JP7420808B2 - バッテリリサイクルプロセス - Google Patents

Description

本発明は、金属を含有する給送材料からのそのような金属の回収のための方法に関する。より具体的には、本発明は、使用済みリチウムベースの（リチウム－イオン）バッテリ内に含有される種々の金属の回収に関する。

背景技術の以下の議論は、本発明の理解のみを促進するように意図される。本議論は、参照される資料のいずれも、本願の優先日時点での共通の一般的知識の一部であることまたはそうであったことを承認または容認するものではない。

世界中で使用される再充電可能リチウム－イオンバッテリの量は、近年急速に成長しており、電気車両および大電力保存所の新興市場に伴って、さらに拡張が見込まれる。リチウム－イオンバッテリに関する需要が、増加するにつれて、バッテリにおいて使用される、金属／金属酸化物成分に関する需要も増加する。コバルト等のこれらの金属のうちのいくつかに関する需要の急増は、そのようなリソースの持続可能供給に圧力をかけている。これは、そのような金属のコストを急増させている。

現代のバッテリの種々の成分の回収およびリサイクルのためのプロセスの開発には、あまり関心を持たれていない。これは、主に、リサイクルのために利用可能なリチウム－イオンバッテリの比較的に低量と、それによって回収が達成される、典型的乾式および湿式冶金プロセスの比較的に高コストとに起因する。リチウム－イオンバッテリに関する需要が、増加し続けるにつれて、リサイクルのために利用可能な使用済みリチウム－イオンバッテリの量もまた増加する。特に、より複雑な金属／金属酸化物成分のための低コストで効率的なリサイクルプロセスの必要がある。

リチウム－イオンバッテリの組成物は、近年、著しく進化している。いくつかのバッテリリサイクルプロセスが、開発されているが、これらは、主に、あるタイプのバッテリまたは給送源からのある金属の回収に限定されている。例えば、早期のバッテリは、主としてリチウム－コバルトであって、回収方法の焦点は、コバルトを回収することに当てられていた。リチウム需要が、増加するにつれて、回収方法は、コバルトおよびリチウムの両方の回収に偏移した。バッテリ技術が、さらに発展するにつれて、カソードは、マンガン、ニッケル、アルミニウム、鉄、およびリン等の他の金属を組み込むようになった。リチウムおよびコバルトを回収するために使用される方法は、他の金属の回収には好適ではなく、異なるバッテリ化学物質にもあまり好適ではない。

リチウム－イオンバッテリの使用における取込率は、リサイクルのために利用可能な使用済みリチウム－イオンバッテリの量を増加させるであろう。しかしながら、使用済みリチウム－イオンバッテリの供給は、多くの異なるタイプのバッテリを含むであろう。単一バッテリタイプのみに対する回収方法の好適性は、ソートおよび分離を要求するであろうため、そのようなプロセスの商業化に有意な問題を提示する。ある範囲の異なるリチウム－イオンバッテリタイプからのある範囲の金属の回収のための、プロセスの開発の必要がある。

本背景に対して、本発明は、開発されている。

本発明は、上記に述べられた先行技術の欠点のうちの１つ以上のものを克服する、または少なくとも改善する、または消費者に有用なまたは商業用選択肢を提供することを模索する。

本明細書全体を通して、文脈が別様に要求しない限り、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（～を備える）」または「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（～を備える）」または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を備える）」等の変形例は、述べられた整数または整数群の含有を含意するが、任意の他の整数または整数群の除外を含意しないものと理解されるであろう。

本発明の第１の側面によると、１つ以上の有価金属およびリチウムを含有する、給送流からの、金属の回収のための方法であって、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップと、
浸出貴液および固体残留物を分離するステップと、
浸出貴液を１つ以上の別個の溶媒抽出ステップに曝すステップであって、各溶媒抽出ステップは、１つ以上の有価金属を浸出貴液から回収し、残りの浸出貴液は、リチウムを備える、ステップと、
リチウムを浸出貴液から回収するステップと、
を含む、方法が、提供される。

本発明の方法は、特に、全ての有価金属の少なくとも有意な部分の、使用済みリチウム－イオンバッテリからの、好ましくは、高純度硫酸塩としての回収のために有用である。プロセスは、特に、単一または混合された給送源としての種々のリチウム－イオンバッテリ化学物質に適応し得るという点で、ロバストである。これは、酸性浸出液を用い、その後、溶媒抽出技法を使用した、順次金属回収ステップが続くことによって達成される。これは、特に、プロセスがいくつかの異なるバッテリ化学物質を取り扱い得、異なるバッテリタイプのソートが要求されないことを意味するため、有利であることが見出されている。

本発明の好ましい形態では、給送流は、銅、鉄、マンガン、アルミニウム、コバルトおよびニッケルのうちの１つ以上のものを備える。

本発明の一実施形態では、本方法はさらに、給送流を硫酸浸出液に曝すステップに先立って、
給送流を前処理プロセスに曝すステップを含む。

好ましくは、前処理プロセスは、１つ以上の機械的処置ステップを含む。より好ましくは、機械的処置ステップは、粉砕ステップおよび破砕ステップのうちの１つ以上のものを含む。

好ましくは、前処理プロセスは、１つ以上のサイズ低減ステップを含む。より好ましくは、１つ以上のサイズ低減ステップは、研削ステップを含む。

本発明の１つの形態では、前処理プロセスは、１つ以上の選鉱ステップを含む。好ましくは、１つ以上の選鉱ステップは、空気分類ステップ、磁気分類ステップ、および浮上分離ステップのうちの１つ以上のものを含む。

本発明の１つの形態では、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップと、
浸出貴液および固体残留物を分離するステップと、
が、浸出回路内で引き受けられる。好ましくは、浸出回路は、浸出区分と、濃縮槽区分と、フィルタ区分とを備える。

本発明の１つの形態では、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、
より具体的には、１つ以上の浸出反応器内で給送流を硫酸浸出液に曝すステップを含む。好ましくは、本ステップは、２つ以上の浸出反応器内で給送流を硫酸浸出液に曝すステップを含む。より好ましくは、本ステップは、３つ以上の浸出反応器内で給送流を硫酸浸出液に曝すステップを含む。より好ましくは、本ステップは、４つ以上の浸出反応器内で給送流を硫酸浸出液に曝すステップを含む。より好ましくは、本ステップは、５つ以上の浸出反応器内で給送流を硫酸浸出液に曝すステップを含む。

好ましくは、給送流を硫酸浸出液に曝すステップは、大気圧で行われる。

好ましくは、給送流を硫酸浸出液に曝すステップは、高温で行われる。

本発明の１つの形態では、各溶媒抽出ステップは、浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出し、１つ以上の抽出された金属を含有する、ロードされた抽出剤を生産するステップを含む。好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、ロードされた抽出剤を浸出貴液から分離するステップを含む。より好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、金属をロードされた抽出剤から回収するステップを含む。

本発明の１つの形態では、別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、銅を浸出貴液から回収するように適合される。好ましくは、浸出貴液は、銅抽出剤と接触され、銅が枯渇した浸出貴液と、ロードされた銅抽出剤とを生産する。より好ましくは、銅は、ロードされた銅抽出剤から回収される。さらに好ましくは、銅は、硫酸塩として回収される。

本発明の１つの形態では、別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される。好ましくは、浸出貴液は、アルミニウム抽出剤と接触され、アルミニウムが枯渇した浸出貴液と、ロードされたアルミニウム抽出剤を生産する。より好ましくは、アルミニウムは、ロードされたアルミニウム抽出剤から回収される。本発明の１つの形態では、アルミニウムは、銅の回収に続いて、浸出貴液から回収される。

本発明の１つの形態では、浸出貴液とアルミニウム抽出剤の接触はさらに、浸出貴液からの鉄をロードされたアルミニウム抽出剤上にロードさせるであろう。好ましくは、鉄は、ロードされたアルミニウム抽出剤から回収される。

本発明の代替形態では、アルミニウムは、沈殿ステップを介して、浸出貴液から回収される。好ましくは、アルミニウムが、沈殿ステップを用いて回収される場合、鉄もまた、沈殿ステップにおいて回収される。好ましくは、アルミニウムおよび鉄は、混合された水酸化物沈殿物として回収される。より好ましくは、沈殿ステップはさらに、浸出貴液からの沈殿された固体の分離を含む。

本発明の１つの形態では、沈殿ステップは、酸化剤の添加を含む。好ましくは、酸化剤は、空気、酸素ガス、酸素富化ガス、および過酸化水素から選択される。

本発明の１つの形態では、沈殿ステップは、浸出貴液のｐＨを４．５を上回るように増加させるステップを含む。好ましくは、ｐＨは、ベースの添加によって増加される。好ましくは、ベースは、アンモニア、石灰、または石灰石から選択される。本発明の１つの形態では、沈殿ステップは、増加ｐＨで動作する、２つ以上の沈殿段階を含む。好ましくは、少なくとも１つの沈殿段階は、３．２～４のｐＨで動作され、少なくとも１つの沈殿段階は、４．５を上回るｐＨで動作される。より好ましくは、酸化剤が、沈殿段階の一方または両方に添加される。

本発明の１つの形態では、別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、マンガンを浸出貴液から回収するように適合される。好ましくは、浸出貴液は、マンガン抽出剤と接触され、マンガンが枯渇した浸出貴液と、ロードされたマンガン抽出剤とを生産する。より好ましくは、マンガンは、ロードされたマンガン抽出剤から回収される。さらに好ましくは、マンガンは、硫酸塩として回収される。本発明の１つの形態では、マンガンは、アルミニウムおよび／または鉄の回収に続いて、浸出貴液から回収される。

本発明の１つの形態では、別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、コバルトを浸出貴液から回収するように適合される。好ましくは、浸出貴液は、コバルト抽出剤と接触され、コバルトが枯渇した浸出貴液と、ロードされたコバルト抽出剤とを生産する。より好ましくは、コバルトは、ロードされたコバルト抽出剤から回収される。さらに好ましくは、コバルトは、硫酸塩として回収される。本発明の１つの形態では、コバルトは、マンガンの回収に続いて、浸出貴液から回収される。

本発明の１つの形態では、別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、コバルトおよびマンガンを浸出貴液から回収するように適合される。本発明の本形態では、コバルトおよびマンガンは、単一抽出剤を使用して、浸出貴液から同時に抽出されるであろうことが、本発明者らによって想定される。好ましくは、浸出貴液は、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤と接触され、コバルトおよびマンガンが枯渇した浸出貴液と、ロードされたＣｏ－Ｍｎ抽出剤とを生産する。より好ましくは、コバルトおよびマンガンは、ロードされたＣｏ－Ｍｎ抽出剤から回収される。さらに好ましくは、マンガンおよびコバルトは、硫酸塩として回収される。本発明の１つの形態では、コバルトおよびマンガンは、アルミニウムおよび／または鉄の回収に続いて、浸出貴液から回収される。

本発明の１つの形態では、別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、ニッケルを浸出貴液から回収するように適合される。好ましくは、浸出貴液は、ニッケル抽出剤と接触され、ニッケルが枯渇した浸出貴液と、ロードされたニッケル抽出剤とを生産する。より好ましくは、ニッケルは、ロードされたニッケル抽出剤から回収される。さらに好ましくは、ニッケルは、硫酸塩として回収される。本発明の１つの形態では、ニッケルは、マンガンおよび／またはコバルトの回収に続いて、浸出貴液から回収される。

本発明の１つの形態では、別個の溶媒抽出ステップは、連続して実施される。好ましくは、別個の溶媒抽出ステップは、銅、アルミニウム、マンガン、コバルト、およびニッケルの順序で実施される。マンガンおよびコバルトが、共抽出される場合、別個の溶媒抽出ステップは、銅、アルミニウム、マンガン／コバルトおよびニッケルの順序で実施される。

本発明の１つの形態では、１つ以上の別個の溶媒抽出ステップに続いて、浸出貴液は、リチウムを備える。

本発明の１つの形態では、リチウムの浸出貴液からの回収は、より具体的には、リチウム化合物の沈殿を含む。より好ましくは、リチウム化合物は、続いて、溶液から回収される。一実施形態では、リチウム化合物は、炭酸リチウムである。好ましくは、浸出貴液は、炭酸アンモニウムと接触され、炭酸リチウムを沈殿させる。代替として、浸出貴液は、炭酸ナトリウムと接触され、炭酸リチウムを沈殿させる。

本発明の代替形態では、リチウム化合物は、晶析を用いて沈殿される。好ましくは、硫酸リチウムは、蒸発を用いて、溶液から晶析される。

本発明の１つの形態では、リチウムの浸出貴液からの回収は、より具体的には、溶媒抽出を使用したリチウムの回収を含む。

本発明の１つの形態では、リチウムの浸出貴液からの回収は、より具体的には、イオン交換を使用したリチウムの回収を含む。

本発明の１つの形態では、リチウムの浸出貴液からの回収は、より具体的には、電解ステップの使用を含む。好ましくは、電解ステップは、ＬｉＯＨの溶液を生産する。

本発明の１つの形態では、リチウム回収のステップに続いて、浸出液は、アンモニア回収ステップに曝される。好ましくは、アンモニア回収ステップは、硫酸アンモニウム晶析ステップを含む。

本発明のさらなる側面によると、１つ以上の有価金属およびリチウムを含有する、給送流からの、金属の回収のための方法であって、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップと、
浸出貴液および固体残留物を分離するステップと、
浸出貴液を、銅を浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、マンガンを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、コバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、ニッケルを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
リチウムを浸出貴液から回収するステップと、
を含む、方法が、提供される。

好ましくは、鉄もまた、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップにおいて回収される。

好ましくは、各溶媒抽出ステップは、浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出し、１つ以上の抽出された金属を含有する、ロードされた抽出剤を生産するステップを含む。より好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、ロードされた抽出剤を浸出貴液から分離するステップを含む。さらに好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、金属をロードされた抽出剤から回収するステップを含む。

本発明のさらなる側面によると、１つ以上の有価金属およびリチウムを含有する、給送流からの、金属の回収のための方法であって、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップと、
浸出貴液および固体残留物を分離するステップと、
浸出貴液を、銅を浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、マンガンおよびコバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、ニッケルを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
リチウムを浸出貴液から回収するステップと、
を含む、方法が、提供される。

好ましくは、鉄もまた、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップにおいて回収される。

好ましくは、各溶媒抽出ステップは、浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出し、１つ以上の抽出された金属を含有する、ロードされた抽出剤を生産するステップを含む。より好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、ロードされた抽出剤を浸出貴液から分離するステップを含む。さらに好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、金属をロードされた抽出剤から回収するステップを含む。

好ましくは、マンガンおよびコバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップの生成物は、マンガンおよびコバルトを別個に回収するプロセスに曝される。より好ましくは、マンガンおよびコバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップの生成物は、マンガンを回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝される。さらに好ましくは、コバルトは、マンガンを回収するように適合される、溶媒抽出ステップの抽残液から回収される。

本発明のさらなる側面によると、１つ以上の有価金属およびリチウムを含有する、給送流からの、金属の回収のための方法であって、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップと、
浸出貴液および固体残留物を分離するステップと、
浸出貴液を、銅を浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、沈殿ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、マンガンを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、コバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、ニッケルを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
リチウムを浸出貴液から回収するステップと、
を含む、方法が、提供される。

好ましくは、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、沈殿ステップはまた、鉄を浸出貴液から回収するであろう。

好ましくは、各溶媒抽出ステップは、浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出し、１つ以上の抽出された金属を含有する、ロードされた抽出剤を生産するステップを含む。より好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、ロードされた抽出剤を浸出貴液から分離するステップを含む。さらに好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、金属をロードされた抽出剤から回収するステップを含む。

本発明のさらなる側面によると、１つ以上の有価金属およびリチウムを含有する、給送流からの、金属の回収のための方法であって、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップと、
浸出貴液および固体残留物を分離するステップと、
浸出貴液を、銅を浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、沈殿ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、マンガンおよびコバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
浸出貴液を、ニッケルを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝すステップと、
リチウムを浸出貴液から回収するステップと、
を含む、方法が、提供される。

好ましくは、アルミニウムを浸出貴液から回収するように適合される、沈殿ステップはまた、鉄を浸出貴液から回収するであろう。

好ましくは、各溶媒抽出ステップは、浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出し、１つ以上の抽出された金属を含有する、ロードされた抽出剤を生産するステップを含む。より好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、ロードされた抽出剤を浸出貴液から分離するステップを含む。さらに好ましくは、各溶媒抽出ステップはさらに、金属をロードされた抽出剤から回収するステップを含む。

好ましくは、マンガンおよびコバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップの生成物は、マンガンおよびコバルトを別個に回収するプロセスに曝される。より好ましくは、マンガンおよびコバルトを浸出貴液から回収するように適合される、溶媒抽出ステップの生成物は、マンガンを回収するように適合される、溶媒抽出ステップに曝される。さらに好ましくは、コバルトは、マンガンを回収するように適合される、溶媒抽出ステップの抽残液から回収される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
１つ以上の有価金属およびリチウムを含有する給送流からの金属の回収のための方法であって、
前記給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備えるスラリーを形成するステップと、
前記浸出貴液および前記固体残留物を分離するステップと、
前記浸出貴液を１つ以上の別個の溶媒抽出ステップに曝すステップであって、各溶媒抽出ステップは、１つ以上の有価金属を前記浸出貴液から回収し、前記残りの浸出貴液は、リチウムを備える、ステップと、
リチウムを前記浸出貴液から回収するステップと
を含む、方法。
（項目２）
前記給送流は、少なくともリチウムと、銅、鉄、アルミニウム、マンガン、コバルト、およびニッケルのうちの１つ以上のものとを備える、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記方法はさらに、前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップに先立って、
前記給送流を前処理プロセスに曝すステップを含む、
項目１または２に記載の方法。
（項目４）
前記前処理プロセスは、１つ以上の機械的処置ステップを含む、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記機械的処置ステップは、粉砕ステップおよび破砕ステップのうちの１つ以上のものを含む、項目３または４に記載の方法。
（項目６）
前記前処理プロセスは、１つ以上のサイズ低減ステップを含む、項目３－５のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
前記前処理プロセスは、１つ以上の選鉱ステップを含む、項目３－６のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
前記１つ以上の選鉱ステップは、空気分類ステップ、磁気分類ステップ、および浮上分離ステップのうちの１つ以上のものを含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップは、大気圧で行われる、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップは、高温で行われる、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１１）
前記給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、
より具体的には、１つ以上の浸出反応器内で前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップを含む、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２）
各溶媒抽出ステップは、
前記浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出し、前記１つ以上の抽出された金属を含有するロードされた抽出剤を生産するステップと、
前記ロードされた抽出剤を前記浸出貴液から分離するステップと、
前記金属を前記ロードされた抽出剤から回収するステップと
を含む、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、アルミニウムを前記浸出貴液から回収するように適合される、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
アルミニウムを前記浸出貴液から回収するように適合される前記溶媒抽出ステップはまた、鉄を前記浸出貴液から回収する、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
アルミニウムおよび鉄は、沈殿ステップを介して、前記浸出貴液から回収される、項目１－１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６）
前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、マンガンを前記浸出貴液から回収するように適合される、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７）
前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、コバルトを前記浸出貴液から回収するように適合される、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目１８）
前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、コバルトおよびマンガンの両方を前記浸出貴液から回収するように適合される、項目１－１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１９）
前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、ニッケルを前記浸出貴液から回収するように適合される、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目２０）
前記別個の溶媒抽出ステップは、連続して実施される、前記項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目２１）
前記別個の溶媒抽出ステップは、銅、アルミニウム、マンガン、コバルト、およびニッケルの順序で実施される、項目１４に記載の方法。

本発明のさらなる特徴は、そのいくつかの非限定的実施形態の以下の説明により完全に説明される。本説明は、本発明を例示する目的のためだけに含まれる。上記に記載されるような本発明の広義な説明、開示、または説明に関する制限として理解されるべきではない。説明は、付随の図面を参照して行われるであろう。
図１は、本発明の方法の流れ図である。 図２は、浸出回路の流れ図である。 図３は、銅溶媒抽出回路の流れ図である。 図４は、アルミニウム溶媒抽出回路の流れ図である。 図４ａは、代替アルミニウム抽出回路の流れ図である。 図５は、コバルト／マンガン回収回路の流れ図である。 図６は、Ｃｏ－Ｍｎ溶媒抽出回路の流れ図である。 図７は、マンガン溶媒抽出回路の流れ図である。 図７ａは、代替マンガンおよびコバルト溶媒抽出回路の流れ図である。 図８は、ニッケル溶媒抽出回路の流れ図である。 図９は、リチウム回収回路の流れ図である。 図１０は、硫酸アンモニウム回収回路の流れ図である。 図１１は、銅に関する抽出分布等温線を示す、グラフである。 図１２は、硫酸銅晶析を示す、グラフである。 図１３は、硫酸銅晶析を示す、グラフである。 図１４は、４５℃での金属の沈殿に及ぼされるｐＨの影響を示す、グラフである。 図１５は、６５℃での金属の沈殿に及ぼされるｐＨの影響を示す、グラフである。 図１６は、９０℃での金属の沈殿に及ぼされるｐＨの影響を示す、グラフである。 図１７は、アルミニウムのコバルトからの分離に及ぼされる温度の影響を示す、グラフである。 図１８は、アルミニウムのニッケルからの分離に及ぼされる温度の影響を示す、グラフである。 図１９は、１：１のＯ／Ａ比での１５％（ｖ／ｖ）Ｄ２ＥＨＰＡを用いたｐＨ等温線を示す、グラフである。 図２０は、３：１のＯ／Ａ比での３０％（ｖ／ｖ）Ｃｙａｎｅｘ２７２を用いたｐＨ等温線を示す、グラフである。 図２１は、ｐＨ４．８０での３０％（ｖ／ｖ）Ｃｙａｎｅｘ２７２を用いたコバルトに関する抽出分布等温線を示す、グラフである。 図２２は、ｐＨ４．８０での３０％（ｖ／ｖ）Ｃｙａｎｅｘ２７２を用いたマンガンに関する抽出分布等温線を示す、グラフである。 図２３は、１：１のＯ／Ａ比での１０％（ｖ／ｖ）ＬＩＸ８４Ｉを用いたｐＨ等温線である。 図２４は、抽残液中の銅と、操業持続時間にわたる抽出率とを示す、グラフである。

上記に説明されるように、本発明の一側面では、１つ以上の有価金属およびリチウムを含有する、給送流からの、金属の回収のための方法であって、
給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップと、
浸出貴液および固体残留物を分離するステップと、
浸出貴液を１つ以上の別個の溶媒抽出ステップに曝すステップであって、各溶媒抽出ステップは、浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出するステップと、ロードされた抽出剤を浸出貴液から分離するステップと、金属をロードされた抽出剤から回収するステップとを含む、ステップと、
リチウムを浸出貴液から回収するステップと、
を含む、方法が、提供される。

図１では、本発明のある実施形態による、金属１０の回収のための方法が、示される。本実施形態では、給送流１２が、前処理プロセス１４に曝され、給送流をさらなる処理のために好適にする。結果として生じる給送流１６は、次いで、浸出回路２００に通過され、そこで、硫酸１８と接触され、金属種を可溶化する。溶解されない固体２０は、浸出液から除去され、浸出貴液２２を提供する。

浸出貴液２２は、銅溶媒抽出回路３００に指向され、そこで、銅抽出剤２６と接触される。銅は、銅抽出剤上にロードされ、ロードされた抽出剤２８は、浸出貴液２２から分離される。銅生成物が、続いて、銅抽出剤から回収される。

銅が枯渇した浸出貴液３０は、アルミニウム溶媒抽出回路４００に指向され、そこで、アルミニウム抽出剤３４と接触される。アルミニウムは、アルミニウム抽出剤上にロードされ、ロードされた抽出剤３６は、浸出貴液３０から分離される。アルミニウム生成物が、続いて、アルミニウム抽出剤から回収される。

アルミニウムが枯渇した浸出貴液３８は、コバルト／マンガン回収回路５００に指向され、そこで、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤４２と接触される。コバルトおよびマンガンは、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤上にロードされ、ロードされた抽出剤４４は、浸出貴液３８から分離される。コバルト生成物およびマンガン生成物が、続いて、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤から回収される。

コバルト／マンガンが枯渇した浸出貴液４８は、ニッケル溶媒抽出回路８００に指向され、そこで、ニッケル抽出剤５２と接触される。ニッケルは、ニッケル抽出剤上にロードされ、ロードされた抽出剤５４は、浸出貴液４８から分離される。ニッケル生成物が、続いて、ニッケル抽出剤から回収される。

結果として生じる浸出貴液５６は、リチウム回収回路９００に向かって指向され、そこで、炭酸アンモニウム５８と接触し、炭酸リチウムを沈殿させる。炭酸リチウム生成物６０が、溶液から回収される。アンモニアを含有する、結果として生じる濾過物６２は、硫酸アンモニウム回収回路１０００に通過され、硫酸アンモニウム生成物６４を生産する。

上記で議論される回路のそれぞれのより詳細な実施形態が、以下のように提供される。
給送材料

本発明の一実施形態では、給送材料は、リチウム－イオンバッテリを備える。本発明のプロセスは、ある範囲の異なるバッテリタイプを処置し、ある範囲の有価金属を回収するように適合される。本明細書全体を通して、文脈が別様に要求しない限り、用語「リチウム－イオンバッテリ」は、リチウムまたはリチウム化合物を備える、任意のバッテリを指すものと理解されるであろう。用語はまた、そのようなバッテリからの任意の成分またはそのようなバッテリの生産からの廃棄物生成物を含むものと理解されるであろう。

一実施形態では、給送流は、バッテリカソードおよびアノード材料を備え、これは、リチウムと、コバルト、銅、マンガン、ニッケル、アルミニウム、および鉄のうちの１つ以上のものとを含有する。
（前処理プロセス）

リチウム－イオンバッテリ内の標的有価金属は、カソードおよびアノード内に含有される。商業用バッテリは、典型的には、ケーシング内に含有される、カソードおよびアノードを備える。いくつかの事例では、プラスチック被覆もまた、ケーシングの周囲に巻着される。有価金属は、ケーシングおよび被覆内に含有されないため、これらは、給送流を硫酸浸出液に曝すステップに先立って、除去されるべきとなることが好ましい。

本発明の一実施形態では、給送材料は、機械的処置ステップに曝される。好ましくは、機械的処置ステップは、粉砕および／または破砕ステップを含む。本発明者らによって、使用済みリチウム－イオンバッテリの機械的処置は、アノードおよびカソード材料をリチウム－イオンバッテリのケーシング内から解放するであろうことが見出されている。

本発明の一実施形態では、給送材料は、サイズ低減ステップに曝される。好ましくは、サイズ低減ステップは、研削またはフライス加工ステップを含む。本発明者らは、粒子サイズの低減が、後続酸浸出ステップのために有益であることを見出している。

本発明の１つの形態では、給送材料の平均粒子サイズは、５ｍｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、４ｍｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、３ｍｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、２ｍｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、１ｍｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、９００μｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、８００μｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、７００μｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、６００μｍを下回るように低減される。好ましくは、給送材料の平均粒子サイズは、５００μｍを下回るように低減される。

一実施形態では、１つ以上の前処理ステップは、不活性大気中で行われる。

本発明の一実施形態では、破砕された材料は、１つ以上の選鉱ステップに曝される。好ましくは、選鉱ステップは、非有価材料の少なくとも一部を給送流から分離する。

本発明の１つの形態では、１つ以上の選鉱ステップは、空気分類ステップを含む。本発明者らは、空気分類が、軽量プラスチックのより重い金属有価物からの分離のために有用であることを見出している。

本発明の１つの形態では、１つ以上の選鉱ステップは、磁気分離ステップを含む。本発明者らは、磁気分離が、磁気ケーシング材料をアノードおよびカソード材料から分離する際に有用であることを見出している。

一実施形態では、サイズ低減ステップは、選鉱ステップに先立って実施される。代替実施形態では、サイズ低減ステップは、選鉱ステップ後に実施される。
（浸出回路）

上記に議論されるように、処理される給送材料は、浸出回路に指向され、そこで、硫酸浸出液に曝され、可溶性金属塩の浸出貴液と、固体残留物とを備える、スラリーを形成する。図２は、本発明の一実施形態による、浸出回路２００の流れ図を示す。浸出回路２００では、給送材料２０２は、水２０４と混合され、濾過物２０６を洗浄し、標的固体含有率を伴うスラリーを形成する。標的固体含有率は、給送材料のグレードに依存し、十分な希釈水が、浸出液からの排出物中に存在し、全ての可溶性塩を溶液中に維持するように、操作される。

スラリーは、一連の浸出反応器２０８に通過される。濃縮された硫酸２１０は、遊離酸濃度を維持するために十分な余剰量で、浸出反応器２０８に添加される。任意の銅、コバルト、アルミニウム、鉄、ニッケル、リチウムおよびマンガンの少なくとも一部が、溶液の中に抽出され、浸出液２１２を形成する。金属およびその化合物は、硫酸と反応し、複数の潜在的反応経路を介して、その個別の硫酸塩を生産し、主要な反応のいくつかは、下記に提示される。

複数の浸出反応器１０８が、使用される場合、浸出反応器は、直列に配列される。

一実施形態では、ガス浄化システム（図示せず）が、浸出反応器２０８の頭隙に接続され、浸出反応器２０８内で生産される水蒸気および任意の他のガスを除去する。

タンク浸出プロセスが、上記に説明されるが、当業者は、同一効果を達成するために、当技術分野において利用可能な任意の浸出回路から選択してもよいことが想定される。

結果として生じる浸出液２１２は、浸出貴液と、固体残留物とを含有する、スラリーである。浸出液２１２は、浸出液２１２スラリーを脱水させるために、濃縮槽２１４に指向される。濃縮槽２１４からの溢流２１６は、固体がなく、さらなる処理のために、保持タンク（図示せず）内に収集される。濃縮槽２１４からの潜流２１８は、重量比約６５％固体の高固体含有率で、浸出フィルタ２２０に排出される。

潜流２１８は、浸出フィルタ２２０に通過され、そこで、さらに脱水され、約１５％湿気含有率で、比較的に乾燥したフィルタケーキを生産する。一次濾過物２２２が、収集され、さらなる処理のために、保持タンク（図示せず）に通過される。新鮮な水２２４が、浸出フィルタ２２０において使用され、ケーキを洗浄し、フィルタケーキ内に同伴される浸出貴液の回収を最大限にする。洗浄濾過物２０６は、浸出回路２００の先頭に戻るようにリサイクルされ、そこで、給送材料２０２と組み合わせられる。フィルタケーキは、浸出フィルタ２２０から排出され、廃棄のために、残留物貯蔵所に通過される。
（浸出回路条件）

本発明の１つの形態では、給送材料は、水と混合され、および／または濾過物を標的固体含有率まで洗浄する。好ましくは、標的固体含有率は、重量比５％～７０％である。より好ましくは、標的固体含有率は、重量比１０％～３０％である。さらに好ましくは、標的固体含有率は、重量比約２０％である。本発明者らは、好ましい標的固体含有率が、原料のグレードに依存することを見出している。概して、原料グレードが高いほど、標的固体含有率は、低くなる。

本発明の１つの形態では、硫酸の濃度は、少なくとも１ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも２ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも３ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも４ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも５ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも６ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも７ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも８ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも９ｇ／Ｌである。好ましくは、硫酸の濃度は、少なくとも１０ｇ／Ｌである。当業者によって理解されるであろうように、浸出液中の硫酸の濃度は、反応／溶解動力学に影響を及ぼすであろう。あまりに低速で動作される場合、反応は、非実践的となる点まで減速するであろう。

一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも１ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも２ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも３ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも４ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも５ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも６ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも７ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも８ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも９ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。一実施形態では、硫酸の量は、少なくとも１０ｇ／Ｌの遊離酸濃度を維持するために十分である。

好ましくは、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、大気圧で実施される。材料を大気圧で浸出するための方法は、当業者に周知であって、バット浸出およびタンク浸出を含む。

本発明の好ましい形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、高温で生じる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも４０℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも４５℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも５０℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも５５℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも６０℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも６５℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも７０℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも７５℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも８０℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも８５℃の温度で行われる。一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、少なくとも９０℃の温度で行われる。

浸出が高温で実施される、本発明のある実施形態では、浸出反応器は、好ましくは、蒸気で加熱される。

本発明の一実施形態では、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備える、スラリーを形成するステップは、より好ましくは、
酸化剤の存在下で、給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩の浸出貴液と、固体残留物とを備える、スラリーを形成するステップを含む。

当業者によって理解されるであろうように、金属銅は、硫酸中で容易に直接可溶性ではなく、低速または不完全な抽出をもたらす。本発明者らは、硫酸浸出ステップの間、酸化剤を提供することが、銅のほぼ完全な浸出を確実にするであろうことを見出している。本発明の１つの形態では、酸化剤は、過酸化水素である。
（溶媒抽出）

浸出貴液および固体残留物を分離するステップに続いて、浸出貴液は、１つ以上の別個の溶媒抽出ステップに通過され、有価金属を回収する。

本明細書全体を通して、文脈が別様に要求しない限り、用語「抽出剤」は、有機溶媒中に溶解された有機化合物を指すものと理解されるであろう。有機化合物は、典型的には、利用可能な陽子を有し、これは、水溶液からの金属イオンと交換されることができる。

本明細書全体を通して、文脈が別様に要求しない限り、用語「ロードされた抽出剤（ｌｏａｄｅｄ ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ）」および「ロードされた有機物（ｌｏａｄｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ）」等の変形例は、水溶液から抽出剤に運ばれた金属イオンで富化されている、抽出剤を指すものと理解されるであろう。

本明細書全体を通して、文脈が別様に要求しない限り、用語「浄化」は、少なくともいくつかの望ましくない元素が除去される、ロードされた抽出剤の精製ステップを指すものと理解されるであろう。

本明細書全体を通して、文脈が別様に要求しない限り、用語「剥離」は、典型的には、希釈または濃縮された酸または塩基溶液の形態における、剥離溶液の添加によって、着目金属をロードされた抽出剤から水性相に運ぶステップを指すものと理解されるであろう。
銅溶媒抽出回路

浸出貴液および固体残留物を分離するステップに続いて、浸出貴液は、銅溶媒抽出回路に通過され、銅を回収する。図３は、本発明の一実施形態による、銅溶媒抽出回路３００の流れ図を示す。浸出回路２００からの浸出貴液３０２は、銅溶媒抽出回路３００に指向される。図３に示される実施形態では、銅溶媒抽出回路３００は、抽出段階３０４と、浄化段階３０６と、剥離段階３０８とを備え、銅を浸出貴液３０２から銅剥離液３１０の中に選択的に回収する。Ｃｕを含まない抽残液３１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

抽出段階３０４に指向されることに先立って、浸出貴液３０２は、逆流熱交換器（図示せず）を通して圧送され、浸出貴液３０２の温度を低減させる。

冷却された浸出貴液３０２は、抽出段階３０４に指向される。

本発明の一実施形態では、抽出段階は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階は、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。さらに好ましくは、抽出段階は、３つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出位相が、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラは、直列に配列される。

抽出段階が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。

図３に示される実施形態では、抽出段階３０４は、直列に配列される、３つの溶媒抽出ミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。浸出貴液３０２は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、銅抽出剤３１４と接触され、銅を浸出貴液３０２から選択的に抽出する。

本発明の好ましい形態では、銅抽出剤は、有機抽出剤である。より好ましくは、銅抽出剤は、オキシムである。さらに好ましくは、銅抽出剤は、ＬＩＸ８４Ｉである。

一般抽出反応は、下記の方程式１に提示される。
２ＲＨ＋ＣｕＳＯ_４＝ＣｕＲ_２＋Ｈ_２ＳＯ_４（１）

浸出貴液３０２および銅抽出剤３１４は、逆流配列内で接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液３１６が、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、方程式２に提示される反応を介して、硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持する。
Ｈ_２ＳＯ_４＋２ＮＨ_３＝（ＮＨ４）_２ＳＯ_４（２）

銅は、浸出貴液３０２から選択的に回収され、Ｃｕを含まない抽残液３１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

ロードされた抽出剤３１８は、浄化段階３０６に指向される。浄化段階３０６では、銅ロード抽出剤３１８は、銅イオンを含有する、浄化溶液３２０の一部と接触される。浄化溶液３２０中の銅は、ロードされた抽出剤３１８上に優先的にロードされ、抽出段階３０４において、ロードされた抽出剤３１８上にロードされた任意の不純物元素を変位させる。

本発明の一実施形態では、浄化段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。

図３に示される実施形態では、浄化段階３０６は、単一ミキサ－セトラを備える。

浄化段階３０６からの水性相は、第１の抽出ミキサ－セトラに戻るように指向される。浄化段階３０６からのロードされた抽出剤３２２は、剥離段階３０８に前進する。剥離段階３０８では、ロードされた抽出剤３２２は、酸性剥離溶液３２４と接触され、有機物上の銅イオンの大部分を水性相に変位させ（方程式１に詳述される抽出反応の反転において）、銅剥離液３１０を生産する。

一実施形態では、剥離段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。好ましくは、剥離段階は、２つ以上のミキサセトラを備える。

剥離段階が、２つ以上のミキサセトラを備える、実施形態では、２つ以上のミキサセトラは、直列に配列される。

剥離段階３０８から退出する有機相３２６は、抽出段階３０４にリサイクルされ、そこで、再び、銅がロードされる。このように、有機相３２６は、銅溶媒抽出回路３００内の閉回路に保たれる。

銅剥離液の一部は、浄化段階３０６内の浄化溶液としての使用のために、リサイクルされる。

剥離段階３０６からの銅剥離液３１０は、銅晶析段階３２８に指向される。銅晶析段階３２８では、銅剥離液３１０は、硫酸３３０と接触され、塩晶析プロセスにおいて、固体としての硫酸銅五水和物（ＣｕＳＯ_４．５Ｈ_２Ｏ）の晶析を強いる。銅晶析段階３２８は、硫酸銅五水和物および硫酸液のスラリー３３２を生産する。

本発明の１つの形態では、銅晶析段階は、晶析ユニットを備える。好ましくは、晶析ステップは、外被付き反応容器または掻き面式晶析器内で実施される。

銅晶析段階３２８からのスラリー３３２は、濾過段階３３４に通過される。濾過段階３３４では、硫酸銅固体３３６は、酸性液３３８から分離される。水３４０が、濾過段階３３４において使用され、フィルタケーキを洗浄し、フィルタケーキ内の同伴された酸性液３３８の除去を最大限にする。

好ましくは、濾過段階は、固体液体分離デバイスを備える。より好ましくは、固体液体分離デバイスは、プレートおよびフレームフィルタである。

一実施形態では、酸性液は、３３８は、剥離段階３０６に戻るようにリサイクルされる。銅濾過物の一部は、浄化段階３０６において使用するためにリサイクルされる。
銅溶媒抽出回路条件

本発明の１つの形態では、浸出貴液は、抽出段階に指向されることに先立って、冷却された。一実施形態では、浸出貴液は、６５℃を下回るように冷却される。一実施形態では、浸出貴液は、６０℃を下回るように冷却される。一実施形態では、浸出貴液は、５５℃を下回るように冷却される。一実施形態では、浸出貴液は、５０℃を下回るように冷却される。一実施形態では、浸出貴液は、４５℃を下回るように冷却される。一実施形態では、浸出貴液は、４０℃を下回るように冷却される。一実施形態では、浸出貴液は、３５℃を下回るように冷却される。一実施形態では、浸出貴液は、３０℃を下回るように冷却される。好ましくは、浸出貴液は、少なくとも５０℃を下回るように冷却される。最大温度は、引火点によって決定され、本温度を少なくとも１０℃下回って動作することが実践的である。

本発明の１つの形態では、銅抽出剤は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比２０％～４０％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約３０％である。当業者によって理解されるであろうように、銅抽出剤の希釈は、粘度を制御するために使用される。

銅抽出剤が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。

本発明の好ましい形態では、抽出段階における有機物対水性物の比は、２．１５：１である。当業者によって理解されるであろうように、抽出段階における有機物対水性物の比は、浸出貴液中の銅含有量および有機物上への銅のロード量に依存する。抽出剤の平衡濃度の計算のための１つの方法は、物質収支を使用することである、すなわち、これは、抽出剤の総（分析）濃度と溶媒相内の全ての溶媒和された種の和との間の差異に等しい。

好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、１～３である。より好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、２である。

本発明の１つの形態では、銅ロード抽出剤対浄化溶液の比は、体積比２０：１～１００：１（有機物：水性物）である。好ましくは、比は、体積比２５：１～５０：１（有機物：水性物）である。より好ましくは、比は、体積比約３５：１（有機物：水性物）である。

本発明の１つの形態では、酸性剥離溶液３２４は、硫酸を備える。好ましくは、剥離溶液の硫酸濃度は、少なくとも１００ｇ／Ｌである。より好ましくは、剥離溶液の硫酸濃度は、少なくとも１１０ｇ／Ｌである。より好ましくは、剥離溶液の硫酸濃度は、少なくとも１２０ｇ／Ｌである。より好ましくは、剥離溶液の硫酸濃度は、少なくとも１３０ｇ／Ｌである。より好ましくは、剥離溶液の硫酸濃度は、少なくとも１４０ｇ／Ｌである。より好ましくは、剥離溶液の硫酸濃度は、少なくとも１５０ｇ／Ｌである。

本発明の１つの形態では、晶析段階から退出するスラリーの硫酸濃度は、１５０～３５０ｇ／Ｌである。好ましくは、晶析段階から退出するスラリーの硫酸濃度は、１６０～３００ｇ／Ｌである。好ましくは、晶析段階から退出するスラリーの硫酸濃度は、１７０～２７５ｇ／Ｌである。好ましくは、晶析段階から退出するスラリーの硫酸濃度は、１８０～２６０ｇ／Ｌである。好ましくは、晶析段階から退出するスラリーの硫酸濃度は、１９０～２５０ｇ／Ｌである。好ましくは、晶析段階から退出するスラリーの硫酸濃度は、２００～３４０ｇ／Ｌである。好ましくは、晶析段階から退出するスラリーの硫酸濃度は、約２２０ｇ／Ｌである。

本発明の１つの形態では、晶析ステップの温度は、制御される。好ましくは、晶析ステップの温度は、１０℃～５０℃である。好ましくは、晶析ステップの温度は、２０℃～４０℃である。好ましくは、晶析ステップの温度は、２５℃～３０℃である。当業者によって理解されるであろうように、より低い温度では、硫酸銅は、あまり可溶性ではなく、それによって、回収を最大限にする。
アルミニウム溶媒抽出回路

浸出貴液および固体残留物を分離するステップに続いて、好ましくは、銅溶媒抽出ステップ後、浸出貴液は、アルミニウム溶媒抽出回路に通過され、アルミニウムを回収する。図４は、本発明の一実施形態による、アルミニウム溶媒抽出回路４００の流れ図を示す。銅溶媒抽出回路からの浸出貴液４０２は、アルミニウム溶媒抽出回路４００に指向される。図４に示される実施形態では、アルミニウム溶媒抽出回路４００は、抽出段階４０４と、浄化段階４０６と、剥離段階４０８とを備え、アルミニウムを浸出貴液４０２からアルミニウム剥離液４１０の中に選択的に回収する。Ａｌを含まない抽残液４１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

本発明の一実施形態では、抽出段階は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階は、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。さらに好ましくは、抽出段階は、３つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出位相が、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラは、直列に配列される。

抽出段階が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。

図４に示される実施形態では、抽出段階４０４は、直列に配列される、３つの溶媒抽出ミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。浸出貴液４０２は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、アルミニウム抽出剤４１４と接触され、アルミニウムを浸出貴液４０２から選択的に抽出する。鉄および任意の残りの銅イオンもまた、アルミニウム浸出貴液４０２から抽出されるであろう。

本発明の好ましい形態では、アルミニウム抽出剤は、有機抽出剤である。より好ましくは、アルミニウム抽出剤は、ホスフィン酸タイプ有機抽出剤、ホスホン酸タイプ有機抽出剤、およびリン酸タイプ有機抽出剤から選択される。さらに好ましくは、アルミニウム抽出剤は、Ｃｙａｎｅｘ２７２、Ｉｏｎｑｕｅｓｔ８０１（ＰＣ８８Ａ）、およびＤ２ＥＨＰＡから選択される。

一般抽出反応は、下記の方程式３に提示される。
６ＲＨ＋Ｘ_２（ＳＯ_４）_３＝２ＸＲ_３＋３Ｈ_２ＳＯ_４（式中、ｘ＝Ａｌ^＋３、Ｆｅ^＋３）（３）

浸出貴液４０２およびアルミニウム抽出剤４１４は、逆流配列において接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液４１６は、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、方程式２に提示される反応を介して硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持する。

アルミニウム、鉄、および銅イオンが、浸出貴液４０２から選択的に回収され、Ａｌを含まない抽残液４１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

ロードされた抽出剤４１８は、浄化段階４０６に指向される。浄化段階４０６では、アルミニウムロード抽出剤４１８は、アルミニウムイオンを含有する、浄化溶液４２０の一部と接触される。浄化溶液４２０中のアルミニウムイオンは、ロードされた抽出剤４１８上に優先的にロードされ、抽出段階４０４において、ロードされた抽出剤４１８上にロードされた任意の不純物元素を変位させる。

本発明の一実施形態では、浄化段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。

図４に示される実施形態では、浄化段階４０６は、単一ミキサ－セトラを備える。

浄化段階４０６からの水性相は、第１の抽出ミキサ－セトラに戻るように指向される。浄化段階４０６からのロードされた抽出剤４２２は、剥離段階４０８に前進する。剥離段階４０８では、ロードされた抽出剤４２２は、酸性剥離溶液４２４と接触される。酸性剥離溶液は、水性相への有機物上のイオンの大部分の変位をもたらし（方程式３に詳述される抽出反応の反転において）、アルミニウム剥離液４１０を生産する。十分な水４２６が、剥離段階４０６において添加され、アルミニウム剥離液４１０中の塩の晶析を防止する。アルミニウム剥離液４１０は、アルミニウム生成物保存所に指向される。アルミニウム剥離液４１０の一部は、浄化段階における浄化溶液としての使用のためにリサイクルされる。

一実施形態では、剥離段階４０８は、１つ以上のミキサセトラを備える。好ましくは、剥離段階４０８は、２つ以上のミキサセトラを備える。

剥離段階４０８が、２つ以上のミキサセトラを備える、実施形態では、２つ以上のミキサセトラは、直列に配列される。

剥離段階４０８から退出する有機相４２８は、抽出段階４０４にリサイクルされ、そこで、再び、アルミニウムがロードされる。このように、有機相４２８は、アルミニウム溶媒抽出回路４００内の閉回路に保たれる。
（アルミニウム溶媒抽出回路条件）

本発明の１つの形態では、アルミニウム抽出剤は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比２０％～４０％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約３０％である。

アルミニウム抽出剤が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。

本発明の好ましい形態では、抽出段階における有機物対水性物の比は、１．８５：１である。当業者によって理解されるであろうように、抽出段階における有機物対水性物の比は、浸出貴液中のアルミニウム含有量および有機物上へのアルミニウムのロード量に依存する。抽出剤の平衡濃度の計算のための１つの方法は、物質収支を使用することである、すなわち、これは、抽出剤の総（分析）濃度と溶媒相内の全ての溶媒和された種の和との間の差異に等しい。

好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、２～３．５である。より好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、３．３である。

本発明の１つの形態では、アルミニウムロード抽出剤対浄化溶液の比は、体積比２０：１～１００：１（有機物：水性物）である。好ましくは、比は、体積比３０：１～７０：１（有機物：水性物）である。より好ましくは、比は、体積比約５０：１（有機物：水性物）である。

本発明の１つの形態では、ロードされた抽出剤は、アルミニウム剥離液中で標的ｐＨを達成するために、十分な酸性剥離溶液と接触される。好ましくは、標的ｐＨは、２未満である。より好ましくは、標的ｐＨは、１．５未満である。より好ましくは、標的ｐＨは、１未満である。本発明者らは、ｐＨが、２を上回る場合、金属を抽出剤から剥離するために不十分な酸濃度が存在することを見出している。

本発明の１つの形態では、水が、剥離段階に添加され、アルミニウム剥離液中のアルミニウムの標的濃度に到達する。好ましくは、標的濃度は、５０ｇ／Ｌ～７０ｇ／Ｌである。
（アルミニウム回収回路）

上記に議論されるように、アルミニウムおよび鉄は、溶媒抽出プロセスを用いて、浸出貴液から回収されてもよい。図４ａでは、アルミニウムおよび鉄が、アルミニウム沈殿回路４３０内で浸出貴液から回収される、本発明の代替形態が、示される。図３と同様の番号は、同様の部品を示す。上記の議論と同様に、浸出貴液は、好ましくは、銅溶媒抽出ステップ後、アルミニウム沈殿回路４３０に通過される。

図４ａに示される実施形態では、アルミニウム沈殿回路４３０は、一次沈殿段階４３１と、一次濃縮段階４３２と、二次沈殿段階４３３と、二次濃縮段階４３４とを備え、アルミニウムおよび鉄を選択的に沈殿させ、浸出貴液４０２から回収する。Ａｌを含まない抽残液４１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

一次沈殿段階４３１では、溶液は、酸化剤４３５と接触され、溶液中の第一鉄種を第二鉄イオンに酸化させる。好適な酸化剤は、当業者に公知であって、空気、酸素ガス、酸素富化ガス、および過酸化水素を含む。溶液ｐＨは、ベース、例えば、アンモニア４３６の添加によって、３．２～４の範囲まで増加される。いくつかの他のベース、例えば、石灰または石灰石が、溶液ｐＨを増加させるために使用されてもよい。溶液中のアルミニウムおよび鉄有価物の大部分は、水酸化物としてスラリー４３７中に沈殿される。

結果として生じるスラリー４３７は、第１の濃縮段階４３２に指向される。スラリー４３７は、濃縮され、溢流４３８は、二次沈殿段階４３３に指向される。第１の濃縮段階４３２からの潜流４３９は、濾過段階４４０に指向される。フィルタ残留物４４１は、回収され、さらなる処置または廃棄に指向される。濾過物４４２は、二次沈殿段階４３３に指向される。

好ましくは、第１の濃縮段階４３１は、従来の濃縮装置を使用して行われる。当業者によって使用される固体液体分離の他の手段が、採用されてもよい。

二次沈殿段階４３３では、溶液は、酸化剤４４３と接触され、溶液中の第一鉄種を第二鉄イオンに酸化させる。好適な酸化剤は、当業者に公知であって、空気、酸素ガス、酸素富化ガス、および過酸化水素を含む。溶液ｐＨは、ベース４４５、例えば、アンモニアの添加を通して、４．５を上回るように増加される。一実施形態では、ｐＨは、４．５～６．０の範囲まで増加される。いくつかの他のベース、例えば、石灰または石灰石が、溶液ｐＨを増加させるために使用されてもよい。沈殿ステップの両方における酸化剤４４３の使用は、第一鉄から第二鉄への酸化率が、第１の段階の低ｐＨでは、低速であって、第２の段階におけるより高いｐＨでは、はるかに高速であるため、有利であることが見出されている。溶液中の残りのアルミニウムおよび鉄有価物は、水酸化物としてスラリー４４６中に沈殿される。

結果として生じるスラリー４４６は、二次濃縮段階４３３に指向される。スラリー４４６は、濃縮され、アルミニウムおよび鉄が実質的にない、溢流４１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。濃縮槽潜流４４７は、第１の沈殿段階４３１にリサイクルされ、任意の損失を最小限にしてもよい。代替として、または加えて、濃縮槽潜流４４７は、浸出回路または別個の酸溶解段階に指向され、共沈殿されたコバルト、ニッケル、およびリチウムを回収してもよい。

好ましくは、二次濃縮段階４３３は、従来の濃縮装置を使用して行われる。

本発明者らはまた、一次沈殿段階および二次沈殿段階が、酸化剤の存在下で、ｐＨ４．５～６における単一沈殿段階と置換されてもよいことを見出している。しかしながら、そのようなアプローチの不利点は、コバルトのより多くの損失が存在することである。
（アルミニウム回収回路条件）

本発明の１つの形態では、一次沈殿段階は、５０℃を上回る温度で行われる。好ましくは、一次沈殿段階は、５５℃を上回る温度で行われる。より好ましくは、一次沈殿段階は、６０℃を上回る温度で行われる。さらに好ましくは、一次沈殿段階は、６５℃を上回る温度で行われる。

本発明の１つの形態では、二次沈殿段階は、５０℃を上回る温度で行われる。好ましくは、二次沈殿段階は、５５℃を上回る温度で行われる。より好ましくは、二次沈殿段階は、６０℃を上回る温度で行われる。さらに好ましくは、二次沈殿段階は、６５℃を上回る温度で行われる。

本発明の１つの形態では、沈殿ステップのうちの少なくとも１つにおける溶液のＥｈは、少なくとも４００ｍＶＡｇ／ＡｇＣｌである。
（コバルト／マンガン回収回路）

浸出貴液および固体残留物を分離するステップに続いて、好ましくは、銅溶媒抽出ステップおよびアルミニウム溶媒抽出ステップ後、浸出貴液は、コバルト／マンガン回収回路に通過され、コバルトおよびマンガンを回収する。図５は、本発明の一実施形態による、コバルト／マンガン回収回路５００の流れ図を示す。アルミニウム溶媒抽出回路４００からの浸出貴液５０２は、コバルト／マンガン回収回路５００に指向される。

図５に示される実施形態では、コバルト／マンガン回収回路５００は、Ｃｏ－Ｍｎ溶媒抽出回路５０４を備え、コバルト／マンガンを浸出貴液５０２から選択的に回収する。Ｃｏ－Ｍｎを含まない抽残液５０６は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。結果として生じるＣｏ－Ｍｎ流５０７は、さらなる処理のために、指向される。コバルト／マンガン回収回路５００はさらに、マンガン溶媒抽出回路５０８を備え、コバルトおよびマンガンを分離する。結果として生じるコバルト含有流５１０は、コバルト晶析段階５１２に指向され、コバルト生成物５１４を回収する。結果として生じるマンガン含有流５１６は、マンガン晶析段階５１８に指向され、マンガン生成物５２０を回収する。
（Ｃｏ－Ｍｎ溶媒抽出回路）

Ｃｏ－Ｍｎ溶媒抽出回路５０４の詳細図が、図６に示され、図５と同様の番号は、同様の部品を示す。Ｃｏ－Ｍｎ溶媒抽出回路５０４は、抽出段階６０２と、浄化段階６０４と、剥離段階６０６とを備え、コバルト／マンガンを浸出貴液５０２からＣｏ－Ｍｎ剥離液６０８の中に選択的に回収する。Ｃｏ－Ｍｎを含まない抽残液５０６は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

本発明の一実施形態では、抽出段階は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階は、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。さらに好ましくは、抽出段階は、３つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出位相が、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラは、直列に配列される。

抽出段階が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。

図６に示される実施形態では、抽出段階６０２は、直列に配列される、４つの溶媒抽出ミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。浸出貴液５０２は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤６１０と接触され、コバルト／マンガンを浸出貴液５０２から選択的に抽出する。

本発明の好ましい形態では、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤は、ホスフィン酸タイプ有機抽出剤、ホスホン酸タイプ有機抽出剤、およびリン酸タイプ有機抽出剤から選択される。さらに好ましくは、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤は、Ｃｙａｎｅｘ２７２、Ｉｏｎｑｕｅｓｔ８０１（ＰＣ８８Ａ）、およびＤ２ＥＨＰＡから選択される。

一般抽出反応は、下記の方程式４に提示される。
２ＲＨ＋ＸＳＯ_４＝ＸＲ_２＋Ｈ_２ＳＯ_４（式中、ｘ＝Ｃｏ^＋２、Ｍｎ^＋２）（４）

浸出貴液５０２およびＣｏ－Ｍｎ抽出剤６１０は、逆流配列において接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液６１２は、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、方程式２に提示される反応を介して硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持する。

コバルトおよびマンガンは、浸出貴液５０２から選択的に回収され、Ｃｏ－Ｍｎを含まない抽残液５０６は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

ロードされた抽出剤６１４は、浄化段階６０４に指向される。浄化段階６０４では、ロードされた抽出剤６１４は、浄化溶液６１６の一部と接触される。浄化溶液６１６中のコバルト／マンガンは、ロードされた抽出剤６１４上に優先的にロードされ、抽出段階６０２において、ロードされた抽出剤６１４上にロードされた、いくつかの不純物元素を変位させる。

本発明の一実施形態では、浄化段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。

図６に示される実施形態では、浄化段階６０４は、単一ミキサ－セトラを備える。

浄化段階６０４からの水性相は、第１の抽出ミキサ－セトラに戻るように指向される。浄化段階６０４からのロードされた抽出剤６１８は、剥離段階６０６に前進する。剥離段階６０６では、ロードされた抽出剤６１８は、酸性剥離溶液６２０と接触され、有機物上のコバルト／マンガンイオンの大部分を水性相に変位させ（方程式１に詳述される抽出反応の反転において）、Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８を生産する。十分な水６２２が、剥離段階６０６において添加され、Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８中の塩の晶析を防止する。

Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８は、マンガン溶媒抽出回路５０８に指向される。

一実施形態では、剥離段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。好ましくは、剥離段階は、２つ以上のミキサセトラを備える。

剥離段階が、２つ以上のミキサセトラを備える、実施形態では、２つ以上のミキサセトラは、直列に配列される。

剥離段階６０６から退出する有機相６２４は、抽出段階６０２にリサイクルされ、そこで、再び、コバルト／マンガンがロードされる。このように、有機相６２４は、コバルト／マンガン溶媒抽出回路５０４内の閉回路に保たれる。Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８は、マンガン溶媒抽出回路５０８に指向される。
（コバルト／マンガン溶媒抽出回路条件）

本発明の１つの形態では、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比１５％～３５％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約３０％である。当業者によって理解されるであろうように、Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤の希釈は、粘度を制御するために使用される。

Ｃｏ－Ｍｎ抽出剤が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。

本発明の好ましい形態では、抽出段階における有機物対水性物の比は、３．１：１である。当業者によって理解されるであろうように、抽出段階における有機物対水性物の比は、浸出貴液中のコバルト／マンガン含有量および有機物上へのコバルト／マンガンのロード量に依存する。抽出剤の平衡濃度の計算のための１つの方法は、物質収支を使用することである、すなわち、これは、抽出剤の総（分析）濃度と溶媒相内の全ての溶媒和された種の和との間の差異に等しい。

好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、４．２～５である。より好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、４．８である。

本発明の１つの形態では、Ｃｏ－Ｍｎロード抽出剤対浄化溶液の比は、体積比２０：１～１００：１（有機物：水性物）である。好ましくは、比は、体積比３０：１および７０：１（有機物：水性物）である。より好ましくは、比は、体積比約５０：１（有機物：水性物）である。

本発明の１つの形態では、酸性剥離溶液は、硫酸を備える。

本発明の１つの形態では、ロードされた抽出剤は、Ｃｏ－Ｍｎ剥離液中で標的ｐＨを達成するために、十分な酸性剥離溶液と接触される。好ましくは、標的ｐＨは、３を下回る。

本発明の１つの形態では、水が、剥離段階に添加され、Ｃｏ－Ｍｎ剥離液中のコバルトの標的濃度に到達する。好ましくは、標的濃度は、８０ｇ／Ｌ～１４０ｇ／Ｌである。
（マンガン溶媒抽出回路）

マンガン抽出回路５０８の詳細図が、図７に示され、図５および６と同様の番号は、同様の部品を示す。マンガン抽出回路５０８は、プレロード段階７２０と、抽出段階７２２と、浄化段階７２４と、剥離段階７２６とを備え、マンガンをＣｏ－Ｍｎ剥離液６０８からマンガン剥離液７３０およびコバルト抽残液７３２の中に選択的に回収する。

Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８は、抽出段階７２２に指向され、そこで、プレロード段階７２０からのプレロード有機物７３４と接触される。プレロード有機物７３４は、新鮮なマンガン抽出剤流（図示せず）で補完される、またはそれと置換されてもよいことが想定される。

プレロード段階７２０では、マンガン剥離段階７２６（下記に説明される）からの剥離された有機物７３６は、コバルトフィルタ７４２（下記に説明される）からのコバルト濾過物７４０と接触される。マンガン抽出回路５０８は、プレロード段階７２０を伴わずに動作してもよいことが想定される。そのような実施形態では、新鮮なマンガン抽出剤が、抽出段階７２２の中に導入されるであろう。プレロード段階７２０の使用は、アンモニアがマンガン溶媒抽出回路の中に導入される必要性を防止することが見出されている。

本発明の一実施形態では、抽出段階は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階は、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。さらに好ましくは、抽出段階は、３つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出位相が、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラは、直列に配列される。

抽出段階が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。

図７に示される実施形態では、プレロード段階７２０は、直列に配列される、３つのミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。コバルト濾過物７４０は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、剥離された有機物７３６と接触され、コバルトイオンをコバルト濾過物７４０から選択的に抽出する。

本発明の好ましい形態では、マンガン剥離段階７２６からの剥離された有機物７３６は、リン酸タイプ有機抽出剤を備える。さらに好ましくは、剥離された有機物７３６は、ジ－（２－エチルヘキシル）リン酸（Ｄ２ＥＨＰＡ）である。

一般抽出反応は、下記の方程式５に提示される。
２ＲＨ＋ＸＳＯ_４＝ＸＲ_２＋Ｈ_２ＳＯ_４（５）

コバルト濾過物７４０および剥離された有機物７３６は、逆流配列において接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液５３４は、固定流率で、または方程式２に提示される反応を介して硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持するように、ミキサセトラのそれぞれに投与される。

プレロード段階７２０に指向されるコバルト濾過物７４０の流率は、剥離された有機物７３６上の標的コバルトロード量を達成するために制御される。好ましくは、標的コバルトロード量は、ロードされたコバルトイオンのモル量がＣｏ－Ｍｎ剥離液６０８中のマンガンイオンのモル量と実質的に均等であるようになる。Ｃｏ：Ｍｎの好ましい比は、１：１～１．１：１である。したがって、標的ロード量は、Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８中のマンガン含有量に依存する。不十分なコバルトが、ロードされる場合、アンモニアは、抽出段階に導入され、全てのマンガンを抽出する必要があるであろう。

プレロード抽残液５１０は、依然として、コバルトを含有し、したがって、Ｃｏ－Ｍｎ溶媒抽出回路５０４の抽出段階６０２に指向されることができる。

プレロード有機物７３４は、抽出段階７２２に指向され、そこで、Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８と接触される。

本発明の一実施形態では、抽出段階は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階は、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。さらに好ましくは、抽出段階は、３つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出位相が、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラは、直列に配列される。

抽出段階が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。図７に示される実施形態では、抽出段階７２２は、直列に配列される、３つの溶媒抽出ミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、プレロード有機物７３４と接触され、マンガンをＣｏ－Ｍｎ剥離液６０８から選択的に抽出する。マンガンイオンは、プレロード有機物７３４上に優先的にロードされ、方程式６に提示される反応を介して、コバルトイオンを変位させる。
ＣｏＲ_２＋ＭｎＳＯ_４＝ＭｎＲ_２＋ＣｏＳＯ_４（６）

Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８およびプレロード有機物７３４は、逆流配列において接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液７４４は、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、方程式２に提示される反応を介して硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持する。

マンガンは、Ｃｏ－Ｍｎ剥離液６０８から選択的に回収され、ロードされた有機物７４６を生産する。Ｍｎを含まない抽残液５１０は、コバルト晶析段階５１２に指向される。

ロードされた有機物７４６は、浄化段階７２４に指向される。浄化段階７２４では、マンガン有機７３６は、浄化溶液７４８の一部と接触される。浄化溶液７４８中のマンガンは、ロードされた有機物７４６上に優先的にロードされ、方程式６に与えられる反応によって、ロードされた有機物７４６上にロードされた任意のコバルトを変位させる。

本発明の一実施形態では、浄化段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。

図７に示される実施形態では、浄化段階７２４は、単一ミキサ－セトラを備える。

浄化段階７２４からの水性相は、第１の抽出ミキサ－セトラに戻るように指向される。浄化段階７２４からのロードされた抽出剤７５０は、剥離段階７２６に前進する。剥離段階７２６では、ロードされた抽出剤７５０は、酸性剥離溶液７５２と接触され、有機物上のマンガンイオンの大部分を水性相に変位させ（方程式４に詳述される抽出反応の反転において）、マンガン剥離液７３０を生産する。十分な水７５４が、剥離段階７２６において添加され、マンガン剥離液７３０中の塩の晶析を防止する。

一実施形態では、剥離段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。好ましくは、剥離段階は、２つ以上のミキサセトラを備える。

剥離段階が、２つ以上のミキサセトラを備える、実施形態では、２つ以上のミキサセトラは、直列に配列される。

剥離段階７２６から退出する有機相７３６は、プレロード段階７２０にリサイクルされる。このように、有機相７３６は、マンガン溶媒抽出回路７０４内の閉回路に保たれる。マンガン剥離液７３０は、マンガン晶析段階５１８に指向される。

剥離段階７２６からのマンガン剥離液７３０は、マンガン晶析段階５１８に指向される。マンガン晶析段階５１８では、水が、マンガン剥離液７３０から除去され、スラリー７５６中でＭｎＳＯ_４．Ｈ_２Ｏの晶析を引き起こす。

本発明の１つの形態では、マンガン晶析段階は、晶析ユニットを備える。好ましくは、晶析ユニットは、蒸発晶析器である。

マンガン晶析段階５１８からのスラリー７５６は、濾過段階７５８に通過される。濾過段階７５８では、硫酸マンガン固体５２０は、濾過物から分離される。水７６０が、濾過段階７５８において使用され、フィルタケーキを洗浄し、マンガンの回収を最大限にする。濾過物は、マンガン晶析段階５１８に戻るようにリサイクルされ、マンガンの回収を最大限にする。濾過物の一部はまた、マンガン浄化段階７２４において使用するためにリサイクルされてもよい。

抽出段階７２２からのコバルト抽残液５１０は、コバルト晶析段階５１２に指向される。コバルト晶析段階５１２では、水が、コバルト抽残液５１０から除去され、スラリー７６２中でＣｏＳＯ_４．７Ｈ_２Ｏの晶析を引き起こす。

本発明の１つの形態では、コバルト晶析段階５１２は、晶析ユニットを備える。好ましくは、晶析ユニットは、蒸発晶析器である。

コバルト晶析段階５１２からのスラリー７６２は、濾過段階７４２に通過される。濾過段階７４２では、硫酸コバルト固体５１４が、濾過物から分離される。水７６４が、濾過段階７４２において使用され、フィルタケーキを洗浄し、コバルトの回収を最大限にする。濾過物は、コバルト晶析段階５１２に戻るようにリサイクルされ、コバルトの回収を最大限にする。濾過物の一部は、プレロード段階７２０において使用するためにリサイクルされる。
（マンガン溶媒抽出回路条件）

本発明の１つの形態では、マンガン抽出剤は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比１５％～３５％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約３０％である。当業者によって理解されるであろうように、マンガン抽出剤の希釈は、粘度を制御するために使用される。

マンガン抽出剤が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。

好ましくは、プレロード段階の標的ｐＨは、４．５～１２である。より好ましくは、プレロード段階の標的ｐＨは、４．８である。

好ましくは、プレロードされた有機物中のコバルトロード量は、少なくとも１０ｇ／Ｌである。好ましくは、プレロードされた有機物中のコバルトロード量は、少なくとも１１ｇ／Ｌである。好ましくは、プレロードされた有機物中のコバルトロード量は、少なくとも１２ｇ／Ｌである。好ましくは、プレロードされた有機物中のコバルトロード量は、少なくとも１３ｇ／Ｌである。好ましくは、プレロードされた有機物中のコバルトロード量は、少なくとも１３．５ｇ／Ｌである。好ましくは、プレロードされた有機物中のコバルトロード量は、約１３．８ｇ／Ｌである。

本発明の１つの形態では、プレロードされた有機物は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比１５％～３５％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約３０％である。当業者によって理解されるであろうように、マンガン抽出剤の希釈は、粘度を制御するために使用される。

プレロードされた有機物が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。

本発明の好ましい形態では、抽出段階における有機物対水性物の比は、１．６５：１である。当業者によって理解されるであろうように、抽出段階における有機物対水性物の比は、浸出貴液中のマンガン含有量および有機物上へのマンガンのロード量に依存する。抽出剤の平衡濃度の計算のための１つの方法は、物質収支を使用することである、すなわち、これは、抽出剤の総（分析）濃度と溶媒相内の全ての溶媒和された種の和との間の差異に等しい。

本発明の１つの形態では、マンガンロード抽出剤対浄化溶液の比は、体積比２０：１～１００：１（有機物：水性物）である。好ましくは、比は、体積比３０：１～７０：１（有機物：水性物）である。より好ましくは、比は、体積比約５０：１（有機物：水性物）である。

本発明の１つの形態では、酸性剥離溶液は、硫酸を備える。

本発明の１つの形態では、ロードされた抽出剤は、マンガン剥離液中で標的ｐＨを達成するために、十分な酸性剥離溶液と接触される。好ましくは、標的ｐＨは、３を下回る。

本発明の１つの形態では、水が、剥離段階に添加され、マンガン剥離液中のマンガンの標的濃度に到達する。好ましくは、標的濃度は、１００ｇ／Ｌ～２２０ｇ／Ｌである。
順次マンガンおよびコバルト溶媒抽出回路

上記に議論されるように、コバルトおよびマンガンは、単一溶媒抽出ステップにおいて、浸出貴液から共抽出されてもよい。図７ａでは、マンガンおよびコバルトが、別個の溶媒抽出ステップにおいて、連続して、浸出貴液から回収される、本発明の代替形態が、示される。図５および６と同様の番号は、同様の部品を示す。本実施形態では、アルミニウム溶媒抽出回路４００からの浸出貴液５０２は、マンガン回収回路７６６に指向され、マンガンを浸出貴液５０２から回収する。マンガンを含まない抽残液７６７は、コバルト回収回路７６８に指向され、コバルトを浸出貴液から回収する。Ｃｏ－Ｍｎを含まない抽残液５０６は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

マンガン溶媒抽出回路７６６は、抽出段階７６９と、浄化段階７７０と、剥離段階７７１とを備え、マンガンを浸出貴液５０２からマンガン剥離液７７２の中に選択的に回収する。マンガンを含まない抽残液７６７は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

本発明の一実施形態では、抽出段階７６９は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階７６９は、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。さらに好ましくは、抽出段階７６９は、３つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出位相７６９が、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラは、直列に配列される。

抽出段階７６９が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。

図７ａに示される実施形態では、抽出段階７６９は、直列に配列される、５つの溶媒抽出ミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。浸出貴液５０２は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、マンガン抽出剤７７３と接触され、マンガンを浸出貴液５０２から選択的に抽出する。

本発明の好ましい形態では、マンガン抽出剤７７３は、リン酸タイプ有機抽出剤である。さらに好ましくは、マンガン抽出剤は、ジ－（２－エチルヘキシル）リン酸（Ｄ２ＥＨＰＡ）である。

一般抽出反応は、下記の方程式５に提示される。
２ＲＨ＋ＭｎＳＯ_４＝ＸＲ_２＋Ｈ_２ＳＯ_４（５）

浸出貴液５０２およびマンガン抽出剤７７３は、逆流配列において接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液７７４は、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、方程式２に提示される反応を介して硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持する。

マンガンは、浸出貴液５０２から選択的に回収され、マンガンを含まない抽残液７６７は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

ロードされた抽出剤７７５は、浄化段階７７０に指向される。浄化段階７７０では、ロードされた抽出剤７７５は、浄化溶液７７６の一部と接触される。浄化溶液７７６中のマンガンは、ロードされた抽出剤７７５上に優先的にロードされ、抽出段階７６９において、ロードされた抽出剤７７５上にロードされた、いくつかの不純物元素を変位させる。

本発明の一実施形態では、浄化段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。

図７ａに示される実施形態では、浄化段階７７０は、単一ミキサ－セトラを備える。

浄化段階７７０からの水性相は、第１の抽出ミキサ－セトラに戻るように指向される。浄化段階７７０からのロードされた抽出剤７７７は、剥離段階７７１に前進する。剥離段階７７１では、ロードされた抽出剤７７７は、酸性剥離溶液７７８と接触され、有機物上のマンガンイオンの大部分を水性相に変位させ（方程式５に詳述される抽出反応の反転において）、マンガン剥離液７７２を生産する。十分な水７７９が、剥離段階７７１において添加され、マンガン剥離液７７２中の塩の晶析を防止する。

マンガン剥離液７７２は、マンガン晶析段階７８０に指向される。

一実施形態では、剥離段階７７１は、１つ以上のミキサセトラを備える。好ましくは、剥離段階７７１は、２つ以上のミキサセトラを備える。

剥離段階７７１が、２つ以上のミキサセトラを備える、実施形態では、２つ以上のミキサセトラは、直列に配列される。

剥離段階７７１から退出する有機相７７３は、抽出段階７６９にリサイクルされ、そこで、再び、マンガンがロードされる。このように、有機相７８１は、マンガン溶媒抽出回路７６６内の閉回路に保たれる。

剥離段階７７１からのマンガン剥離液７７２は、マンガン晶析段階７８０に指向される。マンガン晶析段階７８０では、水が、マンガン剥離液７７２から除去され、スラリー７８２中でＭｎＳＯ_４．Ｈ_２Ｏの晶析を引き起こす。

本発明の１つの形態では、マンガン晶析段階は、晶析ユニットを備える。好ましくは、晶析ユニットは、蒸発晶析器である。

マンガン晶析段階７８０からのスラリー７８２は、濾過段階７８３に通過される。濾過段階７８３では、硫酸マンガン固体７８４が、濾過物から分離される。水７８５が、濾過段階７８３において使用され、フィルタケーキを洗浄し、マンガンの回収を最大限にする。濾過物は、剥離段階７７１またはマンガン晶析段階７８０に戻るようにリサイクルされ、使用されている水を補完し、マンガンの回収を最大限にする。濾過物の一部はまた、マンガン浄化段階７６９において使用するためにリサイクルされてもよい。

コバルト溶媒抽出回路７６８は、抽出段階７８５と、浄化段階７８６と、剥離段階７８７とを備え、コバルトをマンガンを含まない抽残液７６７からコバルト剥離液７８８の中に選択的に回収する。コバルトを含まない抽残液５０６は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

本発明の一実施形態では、抽出段階７８５は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階７８５は、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。さらに好ましくは、抽出段階７８５は、３つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出位相７８５が、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラは、直列に配列される。

抽出段階７８５が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、一実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。

図７ａに示される実施形態では、抽出段階７８５は、直列に配列される、４つの溶媒抽出ミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。マンガンを含まない抽残液７６７は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、コバルト抽出剤７８９と接触され、コバルトをマンガンを含まない抽残液７６７から選択的に抽出する。

本発明の好ましい形態では、コバルト抽出剤７８９は、有機抽出剤である。より好ましくは、コバルト抽出剤７８９は、ホスフィン酸タイプ有機抽出剤である。さらに好ましくは、コバルト抽出剤７８９は、Ｃｙａｎｅｘ２７２である。

一般抽出反応は、下記の方程式３に提示される。
６ＲＨ＋Ｘ_２（ＳＯ_４）_３＝２ＸＲ_３＋３Ｈ_２ＳＯ_４（式中、ｘ＝Ａｌ^＋３、Ｆｅ^＋３）（３）

マンガンを含まない抽残液７６７およびコバルト抽出剤７８９は、逆流配列において接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液７９０は、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、方程式２に提示される反応を介して硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持する。

コバルトは、マンガンを含まない抽残液７６７から選択的に回収され、コバルトを含まない抽残液７６７は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

ロードされた抽出剤７９１は、浄化段階７８６に指向される。浄化段階７８６では、ロードされた抽出剤７９１は、浄化溶液７９２の一部と接触される。浄化溶液７９２は、抽出段階７８５において、ロードされた抽出剤７９１上にロードされるいくつかの不純物元素を変位させるように作用するであろう。

本発明の一実施形態では、浄化段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。

図７ａに示される実施形態では、浄化段階７８６は、単一ミキサ－セトラを備える。

浄化段階７８６からの水性相は、第１の抽出ミキサ－セトラに戻るように指向される。浄化段階７８６からのロードされた抽出剤７９３は、剥離段階７８７に前進する。剥離段階７８７では、ロードされた抽出剤７９３は、酸性剥離溶液７９４と接触され、有機物上のコバルトイオンの大部分を水性相に変位させ（方程式３に詳述される抽出反応の反転において）、コバルト剥離液７８８を生産する。十分な水７９５が、剥離段階７８７において添加され、コバルト剥離液７８８中の塩の晶析を防止する。

コバルト剥離液７８８は、コバルト晶析段階７９６に指向される。

一実施形態では、剥離段階７８７は、１つ以上のミキサセトラを備える。好ましくは、剥離段階７８７は、２つ以上のミキサセトラを備える。

剥離段階７８７が、２つ以上のミキサセトラを備える、実施形態では、２つ以上のミキサセトラは、直列に配列される。

剥離段階７８７から退出する有機相７８９は、抽出段階７８５にリサイクルされ、そこで、再び、コバルトがロードされる。このように、有機相７８９は、コバルト溶媒抽出回路７６８内の閉回路に保たれる。

剥離段階７８７からのコバルト剥離液７８８は、コバルト晶析段階７９６に指向される。コバルト晶析段階７９６では、水が、コバルト剥離液７８８から除去され、スラリー７９８中でＣｏＳＯ_４．７Ｈ_２Ｏの晶析を引き起こす。

本発明の１つの形態では、コバルト晶析段階７９６は、晶析ユニットを備える。好ましくは、晶析ユニットは、蒸発晶析器である。

コバルト晶析段階７９６からのスラリー７９８は、濾過段階７９９に通過される。濾過段階７９９では、硫酸コバルト固体７７０１は、濾過物から分離される。水が、濾過段階７９９において使用され、フィルタケーキを洗浄し、コバルトの回収を最大限にする。濾過物は、コバルト晶析段階７９６に戻るようにリサイクルされ、コバルトの回収を最大限にする。濾過物の一部はまた、コバルト浄化段階７８５において使用するためにリサイクルされる、またはコバルト溶媒抽出回路の上流にリサイクルされてもよい。
（マンガン溶媒抽出回路条件）

本発明の１つの形態では、マンガン抽出剤は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比１５％～３５％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約３０％である。当業者によって理解されるであろうように、マンガン抽出剤の希釈は、粘度を制御するために使用される。

マンガン抽出剤が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。当業者に公知の他の希釈剤、例えば、ＥｘｓｏｌＤ８０が、代替として、使用されてもよい。

好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、３～４．５である。より好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、３．５である。

本発明の好ましい形態では、抽出段階における有機物対水性物の比は、１．６５：１である。当業者によって理解されるであろうように、抽出段階における有機物対水性物の比は、浸出貴液中のマンガン含有量および有機物上へのマンガンのロード量に依存する。抽出剤の平衡濃度の計算のための１つの方法は、物質収支を使用することである、すなわち、これは、抽出剤の総（分析）濃度と溶媒相内の全ての溶媒和された種の和との間の差異に等しい。

本発明の１つの形態では、マンガンロード抽出剤対浄化溶液の比は、体積比２０：１～１００：１（有機物：水性物）である。好ましくは、比は、体積比３０：１～７０：１（有機物：水性物）である。より好ましくは、比は、体積比約５０：１（有機物：水性物）である。

本発明の１つの形態では、酸性剥離溶液は、硫酸を備える。

本発明の１つの形態では、ロードされた抽出剤は、マンガン剥離液中で標的ｐＨを達成するために、十分な酸性剥離溶液と接触される。好ましくは、標的ｐＨは、３を下回る。

本発明の１つの形態では、水が、剥離段階に添加され、マンガン剥離液中のマンガンの標的濃度に到達する。好ましくは、標的濃度は、１００ｇ／Ｌ～２２０ｇ／Ｌである。
（コバルト溶媒抽出回路条件）

本発明の１つの形態では、コバルト抽出剤は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比１５％～３５％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約３０％である。当業者によって理解されるであろうように、コバルト抽出剤の希釈は、粘度を制御するために使用される。

コバルト抽出剤が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。

本発明の好ましい形態では、抽出段階における有機物対水性物の比は、３．１：１である。当業者によって理解されるであろうように、抽出段階における有機物と水性物の比は、浸出貴液中のコバルト／マンガン含有量および有機物上へのコバルト／マンガンのロード量に依存する。抽出剤の平衡濃度の計算のための１つの方法は、物質収支を使用することである、すなわち、これは、抽出剤の総（分析）濃度と溶媒相内の全ての溶媒和された種の和との間の差異に等しい。

好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、４．２～５である。より好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、４．８である。

本発明の１つの形態では、コバルトロードされた抽出剤対浄化溶液の比は、体積比２０：１～１００：１（有機物：水性物）である。好ましくは、比は、体積比３０：１～７０：１（有機物：水性物）である。より好ましくは、比は、体積比約５０：１（有機物：水性物）である。

本発明の１つの形態では、酸性剥離溶液は、硫酸を備える。

本発明の１つの形態では、ロードされた抽出剤は、コバルト剥離液中で標的ｐＨを達成するために、十分な酸性剥離溶液と接触される。好ましくは、標的ｐＨは、３を下回る。

本発明の１つの形態では、水が、剥離段階に添加され、コバルト剥離液中のコバルトの標的濃度に到達する。好ましくは、標的濃度は、８０ｇ／Ｌ～１４０ｇ／Ｌである。
（ニッケル溶媒抽出回路）

浸出貴液および固体残留物を分離するステップに続いて、好ましくは、銅、アルミニウム、およびコバルト／マンガン抽出ステップ後、浸出貴液は、ニッケル溶媒抽出回路に通過され、ニッケルを回収する。図８は、本発明の一実施形態による、ニッケル溶媒抽出回路８００の流れ図を示す。コバルト／マンガン溶媒抽出回路からの浸出貴液８０２は、ニッケル溶媒抽出回路８００に指向される。図８に示される実施形態では、ニッケル溶媒抽出回路８００は、抽出段階８０４と、浄化段階８０６と、剥離段階８０８とを備え、ニッケルを浸出貴液８０２からニッケル剥離液８１０の中に選択的に回収する。現段階では他の金属がほぼない、Ｎｉを含まない抽残液８１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

本発明の一実施形態では、抽出段階は、１つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。より好ましくは、抽出段階は、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える。

抽出段階が、直列に配列される、２つ以上の溶媒抽出ミキサセトラを備える、実施形態では、ミキサセトラは、逆流動作のために配列される。

図８に示される実施形態では、抽出段階８０４は、直列に配列される、３つの溶媒抽出ミキサセトラを備える。１つ以上のミキサセトラが使用されてもよいことが、本発明者らによって想定される。浸出貴液８０２は、第１のミキサセトラに指向され、そこで、ニッケル抽出剤８１４と接触され、ニッケルを浸出貴液８０２から選択的に抽出する。

本発明の好ましい形態では、ニッケル抽出剤は、有機抽出剤である。より好ましくは、ニッケル抽出剤は、オキシムである。さらに好ましくは、ニッケル抽出剤は、ＬＩＸ８４Ｉである。代替として、ニッケル抽出剤は、Ｖｅｒｓａｔｉｃ１０等のカルボン酸である。

一般抽出反応は、下記の方程式７に提示される。
２ＲＨ＋ＮｉＳＯ_４＝ＮｉＲ_２＋Ｈ_２ＳＯ_４（７）

浸出貴液８０２およびニッケル抽出剤８１４は、逆流配列において接触され、抽出効率を最大限にする。アンモニア溶液８１６は、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、方程式２に提示される反応を介して硫酸を中和することによって、標的ｐＨを維持する。

ニッケルは、浸出貴液８０２から選択的に回収され、Ｎｉを含まない抽残液８１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

ロードされた抽出剤８１８は、浄化段階８０６に指向される。浄化段階８０６では、ニッケルロード抽出剤８１８は、ニッケルイオンを含有する、浄化溶液８２０の一部と接触される。浄化溶液８２０中のニッケルイオンは、ロードされた抽出剤８１８上に優先的にロードされ、抽出段階８０４において、ロードされた抽出剤３１８上にロードされた任意の不純物元素を変位させる。

本発明の一実施形態では、浄化段階は、１つ以上のミキサセトラを備える。

図８に示される実施形態では、浄化段階は、単一ミキサ－セトラを備える。

浄化段階８０６からの水性相は、第１の抽出ミキサ－セトラに戻るように指向される。浄化段階８０６からのロードされた抽出剤８２２は、剥離段階８０８に前進する。剥離段階８０８では、ロードされた抽出剤８２０は、酸性剥離溶液８２４と接触され、有機物上のニッケルイオンの大部分を水性相に変位させ（方程式７に詳述される抽出反応の反転において）、ニッケル剥離液８１０を生産する。十分な水８２５が、剥離段階８０８において添加され、ニッケル剥離液８１０中の塩の晶析を防止する。

一実施形態では、剥離段階８０８は、１つ以上のミキサセトラを備える。好ましくは、剥離段階８０８は、２つ以上のミキサセトラを備える。

剥離段階８０８が２つ以上のミキサセトラを備える、実施形態では、２つ以上のミキサセトラは、直列に配列される。

剥離段階８０８から退出する有機相８２６は、抽出段階８０４にリサイクルされ、そこで、再び、ニッケルがロードされる。このように、有機相８２６は、ニッケル溶媒抽出回路８００内の閉回路に保たれる。

剥離段階８０８からのニッケル剥離液８１０は、ニッケル晶析段階８２８に指向される。

ニッケル晶析段階８２８では、水が、ニッケル剥離液８１０から除去され、スラリー８３０中でＮｉＳＯ_４．６Ｈ_２Ｏの晶析を引き起こす。

本発明の１つの形態では、ニッケル晶析段階８２８は、晶析ユニットを備える。好ましくは、晶析ユニットは、蒸発晶析器である。

ニッケル晶析段階８２８からのスラリー８３０は、濾過段階８３２に通過される。濾過段階８３２では、硫酸ニッケル固体８３４は、濾過物から分離される。水８４０が、濾過段階８３２において使用され、フィルタケーキを洗浄し、ニッケルの回収を最大限にする。濾過物は、ニッケル晶析段階８２８に戻るようにリサイクルされ、ニッケルの回収を最大限にする。８３６の一部は、浄化段階８０６において使用するためにリサイクルされる。硫酸ニッケル固体８３４は、硫酸ニッケル生成物貯蔵所に運ばれる。
（ニッケル溶媒抽出回路条件）

本発明の１つの形態では、ニッケル抽出剤は、希釈剤で標的濃度に希釈される。好ましくは、標的濃度は、体積比５％～３５％である。より好ましくは、標的濃度は、体積比約１０％である。当業者によって理解されるであろうように、ニッケル抽出剤の希釈は、粘度を制御するために使用される。

ニッケル抽出剤が希釈剤で希釈される、本発明の形態では、希釈剤は、Ｓｈｅｃｌｌｓｏｌ２０４６である。

本発明の好ましい形態では、抽出段階における有機物対水性物の比は、３．５５：１である。当業者によって理解されるであろうように、抽出段階における有機物対水性物の比は、浸出貴液中のニッケル含有量および有機物上へのニッケルのロード量に依存する。抽出剤の平衡濃度の計算のための１つの方法は、物質収支を使用することである、すなわち、これは、抽出剤の総（分析）濃度と溶媒相内の全ての溶媒和された種の和との間の差異に等しい。

好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、少なくとも６．４である。より好ましくは、抽出段階における浸出貴液の標的ｐＨは、５～７である。

本発明の１つの形態では、ニッケルロードされた抽出剤対浄化溶液の比は、体積比２０：１～１００：１（有機物：水性物）である。好ましくは、比は、体積比３０：１～７０：１（有機物：水性物）である。より好ましくは、比は、体積比約５０：１（有機物：水性物）である。

本発明の１つの形態では、酸性剥離溶液は、硫酸を備える。

本発明の１つの形態では、ロードされた抽出剤は、マンガン剥離液中で標的ｐＨを達成するために、十分な酸性剥離溶液と接触される。好ましくは、標的ｐＨは、４を下回る。

本発明の１つの形態では、水が、剥離段階に添加され、マンガン剥離液中のニッケルの標的濃度に到達する。好ましくは、標的濃度は、５０ｇ／Ｌ～１２０ｇ／Ｌである。
リチウム回収回路

浸出貴液および固体残留物を分離するステップに続いて、好ましくは、銅、アルミニウム、コバルト／マンガン、およびニッケル抽出ステップ後、浸出貴液は、リチウム回収回路に通過され、リチウムを回収する。図９は、本発明の一実施形態による、リチウム溶媒抽出回路９００の流れ図を示す。ニッケル溶媒抽出回路からの浸出貴液９０２は、リチウム溶媒抽出回路９００に指向される。図９に示される実施形態では、リチウム溶媒抽出回路９００は、蒸発段階９０４と、沈殿段階９０６と、濾過段階９０８とを備え、リチウムを浸出貴液９０２からリチウム固体９１０の中に選択的に回収する。現段階では金属がほぼない、Ｌｉを含まない濾過物９１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

浸出貴液９０２は、水が、浸出貴液９０２から除去され、濃縮されたリチウム液９１４を生産すると、蒸発段階９０４に指向される。水除去は、濃縮されたリチウム液９１４中の塩の溶解度限界をわずかに下回るように、濃縮されたリチウム液９１４中のリチウムの濃度を最大限にするように標的化される。

本発明の１つの形態では、蒸発段階９０４は、蒸発器ユニットを備える。好ましくは、蒸発器ユニットは、流下膜タイプ蒸発器である。エネルギーは、間接熱交換器内の蒸気の使用を通して入力される。蒸発は、高温および中程度の真空で行われ、水の効率的除去を補助する。

濃縮されたリチウム液９１４は、沈殿段階９０６に指向され、そこで、炭酸アンモニウム９１６と接触され、炭酸リチウムを炭酸リチウムスラリー９１８中に沈殿させる。炭酸リチウムの沈殿は、方程式８における反応に従って生じる。
Ｌｉ_２ＳＯ_{４（ａｑ）}＋（ＮＨ_４）_２ＣＯ_{３（ａｑ）}＝Ｌｉ_２ＣＯ_３＋（ＮＨ_４）_２ＳＯ_{４（ａｑ）}（８）

好ましくは、沈殿段階は、１つ以上の反応容器を備える。

好ましくは、炭酸リチウムスラリー９１８は、高温に維持される。本発明者らによって、沈殿ステップを高温で行うことによって、沈殿効率が、炭酸リチウムの逆温度－溶解度プロファイルを利用することによって、最大限にされることが理解されている。

炭酸リチウムスラリー９１８は、濾過段階９０８に通過され、炭酸リチウム固体９１０を炭酸リチウムスラリー９１８から分離する。

好ましくは、濾過段階は、固体液体分離デバイスを備える。より好ましくは、固体液体分離デバイスは、遠心分離機である。

新鮮な水９２０が、濾過段階９０８において使用され、ケーキを洗浄し、フィルタケーキ内の同伴された液の除去を最大限にする。アンモニアを備える、Ｌｉを含まない濾過物９１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。

沈殿段階９０６および濾過段階９０８は、リチウムを浸出貴液９０２からリチウム固体９１０の中に選択的に回収する。現段階では金属がほぼない、Ｌｉを含まない濾過物９１２は、さらなる処理のために、保持タンクに指向される。
リチウム回収回路条件

本発明の好ましい形態では、濃縮されたリチウム液中のリチウムの濃度は、３００ｇ／Ｌ Ｌｉ_２ＳＯ_４に標的化される。

好ましくは、炭酸リチウムスラリーは、少なくとも９０℃の温度に維持される。
代替リチウム回収手段

リチウム回収のための他の手段が、使用されてもよいことが想定される。当業者に利用可能な好適な手段は、他のリチウム化合物の沈殿、溶媒抽出、イオン交換、および電解を含む。
（リチウム溶媒抽出）

溶媒抽出が、リチウムを回収するために使用される場合、浸出貴液は、リチウム抽出剤と接触され、リチウムを回収してもよい。リチウム抽出回路は、抽出段階と、浄化段階と、剥離段階とを備え、リチウムを浸出貴液からリチウム剥離液の中に選択的に回収するであろうことが想定される。

本発明の１つの形態では、浸出貴液は、リチウム溶媒抽出ステップに先立って、不純物除去ステップに曝される。浸出貴液は、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ、Ｎａ、および可能性として、他のアルカリ金属およびアルカリ土類金属等の不純物を含有し得ることが想定される。これらの不純物は、好ましくは、除去され、それらがリチウム抽出剤の中にロードされることを防止する。本発明の１つの形態では、浸出貴液は、イオン交換ステップに曝され、任意の多価イオンを浸出貴液から除去する。ＤｏｗｅｘＧ２６樹脂を含む、いくつかの好適な交換樹脂が、当業者に利用可能である。代替として、これらの不純物は、浸出貴液から沈殿除去されてもよい。

いくつかの市販の抽出剤が、リチウムを浸出貴液から回収するために利用可能であることが想定される。本発明の好ましい形態では、リチウム抽出剤は、有機抽出剤である。一実施形態では、リチウム抽出剤は、リンベースの有機抽出剤を備える。好ましくは、リチウム抽出剤は、Ｃｙａｎｅｘ９３６、Ｃｙａｎｅｘ９２３、およびＣｙａｎｅｘ９２６から選択される。一実施形態では、リチウム抽出剤は、オキシムを備える。好ましくは、オキシムは、ＬＩＸ５４、ＭＥＸＴＲＡｌ５４－１００、およびＬＩＸ５５から選択される。一実施形態では、リチウム抽出剤は、２つ以上のリンベースの有機抽出剤およびオキシム抽出剤の混合物を備える。

アンモニア溶液は、ミキサ－セトラのそれぞれに投与され、標的ｐＨを維持する。好ましくは、標的ｐＨは、９を上回る。さらに好ましくは、標的ｐＨは、９～１１である。

好ましくは、剥離段階は、ロードされた有機物抽出剤と酸性剥離溶液の接触を備える。本発明の１つの形態では、酸性剥離溶液は、硫酸を備える。本発明の代替形態では、酸剥離溶液は、塩酸である。塩酸の使用は、塩化リチウム剥離液をもたらすであろう。ＬｉＣｌは、本剥離液から晶析されてもよいことが想定される。

当業者に公知の溶媒抽出プロセスを用いてリチウムを浸出液から回収する他の公知のプロセスが、本発明の範囲から逸脱することなく、使用されてもよい。
（リチウム－イオン交換）

イオン交換が、リチウムを浸出貴液から回収するために使用される場合、本方法は、浸出貴液とイオン交換樹脂を接触させ、リチウムを浸出貴液から選択的に回収するステップを含むであろうことが想定される。本方法はさらに、リチウム剥離溶液中のリチウムを回収するために、ロードされたイオン交換樹脂と剥離溶液の接触を含むであろう。
（リチウム電解）

リチウムが、電解を用いて浸出液から回収される場合、本方法は、浸出貴液を電解槽に指向し、リチウムを回収するステップを含むであろうことが想定される。好ましくは、浸出貴液は、不純物除去ステップに曝され、溶解された金属種を除去する。これらの金属種は、例えば、Ｃａ、Ｍｇ、および他の遷移金属イオンを含む。

本発明の１つの形態では、リチウムは、電解槽内で水酸化リチウムとして回収される。好ましくは、電解槽は、電気透析（膜）セルまたは２コンパートメント電解槽である。一実施形態では、浸出貴液のｐＨは、電解槽内で９．５～１２．５に維持される。

本発明の１つの形態では、リチウムは、電解槽内でリチウム金属として回収される。好ましくは、電解槽は、溶融塩電解槽である。より好ましくは、セルマトリクスは、塩化物塩である。

リチウムまたはリチウム生成物を浸出液から回収するための当業者に利用可能な他の電解プロセスが、本発明の範囲から逸脱することなく、使用されてもよい。
（リチウム化合物沈殿）

リチウム生成物は、沈殿剤の添加によって、沈殿され、浸出貴液から分離されてもよいことが想定される。

本発明の一実施形態では、沈殿剤は、炭酸塩、例えば、炭酸ナトリウムである。当業者によって理解されるであろうように、炭酸塩の添加は、炭酸リチウムを沈殿させるであろう。回収された沈殿物はまた、精製回路に回送され、不純物を除去してもよい。本発明の１つの形態では、リン酸リチウム固体が、浸出液から沈殿されてもよい。好ましくは、リン酸塩材料が、浸出液に添加され、リン酸リチウムを沈殿させる。より好ましくは、リン酸塩材料は、リン酸リチウムである。

当業者に公知のリチウム生成物を沈殿および回収するための他の手段が、本発明の範囲から逸脱することなく、使用されてもよい。
（硫酸アンモニウム回収回路）

本発明のある実施形態では、浸出貴液からのリチウムの分離は、アンモニアを備える、濾過物を生産する。本アンモニアは、硫酸アンモニウム回収回路内で硫酸アンモニウムとして回収される。図１０は、本発明の一実施形態による、硫酸アンモニウム回収回路１０００の流れ図を示す。リチウム回収回路からの濾過物９０２は、硫酸アンモニウム回収回路１０００に指向される。図１０に示される実施形態では、硫酸アンモニウム回収回路１０００は、晶析段階１００４と、濾過段階１００６とを備え、硫酸アンモニウムを浸出貴液９０２から硫酸アンモニウム固体１００８の中に選択的に回収する。

濾過物９０２は、晶析段階１００４に指向される。晶析段階１００４では、水が、濾過物９０２から除去され、硫酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４としてスラリー１０１２中でアンモニアの晶析を引き起こす。水除去は、固体としての硫酸アンモニウムの回収を最大限にするように標的化される。リチウム濾過物中に依然として残っている任意の化合物（すなわち、ＮｉＳＯ_４、Ｌｉ_２ＣＯ_３等）は、不純物として共晶析するであろう。

本発明の１つの形態では、硫酸アンモニウム晶析段階１００４は、晶析ユニットを備える。好ましくは、晶析ユニットは、蒸発晶析器である。さらに好ましくは、蒸発晶析器は、強制循環タイプ蒸発晶析器である。

晶析段階１００４からのスラリー１０１２は、濾過段階１００６に通過される。濾過段階１００６では、沈殿された硫酸アンモニウム固体は、濾過物１０１４から分離される。水１０１６が、濾過段階１００６において使用され、フィルタケーキを洗浄し、硫酸アンモニウムの回収を最大限にする。濾過物１０１４は、晶析段階１００４に戻るようにリサイクルされ、硫酸アンモニウムの回収を最大限にする。回収された硫酸アンモニウム固体１００８は、フィルタプレスから排出され、硫酸アンモニウム生成物貯蔵所に通過される。
（実施例）

リチウム－イオンラップトップバッテリが、分解され、材料の検定が、表１に示される。

バッテリの化学検定の分析も、実施され、結果が、表２に示される。

３つの別個の浸出液が、実施例１のバッテリのサンプル上で行われ、異なる浸出条件がバッテリ内の金属の溶解に及ぼした影響を分析する。

バッテリサンプルは、浸出容器を通して散布されるＳＯ_２ガスとともに、Ｈ_２ＳＯ_４浸出液に曝された。浸出パラメータが、表３に示される。

浸出結果が、表４および表５に示される。

バッテリサンプルが、Ｈ_２ＳＯ_４浸出液に曝された。浸出パラメータが、表６に示される。

浸出結果が、表７および表８に示される。

バッテリサンプルが、ＯＲＰが安定するまで、１モル過酸化水素が滴下添加される常態で、Ｈ_２ＳＯ_４浸出液に曝された。浸出パラメータが、表９に示される。

浸出結果が、表１０および表１１に示される。

銅回収
一連の試験が、銅を浸出貴液から抽出するために要求される条件を決定するために行われた。銅溶媒抽出の一次目的は、銅回収を最大限にし、したがって、銅内に少ない抽残液（＜１０ｐｐｍＣｕ）を提供することであった。

溶液中の高銅濃度に起因して、高濃度を伴う市販の抽出剤が、有機物として使用された。Ｅｘｘｓｏｌ Ｄ８０中３０％（ｖ／ｖ）ＬＩＸ８４Ｉが、選択された。ＬＩＸ試薬の挙動、特に、剥離特性は、当技術分野において周知である。

分布等温線試験が、銅を抽出するための段階の数を決定するために、浸出パイロットプラントから発生される浸出液上で行われた。浸出液は、２８．３ｇ／Ｌ Ｃｏと、６．２４ｇ／Ｌ Ｃｕと、５．０９ｇ／Ｌ Ｎｉと、６．５６ｇ／Ｌ Ａｌと、１．４２ｇ／Ｌ Ｆｅと、４．１４ｇ／Ｌ Ｌｉと、３．３９ｇ／Ｌ Ｍｎとを含有していた。分布等温線試験は、ｐＨ２．０および４０℃で行われ、アンモニウムカリミョウバン晶析を防止した。分布等温線およびＭｃＣａｂｅ Ｔｈｉｅｌｅ図が、図１１に提示される。

結果は、＞９９％ Ｃｕが、ｐＨ２．０における１．１：１の予備Ｏ／Ａ比で、２つの段階において抽出され得ることを示す。抽残液は、＜１０ｐｐｍ Ｃｕを含有していた。結果は、合成液中の他の金属からの銅の優れた分離を示す。微量のコバルトが、共抽出され、これは、コバルトが、銅剥離条件下で被吸溶媒から効果的に剥離しないため、問題となり得る。コバルトのより低い共抽出率が、より低いｐＨでは予期される。ロードされた有機物からの銅の剥離は、従来のプロセスであって、当業者によって達成可能であることが予期される。

２つの硫酸銅晶析試験が、硫酸銅回収のために要求されるパイロット条件を決定するために行われた。第１の試験は、７５ｇ／Ｌ Ｃｕ（硫酸銅として）と、１４０ｇ／Ｌ Ｈ_２ＳＯ_４とを含有する、合成溶液を使用した。第２の試験は、７５ｇ／Ｌ Ｃｕ（硫酸銅として）と、１２５ｇ／ＬＨ_２ＳＯ_４とを含有する、合成溶液を使用した。試験液が、４０℃から２０℃まで冷却され、次いで、硫酸が、続いて、硫酸銅内に含有される硫酸塩を考慮するために添加された。結果は、それぞれ、図１２および１３に提示される。

両シナリオに関して、銅濃度は、２５～３０ｇ／Ｌ Ｃｕ低減し、銅晶析は、酸濃度より温度に依存した。硫酸銅生成物は、バッチ濾過および洗浄によって回収された。バッチは、５０℃で乾燥された。生成物は、２５．５％ Ｃｕと、２７ｐｐｍ Ｆｅと、２５ｐｐｍ Ａｌと、＜３ｐｐｍ Ｃｏと、＜６ｐｐｍ Ｎｉと、＜２０ｐｐｍ Ｌｉとを含有していた。

３つの沈殿試験が、コバルト、ニッケル、およびリチウムの共沈殿を最小限にしながら、溶液からのアルミニウムおよび鉄を沈殿させるために要求される条件を決定するために行われた。バルクバッチ銅溶媒抽出試験から回収された、銅抽残液が、両試験のために使用された。液は、２５．２ｇ／Ｌ Ｃｏと、４．３８ｇ／ｌ Ｎｉと、７．７０ｇ／Ｌ Ａｌと、１．２７ｇ／ｌ Ｆｅと、３．５８ｇ／Ｌ Ｌｉと、３．０８ｇ／ｌ Ｍｎとを含有していた。試験は、鉄酸化のためにＥｈを＞６００ｍＶに増加させるための過酸化水素の初期添加と、ｐＨを制御するための２８％（ｖ／ｖ）アンモニア添加とを伴った。試験が、異なる温度、すなわち、４５℃、６５℃、および９０℃で行われた。結果は、それぞれ、図１４、１５および１６に提示される。

結果は、＞８５％鉄および＞９０％アルミニウムが、ｐＨ＞４．５０で溶液から効果的に沈殿されたことを示す。コバルト、ニッケル、およびリチウムの共沈殿は、ｐＨの増加に伴って増加する。４５℃では、コバルトの共沈殿は、ｐＨ３．７５を下回ると、＜５％であって、ｐＨ４．７５を上回ると＞１０％であった。

コバルトおよびニッケルからのアルミニウムの分離に及ぼされる温度の影響は、それぞれ、図１７および１８に提示される。

結果は、アルミニウム沈殿が、４５℃と比較して、６５℃～９０℃では、有意により低いｐＨで生じることを示す。４５℃では、高アルミニウム沈殿のためのｐＨは、コバルトの共沈殿が高い（＞８％）、＞ｐＨ４．５０でなければならない。比較として、６５℃～９０℃では、アルミニウム沈殿効率は、ｐＨ４．０で９５％であった一方、コバルトの共沈殿は、＜２％であった。類似結果は、ニッケルに関しても明白であった。ニッケルの共沈殿は、６５℃および９０℃の両方において、ｐＨ４．００で１１％であった。ニッケル損失は、より低い温度で高アルミニウム沈殿効率を標的化するとき、より高くなる（＞２０％）。

データは、鉄およびアルミニウムの沈殿が、逆流沈殿回路を経ることによって、最小限のコバルト損失を伴って達成され得ることを示す。これは、以下を含む、一次および二次沈殿回路を伴ってもよい。
一次中和（ＰＮ）回路は、６５～９０℃において、ｐＨ３．２～４．０で銅溶媒抽出抽残液を処理し、過酸化水素または空気およびアンモニア溶液の添加を介して、鉄およびアルミニウムの大部分を沈殿させるステップを伴い、
ＰＮ排出物は、濃縮、濾過、および洗浄され、残留物は、廃棄され、
ＰＮ液は、二次中和（ＳＮ）段階に前進する。ＳＮ回路は、４５～６５℃において、４．５～６．０のｐＨでＰＮ液を処理し、過酸化水素または空気およびアンモニアの添加を介して、残りのアルミニウムおよび鉄を沈殿させる。

ＳＮ排出物は、濃縮され、濃縮槽溢流は、コバルト回収回路に前進する。濃縮槽潜流は、小独立型浸出回路である、浸出回路へと上流に圧送されるか、またはＰＮ回路に給送されるかのいずれかであって、共沈殿物である、コバルト、ニッケル、およびリチウムを回収する。

ｐＨ等温線試験が、マンガン／コバルト分離のためのＤ２ＥＨＰＡの選択性を査定するために沈殿濾過物上で行われた。ｐＨ等温線は、１：１のＯ／Ａ比でＥｘｘｓｏｌ Ｄ８０中１５％Ｄ２ＥＨＰＡを含有する、有機物を使用して調製された。等温線は、図１９に提示される。

ｐＨ等温線は、マンガンが、Ｄ２ＥＨＰＡを使用してコバルトからより選択的に抽出されたことを示す。ｐＨ３．５では、マンガン抽出率は、７５％であって、コバルト抽出率は、１２％である。

ｐＨ等温線試験が、マンガン＋コバルト／ニッケル分離のためのＣｙａｎｅｘ２７２の選択性を査定するために沈殿濾過物上で行われた。ｐＨ等温線は、３：１のＯ／Ａ比でＥｘｘｓｏｌ Ｄ８０中３０％Ｃｙａｎｅｘ２７２を含有する、有機物を使用して調製された。等温線は、図２０に提示される。

ｐＨ等温線は、マンガンおよびコバルトが、Ｃｙａｎｅｘ２７２を使用してニッケルおよびマグネシウムからより選択的に抽出されたことを示す。ｐＨ５．０では、マンガンおよびコバルト抽出率は、それぞれ、９２％および７８％である一方、マグネシウムおよびニッケル抽出は、それぞれ、わずか１９％および＜１％である。

分布等温線試験が、マンガンおよびコバルトを溶液から抽出するために要求される段階の数を査定するために沈殿濾過物上で行われた。試験は、ｐＨ４．８０でＥｘｘｓｏｌ Ｄ８０中３０％Ｃｙａｎｅｘ２７２を使用して行われた。コバルトおよびマンガンに関する等温線は、それぞれ、図２１および２２に提示される。

等温線は、急峻であって、３～４段階において、高コバルトおよびマンガン抽出率を示す。

ｐＨ等温線が、ニッケル／リチウム分離のためのＬＩＸ８４Ｉの選択性を査定するためにコバルト溶媒抽出抽残液上で行われた。ｐＨ等温線は、５５℃において１：１のＯ／Ａ比でＥｘｘｓｏｌ Ｄ８０中１０％ＬＩＸ８４Ｉを含有する、有機物を使用して調製された。等温線は、図２３に提示される。

ｐＨ等温線は、ニッケルが、ＬＩＸ８４Ｉを使用して、コバルトおよびリチウムからより選択的に抽出されたことを示す。ｐＨ５．０では、ニッケル抽出率は、８４％であって、コバルト抽出率は、わずか１０％である。リチウム抽出率は、＜１％である。リチウムからのニッケルの優れた分離が、逆流溶媒抽出動作において予期される。

浸出パイロット操業が、行われ、９８０ｋｇの給送材料が、１１６時間周期にわたって持続的に処理された。パイロットは、６つの掻き混ぜられる浸出タンクから成り、大気圧および８０℃で動作する。浸出用給送物が、パルプ状にされ、重力フィーダを介して、浸出タンク１（Ｌ１）に給送され、９６％硫酸および水が、固定流動制御率で浸出タンク１の中に圧送され、１２．８％のパーセント固体および１，１００ｋｇ／ｔの酸添加率を標的化する。

操業のためのコバルト、ニッケル、およびリチウム抽出率は、高く、それぞれ、９９．８、９９．５、および９９．５％を達成した。銅抽出率は、８０．９％とはるかに低かった。これは、７２時間の初期動作の間の回路内の低Ｅｈと関連付けられた。本周期の間のＥｈは、一貫して＜１００ｍＶであった。本周期の間、浸出残留物グレードは、平均して１０．５％Ｃｕであって、銅抽出率は、平均して７３％であった。

７２時間から操業の残りまで、過酸化水素が、平均６３ｇ／分で、浸出反応器２に添加された。これは、銅抽出率の有意な増加をもたらした。残りの動作周期にわたって、銅抽出率は、９７．５％を超えた。２７．４ｇ／Ｌ Ｃｏ、４．９ｇ／Ｌ Ｎｉ、８．４ｇ／Ｌ Ｃｕおよび４．０ｇ／Ｌ Ｌｉを含有する、合計５．８ｍ^３の組み合わせられた浸出液が、回収された。

銅溶媒抽出および晶析パイロット操業が、行われ、浸出パイロットから回収された、約２，０００Ｌの浸出液が、１３６時間周期にわたって処理された。銅回収は、浸出貴液からの銅の溶媒抽出と、ロードされた剥離液からの硫酸銅の晶析とを伴った。銅溶媒抽出および晶析回路は、閉ループ内で動作され、銅晶析濾過物が、剥離液として使用された。

銅溶媒抽出パイロットは、３つの抽出、１つの洗浄、および２つの剥離段階から成った。アンモニア溶液が、抽出段階において、ｐＨとして使用され、硫酸が、浄化および剥離段階において使用された。

操業持続時間にわたる浸出貴液および銅ＳＸ抽残液の銅濃度は、図２４に提示される。銅抽出は、操業にわたって、平均して９９．６％であって、動作から２５時間後および操業持続時間の残りにわたって、一貫して＞９９．５％であった。抽残液中の銅濃度は、本周期にわたって、平均して１２ｍｇ／Ｌであった。

硫酸銅晶析回路は、ロードされた剥離液サージタンクと、３０℃で動作する、２つの晶析タンクと、真空フィルタとから成る。９６％硫酸が、第１の晶析タンクの中に投与され、晶析濾過物中１５０ｇ／ＬＨ_２ＳＯ_４を標的化した。晶析タンクは、深冷水で間接的に冷却され、３０℃を標的化した。第２の晶析タンクからのスラリーは、濾過および洗浄された。組み合わせられた濾過物および洗浄濾過物は、稼働中／スタンバイ配列で動作する、剥離給送タンク内に貯蔵された。本液は、銅溶媒抽出剥離回路の中に圧送された。

銅ＳＸ剥離給送物およびロードされた剥離液中の平均銅濃度は、それぞれ、５０．０ｇ／Ｌ Ｃｕおよび６７．１ｇ／Ｌ Ｃｕであった。一部の４８．６ｋｇの硫酸銅は、２７．４％Ｃｕの平均グレードで生産された。主要不純物は、鉄であった（１３８ｐｐｍ）。回収された銅は、銅溶媒抽出給送液内に存在するものと比較的に一貫した。

鉄およびアルミニウム沈殿パイロット操業が、行われ、ＣｕＳＸパイロットから回収された約１，７００Ｌの銅溶媒抽出抽残液が、９０時間周期にわたって処理された。回路は、沈殿の２つの段階、すなわち、部分的中和（ＰＮ）および二次中和（ＳＮ）を伴った。

ＰＮ回路内の鉄およびアルミニウムの沈殿は、操業の大部分にわたって、一貫して８０％を超えた。濾過物は、平均して、２３．８ｇ／Ｌ Ｃｏと、４．１３ｇ／Ｌ Ｎｉと、２．９３ｇ／Ｌ Ｍｎと、１．２１ｇ／Ｌ Ａｌと、５５ｍｇ／Ｌ Ｆｅとを含有した。コバルト、マンガン、およびニッケル濃度は、主に、希釈に起因して、給送物を下回った。ＰＮ残留物内に含有されるコバルトおよびニッケルは、回収されず、含有されるコバルトの約１．２％および含有されるニッケルの４．０％を占めた。これらの損失は、ＰＮ回路内でより低いｐＨで動作させることによって最小限にされ得る。

ＳＮ回路内の鉄およびアルミニウムの沈殿は、操業の大部分にわたって、一貫して９８％を超えた。濾過物は、平均して、１８．１ｇ／Ｌ Ｃｏと、２．７０ｇ／Ｌ Ｎｉと、２．８４ｇ／Ｌ Ｍｎと、１７ｍｇ／Ｌ Ａｌと、＜１ｍｇ／Ｌ Ｆｅとを含有した。ＳＮ残留物は、バッチ濾過によって回収され、洗浄され、乾燥させた。

結果は、それぞれ、約２３％および３５％のＳＮ残留物に対する有意なコバルトおよびニッケル損失を示す。これは、ＳＮ給送物比較として、ＳＮ濾過物中の有意に低いコバルトおよびニッケル濃度を考慮する。コバルトおよびニッケルは、ＰＮ回路の上流または独立型浸出回路内で残留物をリサイクルすることによって、これらの残留物から回収されてもよい。

コバルト溶媒抽出操業が、行われ、沈殿パイロットから回収された約５００Ｌの沈殿濾過物が、４５時間周期にわたって処理された。回路は、４つの抽出、２つの浄化、および２つの剥離段階から成る。給送液は、１９．９ｇ／Ｌ Ｃｏと、２．９３ｇ／Ｌ Ｍｎとを含有した。抽残液は、１８．３ｍｇ／Ｌ Ｃｏと、２．９３ｍｇ／Ｌ Ｍｎとを含有し、操業のために９９．９％Ｃｏおよび９９．９７％Ｍｎ抽出率をもたらした。被吸剥離液は、８４．０ｇ／Ｌ Ｃｏと、９．０６ｇ／Ｌ Ｍｎと、２２ｍｇ／ＬのみのＭｇと、６ｍｇ／Ｌ Ｎｉとを含有した。

マンガン溶媒抽出操業が、行われ、８１ｇ／ｌ Ｃｏと、１３ｇ／ｌ Ｍｎとを含有する、約１２０Ｌの合成のロードされた剥離液が、４８時間周期にわたって処理された。回路は、４つのプレロード段階、６つの抽出段階、３つの浄化段階、および２つの剥離段階から成った。いったん平衡が確立されると、抽出抽残液は、８４．７ｇ／Ｌ Ｃｏと、５ｍｇ／ＬのみのＭｎとを含有し、ロードされた剥離液は、３９．５ｇ／ｌ Ｍｎと、２４ｍｇ／ＬのみのＣｏとを含有した。これらの結果は、マンガンからのコバルトの優れた分離を示す。

ニッケル溶媒抽出操業が、行われ、コバルト溶媒抽出パイロットから回収された約１，０００ＬのコバルトＳＸ濾過物が、９４時間周期にわたって処理された。回路は、４つの抽出、２つの浄化、および３つの剥離段階から成った。給送液は、２．０６ｇ／Ｌ Ｎｉと、２．４８ｇ／Ｌ Ｌｉと、５０ｍｇ／Ｌ Ｃｏと、６５ｍｇ／Ｌ Ｍｎとを含有した。抽残液は、１０４ｍｇ／Ｌ Ｎｉと、３１ｍｇ／Ｌ Ｃｏと、２．３５ｇ／Ｌ Ｌｉと、６２ｍｇ／Ｌ Ｍｇとを含有し、操業のために９５％Ｎｉ抽出率をもたらしたが、操業の持続時間にわたって、動作から２４時間後も、一貫して＞９９％を達成した。ロードされた剥離液は、５１．７ｇ／Ｌ Ｎｉと、１ｍｇ／ＬのみのＭｇと、７ｍｇ／Ｌ Ｃｏと、＜２ｍｇ／Ｌ Ｌｉとを含有した。結果は、液中のコバルト、リチウム、およびマグネシウムからのニッケルの優れた分離を示す。

当業者は、本明細書に説明される発明が、具体的に説明されるもの以外の変形例および修正を受け得ることを理解するであろう。本発明は、全てのそのような変形例および修正を含む。本発明はまた、個々に、または集合的に、明細書に参照される、または示されるステップ、特徴、製剤、および化合物の全て、およびステップまたは特徴のあらゆる組み合わせまたは任意の２つ以上のものを含む。

本テキストで引用した各文書、参考文献、特許出願または特許は、その全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれ、このことはそれが本テキストの一部として読者に読まれ、検討されるべきであることを意味する。本テキストで引用した文書、参考文献、特許出願または特許を本テキストで反復しないのは、簡潔にする目的のためだけである。

本明細書および参照により本明細書に含まれる任意の文書で言及した任意の製品の、任意の製造者による説明書、解説書、製品仕様書、および製品シートは、参照により本明細書でここに組み込まれ、本発明の実践で使用されることができる。

本発明は、本明細書に記載する詳細な実施形態のいずれによっても範囲を制限されるものではない。これらの実施形態は、例示目的のみであることを意図する。機能的に均等な製品、製剤、および方法は明らかに、本明細書に記載する本発明の範囲内である。

本明細書に記載する発明は、１つ以上の値（例えば、サイズ、変位、および場強度等）の範囲を含む。値の範囲は、範囲を定義する値、およびその範囲に限界を定義する値にすぐ隣接する値と同じまたは実質的に同じ結果をもたらす、範囲に隣接した値を含む、範囲内のすべての値を含むと理解されたい。

Claims (19)

1. １つ以上の有価金属およびリチウムを含有する給送流からの金属の回収のための方法であって、
   前記給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備えるスラリーを形成するステップと、
   前記浸出貴液および前記固体残留物を分離するステップと、
   前記浸出貴液を沈殿ステップに曝し、鉄およびアルミニウムを除去するステップであって、前記沈殿ステップは、アンモニアを添加することにより、前記浸出貴液のｐＨを４．５を上回るように増加させることを含む、ステップと、
   前記浸出貴液を１つ以上の別個の溶媒抽出ステップに曝すステップであって、各溶媒抽出ステップは、１つ以上の有価金属を前記浸出貴液から回収し、各溶媒抽出ステップは、アンモニアを前記浸出貴液に投与することにより標的ｐＨを維持することを含み、前記残りの浸出貴液は、リチウムを備える、ステップと、
   リチウムを前記浸出貴液から回収するステップと、
   リチウム回収のステップに続いて、前記浸出液が硫酸アンモニウム回収ステップに曝されるステップと
   を含む、方法。
2. 前記給送流は、少なくともリチウムと、銅、鉄、アルミニウム、マンガン、コバルト、およびニッケルのうちの１つ以上のものとを備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記方法はさらに、前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップに先立って、
   前記給送流を前処理プロセスに曝すステップを含む、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記前処理プロセスは、１つ以上の機械的処置ステップを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記機械的処置ステップは、粉砕ステップおよび破砕ステップのうちの１つ以上のものを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記前処理プロセスは、１つ以上のサイズ低減ステップを含む、請求項３－５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記前処理プロセスは、１つ以上の選鉱ステップを含む、請求項３－６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記１つ以上の選鉱ステップは、空気分類ステップ、磁気分類ステップ、および浮上分離ステップのうちの１つ以上のものを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップは、大気圧で行われる、請求項１－８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップは、高温で行われる、請求項１－９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記給送流を硫酸浸出液に曝し、可溶性金属塩および固体残留物の浸出貴液を備えるスラリーを形成するステップは、
    より具体的には、１つ以上の浸出反応器内で前記給送流を硫酸浸出液に曝すステップを含む、請求項１－１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 各溶媒抽出ステップは、
    前記浸出貴液と抽出剤を接触させ、１つ以上の金属を抽出し、前記１つ以上の抽出された金属を含有するロードされた抽出剤を生産するステップと、
    前記ロードされた抽出剤を前記浸出貴液から分離するステップと、
    前記金属を前記ロードされた抽出剤から回収するステップと
    を含む、請求項１－１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、マンガンを前記浸出貴液から回収するように適合される、請求項１－１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、コバルトを前記浸出貴液から回収するように適合される、請求項１－１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、コバルトおよびマンガンの両方を前記浸出貴液から同時に回収するように適合される、請求項１－１２のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記別個の溶媒抽出ステップのうちの１つは、ニッケルを前記浸出貴液から回収するように適合される、請求項１－１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記別個の溶媒抽出ステップは、連続して実施される、請求項１－１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記別個の溶媒抽出ステップは、銅、マンガン、コバルト、ニッケルの順序で実施される、請求項１７に記載の方法。
19. 前記別個の溶媒抽出ステップは、銅、マンガンおよびコバルト、ニッケルの順序で実施される、請求項１７に記載の方法。
    

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