point of view.

[酸化焙焼工程]
次に、酸化焙焼工程S15では、篩別工程S14で得られた篩下物を酸化雰囲気下で焙焼する。酸化焙焼工程S15での焙焼処理により、篩下物に含まれる炭素成分(カーボン)を酸化して除去することができる。具体的に、得られる酸化焙焼物中の炭素の含有量をほぼ0質量%とする。
[Oxidation roasting process]
Next, in the oxidative roasting step S15, the unsieved material obtained in the sieving step S14 is roasted in an oxidizing atmosphere. By the roasting treatment in the oxidation roasting step S15, the carbon component (carbon) contained in the sifted material can be oxidized and removed. Specifically, the carbon content in the obtained oxidized roasted product is approximately 0% by mass.

このように、酸化雰囲気下での焙焼により炭素を除去することができ、その結果、次工程の還元熔融工程S16において局所的に発生する還元有価金属の熔融微粒子が、炭素による物理的な障害なく凝集することが可能となり、一体化した合金として回収できる。また、還元熔融工程S16において電池の内容物に含まれるリンが炭素により還元されることを抑制し、有効にリンを酸化除去して、有価金属の合金中に分配されることを抑制できる。 In this way, carbon can be removed by roasting in an oxidizing atmosphere, and as a result, the molten fine particles of the reduced valuable metal that are locally generated in the next step, the reduction melting step S16, are prevented from being physically impeded by carbon. This makes it possible to agglomerate without any agglomeration and can be recovered as an integrated alloy. Further, in the reduction and melting step S16, reduction of phosphorus contained in the contents of the battery by carbon can be suppressed, and phosphorus can be effectively oxidized and removed to prevent it from being distributed in the alloy of valuable metals.

酸化焙焼工程S15では、例えば600℃以上の温度(酸化焙焼温度)で酸化焙焼する。焙焼温度を600℃以上とすることで、電池に含まれる炭素を有効に酸化除去できる。また、好ましくは700℃以上とすることで、処理時間を短縮させることもできる。また、酸化焙焼温度の上限値としては900℃以下とすることが好ましく、これにより熱エネルギーコストを抑制することができ、処理効率を高めることができる。 In the oxidative roasting step S15, oxidative roasting is performed at a temperature of 600° C. or higher (oxidative roasting temperature), for example. By setting the roasting temperature to 600° C. or higher, carbon contained in the battery can be effectively oxidized and removed. Further, by preferably setting the temperature to 700°C or higher, the processing time can also be shortened. Further, the upper limit of the oxidation roasting temperature is preferably 900° C. or less, thereby making it possible to suppress thermal energy costs and improve processing efficiency.

酸化焙焼の処理は、公知の焙焼炉を使用して行うことができる。また、次工程の還元熔融工程S16における熔融処理で使用する熔融炉とは異なる炉(予備炉)を設け、その予備炉内において行うことが好ましい。焙焼炉としては、酸素を供給しながら破砕物を加熱することによりその内部で酸化処理(焙焼)を行うことが可能な、あらゆる形式のキルンを用いることができる。一例として、公知のロータリーキルン、トンネルキルン(ハースファーネス)等を好適に用いることができる。 The oxidative roasting process can be performed using a known roasting furnace. Further, it is preferable to provide a furnace (preliminary furnace) different from the melting furnace used in the melting process in the next step, reduction melting step S16, and carry out the melting in the preliminary furnace. As the roasting furnace, any type of kiln capable of carrying out oxidation treatment (roasting) by heating the crushed material while supplying oxygen can be used. As an example, a known rotary kiln, tunnel kiln (hearth furnace), etc. can be suitably used.

[還元熔融工程]
還元熔融工程S16では、酸化焙焼工程S15での焙焼処理により得られた酸化焙焼物を還元熔融することにより、不純物を含むスラグと、有価金属を含有する合金(メタル)とを得る。還元熔融工程S16では、酸化焙焼処理にて酸化させて得られた、不純物元素の酸化物はそのままで、その酸化焙焼処理で酸化してしまった有価金属の酸化物については還元及び熔融させることにより、不純物と分離して還元物を一体化した合金を得ることができる。なお、熔融物として得られる合金を「熔融合金」ともいう。
[Reduction melting process]
In the reduction melting step S16, the oxidized roasted product obtained by the roasting treatment in the oxidation roasting step S15 is reduced and melted to obtain slag containing impurities and an alloy (metal) containing valuable metals. In the reduction and melting step S16, the oxides of impurity elements obtained by oxidation in the oxidation roasting treatment are left as they are, and the oxides of valuable metals that have been oxidized in the oxidation roasting treatment are reduced and melted. By doing so, it is possible to obtain an alloy in which impurities are separated and reduced products are integrated. Note that the alloy obtained as a melt is also referred to as a "molten alloy."

還元熔融工程S16では、例えば炭素の存在下で処理を行うことができる。炭素としては、回収対象である有価金属のニッケル、コバルト等を容易に還元する能力がある還元剤であって、例えば、炭素1モルでニッケル酸化物等の有価金属の酸化物2モルを還元できる黒鉛等が挙げられる。また、炭素1モルあたり2モル~4モルを還元できる炭化水素等を炭素の供給源として用いることもできる。このように、還元剤としての炭素の存在下で還元熔融することで、有価金属を効率的に還元して、有価金属を含む合金を効果的に得ることができる。 In the reduction melting step S16, the treatment can be performed in the presence of carbon, for example. Carbon is a reducing agent that has the ability to easily reduce the valuable metals to be recovered, such as nickel and cobalt; for example, 1 mole of carbon can reduce 2 moles of valuable metal oxides such as nickel oxide. Examples include graphite. Further, hydrocarbons capable of reducing 2 to 4 moles per mole of carbon can also be used as the carbon supply source. In this way, by reducing and melting in the presence of carbon as a reducing agent, valuable metals can be efficiently reduced and an alloy containing valuable metals can be effectively obtained.

炭素としては、人工黒鉛や天然黒鉛のほか、製品や後工程で不純物が許容できる程度であれば、石炭やコークス等を使用することもできる。また、還元熔融処理に際しては、炭素の存在量を適度に調節することが望ましい。具体的に、好ましくは、処理対象の酸化焙焼物100質量%に対して7.5質量%を超え10質量%以下となる割合、より好ましくは、8.0質量%以上9.0質量%以下となる割合の量の炭素の存在下で熔融する。 As carbon, in addition to artificial graphite and natural graphite, coal, coke, etc. can also be used as long as impurities are tolerable in the product and post-process. Further, during the reduction melting process, it is desirable to appropriately adjust the amount of carbon present. Specifically, preferably, the proportion is more than 7.5% by mass and 10% by mass or less, more preferably 8.0% by mass or more and 9.0% by mass or less, based on 100% by mass of the oxidized roasted material to be treated. It melts in the presence of carbon in proportions such that

還元熔融処理における温度条件(熔融温度)としては、特に限定されないが、1320℃以上1600℃以下の範囲とすることが好ましく、1450℃以上1550℃以下の範囲とすることがより好ましい。また、還元熔融処理においては、酸化物系フラックスを添加して用いてもよい。なお、還元熔融処理においては、粉塵や排ガス等が発生することがあるが、従来公知の排ガス処理を施すことによって無害化することができる。 The temperature conditions (melting temperature) in the reduction melting treatment are not particularly limited, but are preferably in the range of 1320°C or more and 1600°C or less, more preferably in the range of 1450°C or more and 1550°C or less. Further, in the reduction melting treatment, an oxide flux may be added and used. Note that in the reduction melting process, dust, exhaust gas, etc. may be generated, but they can be made harmless by performing conventionally known exhaust gas treatment.

<2-2.第2の実施形態>
図4は、他の実施形態に係る有価金属回収方法の流れの一例を示す工程図である。この有価金属回収方法は、廃電池を焙焼する焙焼工程S21と、焙焼物を破砕する破砕工程S22と、破砕物に対して篩別処理を施して篩上物となる塊状物と篩下物となる粉末とに分離する篩別工程S23と、篩下物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分する磁選工程S24と、を有する。
<2-2. Second embodiment>
FIG. 4 is a process diagram showing an example of the flow of a valuable metal recovery method according to another embodiment. This valuable metal recovery method includes a roasting step S21 of roasting a waste battery, a crushing step S22 of crushing the roasted material, and a sieving process for the crushed material to remove lumps and sieve material. The method includes a sieving step S23 in which the powder is separated into powder, and a magnetic separation step S24 in which the sieved material is subjected to magnetic separation treatment to be classified into magnetized materials and non-magnetized materials.

すなわち、第2の実施形態に係る方法は、第1の実施形態に係る方法と比べて、篩別工程と磁選工程との順番が異なり、篩別工程S23にて破砕物を篩別けて回収された篩下物の粉末に対して磁選工程S24における磁選処理を施すことを特徴としている。 That is, in the method according to the second embodiment, the order of the sieving step and the magnetic separation step is different from the method according to the first embodiment, and the crushed material is sieved and collected in the sieving step S23. The present invention is characterized in that the powder of the sieved material is subjected to a magnetic separation process in a magnetic separation step S24.

各工程における処理の説明は、第1の実施形態の方法にて説明したとおりであり、したがってここでの説明は省略する。 The explanation of the processing in each step is as explained in the method of the first embodiment, so the explanation here will be omitted.

第2の実施形態に係る有価金属回収方法のように、破砕物を所定の目開きの篩を用いて篩別けた後、篩下物となる粉末に対して磁選処理を施すことで、篩下物中において有価金属と共に含まれる鉄等の不純物金属成分を着磁物として分離除去することができる。これにより、磁選処理を経て回収される非着磁物には、鉄等の不純物の含有が低減された有価金属が含まれるようになるため、このような非着磁物に対して、酸化焙焼工程S25及び還元熔融工程S26での処理を施すことで、廃電池に含まれる有価金属を、効率的にかつ安定的に回収できる。 As in the method for recovering valuable metals according to the second embodiment, after the crushed material is sieved using a sieve with a predetermined mesh size, magnetic separation is performed on the powder that becomes the under-sieve material. Impurity metal components such as iron that are contained together with valuable metals in a substance can be separated and removed as magnetized substances. As a result, the unmagnetized materials recovered through the magnetic separation process contain valuable metals with reduced impurity content such as iron. By performing the processing in the firing step S25 and the reduction melting step S26, valuable metals contained in the waste battery can be efficiently and stably recovered.

以下、実施例及び比較例を用いて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

[実施例、比較例]
(焙焼工程)
廃電池として、外形が角形をした車載用のリチウムイオン電池の使用済み品を用意した。この廃電池を大気雰囲気下で920℃の温度で6時間かけて焙焼した。
[Examples, comparative examples]
(roasting process)
As waste batteries, we prepared used automotive lithium-ion batteries with a rectangular shape. This waste battery was roasted at a temperature of 920° C. for 6 hours in an air atmosphere.

(破砕工程)
次に、破砕工程では、破砕機としてチェーンミルを用いて、焙焼工程から得られた焙焼物を1バッチ10kgとして破砕した。このような破砕により得られた破砕物を回収し、そのまま次工程の磁選工程に供した。
(Crushing process)
Next, in the crushing process, a chain mill was used as a crusher to crush the roasted material obtained from the roasting process, with each batch weighing 10 kg. The crushed material obtained by such crushing was collected and directly subjected to the next magnetic separation step.

(磁選工程)
次に、磁選工程では、磁選機として吊下げ磁選機を用い、ベルトコンベアにて搬送供給される破砕物に対して磁選処理を行った。このとき、ベルトコンベアの所定の位置(吊下げ式磁選機よりも上流側)の上部空間に邪魔板を吊下げて設置し、搬送される破砕物の高さ方向のサイズを調整し、サイズ調整された破砕物のみを磁選機に供給するようにした。調整したサイズ(試料の高さ)は、下記表1に示すとおりとした。また、1.0kg/分の搬送速度で破砕物を搬送し、磁選機に連続的に供給して磁選処理を施した。
(Magnetic selection process)
Next, in the magnetic separation process, a hanging magnetic separator was used as the magnetic separator, and the crushed materials conveyed and supplied by the belt conveyor were subjected to magnetic separation processing. At this time, a baffle plate is suspended and installed in the upper space of the belt conveyor at a predetermined position (upstream side of the hanging magnetic separator), and the size of the crushed material to be conveyed in the height direction is adjusted. Only the crushed material that has been crushed is fed to the magnetic separator. The adjusted size (height of the sample) was as shown in Table 1 below. Further, the crushed material was transported at a transport speed of 1.0 kg/min, and was continuously supplied to a magnetic separator for magnetic separation treatment.

他方、比較例1では、破砕物に対する磁選処理を行わず、破砕物をそのまま篩別工程に供給した。 On the other hand, in Comparative Example 1, the crushed material was not subjected to magnetic separation treatment, and the crushed material was directly supplied to the sieving step.

(篩別工程)
次に、篩別工程では、磁選処理を経て得られた非着磁物(実施例1~7)、及び破砕物(比較例1)を秤量し、直径2.0mmの孔が多数開口した金属(ステンレス)板を篩に用いた篩機にかけ、篩下物と篩上物とに篩別けした。
(sieving process)
Next, in the sieving step, the non-magnetized materials (Examples 1 to 7) and the crushed materials (Comparative Example 1) obtained through the magnetic separation treatment were weighed, and the metals with many holes with a diameter of 2.0 mm were weighed. A (stainless steel) plate was passed through a sieve machine using a sieve to separate the material under the sieve and the material above the sieve.

[結果]
下記表1に、実施例1~7及び比較例1での処理条件、篩別工程での篩別処理を経て回収された篩下物に含まれる鉄(Fe)の含有量の測定結果を示す。また、実施例1~7において磁選工程での磁選処理を経て回収された着磁物中の組成の結果も併せて示す。なお、ICP発光分光分析器を用いて各金属元素の含有量を測定した。
[result]
Table 1 below shows the treatment conditions in Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, and the measurement results of the iron (Fe) content contained in the unsieved material recovered through the sieving process in the sieving process. . In addition, the results of the composition of the magnetized materials recovered through the magnetic separation process in Examples 1 to 7 are also shown. Note that the content of each metal element was measured using an ICP emission spectrometer.

Figure 0007413847000001
Figure 0007413847000001

表1に示すように、磁選処理を行った実施例1~7では、磁選処理の後の篩別処理で回収された篩下物中におけるFeの含有量が低く、不純物のFeが除去された篩下物を得ることができた。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 7 in which magnetic separation treatment was performed, the content of Fe in the sieved matter recovered in the sieving treatment after magnetic separation treatment was low, and impurity Fe was removed. I was able to obtain the sieve material.

これに対して、磁選処理を行わなかった比較例1では、篩下物中におけるFeの含有量が非常に多くなってしまった。このような不純物であるFeの含有量が多い篩下物に対して後工程にて還元熔融処理を行った場合、スラグの融点や粘性等の設計が困難になると想定された。 On the other hand, in Comparative Example 1 in which magnetic separation treatment was not performed, the content of Fe in the sieved material was extremely high. It was assumed that if a reduction melting treatment was performed in a post-process on the sifted material with a high content of Fe, which is an impurity, it would be difficult to design the melting point, viscosity, etc. of the slag.

また、実施例1~7のそれぞれの結果から、磁選処理を行うに先立ち、破砕物に対するサイズ調整を行うことにより(実施例1~6)、着磁物中に分配されることになるNiやCoの有価金属の量を低減でき、ロスを抑制して効果的に有価金属を回収できることがわかった。 In addition, from the results of Examples 1 to 7, it was found that by adjusting the size of the crushed materials prior to magnetic separation treatment (Examples 1 to 6), Ni and Ni were distributed in the magnetized materials. It has been found that the amount of valuable metal Co can be reduced, loss can be suppressed, and valuable metal can be effectively recovered.

1 破砕物
1A 着磁物
1B 非着磁物
1D 破砕物
1E 破砕物
11 ベルトコンベア
12 吊下げ式磁選機
13 (着磁物排出用)ベルトコンベア
20 磁石
30 邪魔板
1 Crushed material 1A Magnetized material 1B Non-magnetized material 1D Crushed material 1E Crushed material 11 Belt conveyor 12 Hanging type magnetic separator 13 Belt conveyor (for discharging magnetized material) 20 Magnet 30 Baffle plate

Claims (4)

廃電池を焙焼する焙焼工程と、
焙焼物を破砕する破砕工程と、
破砕物に対して、鉄を含む不純物金属からなる着磁物と、少なくともコバルト及び/又はニッケルを含む有価金属からなる非着磁物とに区分し得る磁力で磁選処理を施す磁選工程と、
前記非着磁物を篩別けして篩上物と篩下物とに分離する篩別工程と、
を有
前記磁選工程では、
前記破砕工程で得られた前記破砕物を破砕物搬送用ベルトコンベアに載置して搬送し、該破砕物搬送用ベルトコンベアの上流側の上部空間に設置された邪魔板によって、該破砕物を高さ方向で一定のサイズ以下に調整し、
高さ方向のサイズが調整された破砕物に対して、前記破砕物搬送用ベルトコンベアの下流側の上部空間に、搬送される該破砕物とは接触しない高さに磁石が吊下げられて構成される吊下げ式磁選機を用いて、該破砕物に対して磁選処理を施し、
前記磁選処理により前記磁石に着磁した着磁物を、該磁石に巻き付くように取り付けられて構成され前記破砕物搬送用ベルトコンベアの搬送方向とは異なる方向が搬送方向となる着磁物搬送用ベルトコンベアを介して除去する、
廃電池からの有価金属回収方法。
A roasting process for roasting waste batteries;
A crushing process of crushing the roasted product;
A magnetic separation step in which the crushed material is subjected to magnetic separation treatment using a magnetic force that allows it to be classified into magnetized materials made of impurity metals containing iron and non-magnetized materials made of valuable metals containing at least cobalt and/or nickel;
a sieving step of sieving the non-magnetized material to separate it into an upper sieve material and a lower sieve material;
has
In the magnetic selection process,
The crushed material obtained in the crushing step is placed on a belt conveyor for transporting crushed materials, and the crushed materials are transported by a baffle plate installed in the upper space on the upstream side of the belt conveyor for transporting crushed materials. Adjust to below a certain size in the height direction,
A magnet is suspended in the upper space on the downstream side of the crushed material conveying belt conveyor at a height where it does not come into contact with the crushed material whose size in the height direction is adjusted. Using a hanging magnetic separator, the crushed material is subjected to magnetic separation treatment,
Magnetized object conveyance is configured by attaching the magnetized object magnetized to the magnet by the magnetic separation process so as to wrap around the magnet, and the conveyance direction is different from the conveyance direction of the crushed object conveyance belt conveyor. for removal via belt conveyor,
Method for recovering valuable metals from waste batteries.
前記篩下物を酸化焙焼する酸化焙焼工程と、
酸化焙焼物を還元熔融して、スラグと、有価金属を含有する合金とを得る還元熔融工程と、をさらに有する、
請求項1に記載の廃電池からの有価金属回収方法。
an oxidative roasting step of oxidizing and roasting the unsieved material;
Further comprising a reduction melting step of reducing and melting the oxidized roasted product to obtain slag and an alloy containing a valuable metal.
The method for recovering valuable metals from waste batteries according to claim 1 .
廃電池を焙焼する焙焼工程と、
焙焼物を破砕する破砕工程と、
破砕物を篩別けして篩上物と篩下物とに分離する篩別工程と、
前記篩下物に対して鉄を含む不純物金属からなる着磁物と、少なくともコバルト及び/又はニッケルを含む有価金属からなる非着磁物とに区分し得る磁力で磁選処理を施す磁選工程と、
を有
前記磁選工程では、
前記篩別工程で得られた前記篩下物を篩下物搬送用ベルトコンベアに載置して搬送し、該篩下物搬送用ベルトコンベアの上流側の上部空間に設置された邪魔板によって、該篩下物を高さ方向で一定のサイズ以下に調整し、
高さ方向のサイズが調整された篩下物に対して、前記篩下物搬送用ベルトコンベアの下流側の上部空間に、搬送される該篩下物とは接触しない高さに磁石が吊下げられて構成される吊下げ式磁選機を用いて、該篩下物に対して磁選処理を施し、
前記磁選処理により前記磁石に着磁した着磁物を、該磁石に巻き付くように取り付けられて構成され前記篩下物搬送用ベルトコンベアの搬送方向とは異なる方向が搬送方向となる着磁物搬送用ベルトコンベアを介して除去する、
廃電池からの有価金属回収方法。
A roasting process for roasting waste batteries;
A crushing process of crushing the roasted product;
a sieving step in which the crushed material is sieved and separated into upper sieve material and lower sieve material;
A magnetic separation step in which the sieved material is subjected to a magnetic separation treatment using a magnetic force that can classify the material into a magnetized material made of an impurity metal containing iron and a non-magnetized material made of a valuable metal containing at least cobalt and/or nickel;
has
In the magnetic selection process,
The unsieved material obtained in the sieving step is placed and conveyed on a belt conveyor for conveying the unsieved material, and a baffle plate installed in the upper space on the upstream side of the unsieved material conveying belt conveyor, Adjust the unsieved material to a certain size or less in the height direction,
For the unsieved material whose size in the height direction has been adjusted, a magnet is suspended in the upper space on the downstream side of the belt conveyor for conveying the unsieved material at a height that does not come into contact with the unsieved material being conveyed. Using a hanging magnetic separator configured with a magnetic separator, the sieved material is subjected to magnetic separation treatment,
A magnetized object that is configured by attaching a magnetized object magnetized to the magnet by the magnetic separation process so as to wrap around the magnet, and whose conveyance direction is different from the conveyance direction of the belt conveyor for conveying the unscreened materials. removed via a conveyor belt,
Method for recovering valuable metals from waste batteries.
前記非着磁物を酸化焙焼する酸化焙焼工程と、
酸化焙焼物を還元熔融して、スラグと、有価金属を含有する合金とを得る還元熔融工程と、をさらに有する、
請求項に記載の廃電池からの有価金属回収方法。
an oxidative roasting step of oxidizing and roasting the non-magnetized material;
Further comprising a reduction melting step of reducing and melting the oxidized roasted product to obtain slag and an alloy containing a valuable metal.
The method for recovering valuable metals from waste batteries according to claim 3 .
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