JP7487510B2 - 有価金属を回収する方法及びマグネシア耐火物 - Google Patents
有価金属を回収する方法及びマグネシア耐火物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7487510B2 JP7487510B2 JP2020053831A JP2020053831A JP7487510B2 JP 7487510 B2 JP7487510 B2 JP 7487510B2 JP 2020053831 A JP2020053831 A JP 2020053831A JP 2020053831 A JP2020053831 A JP 2020053831A JP 7487510 B2 JP7487510 B2 JP 7487510B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- magnesia
- carbon
- mass
- crucible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 162
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 100
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 89
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 89
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 title claims description 80
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 title claims description 67
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 88
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 87
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 45
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 42
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 42
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 37
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 34
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 34
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 31
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 29
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 28
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 27
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 description 49
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 35
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 24
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 23
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 12
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 12
- 239000010926 waste battery Substances 0.000 description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 9
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 6
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 6
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000012768 molten material Substances 0.000 description 5
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 2
- 229960004424 carbon dioxide Drugs 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N lithium;oxonickel Chemical compound [Li].[Ni]=O URIIGZKXFBNRAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
- 239000003832 thermite Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
少なくとも有価金属及びリチウム(Li)を含む装入物を準備する工程と、
前記装入物に酸化処理及び還元熔融処理を施して、熔融合金とスラグとを含む還元物を得る工程と、を含み、
前記還元溶融処理の際に被処理物を加熱炉中で加熱処理し、前記加熱炉がホウ素成分を含有するマグネシア耐火物を含む、方法。
前記マグネシア耐火物が、少なくとも有価金属及びリチウム(Li)を含む装入物に還元熔融処理を施す際に用いられる加熱炉に含まれ、
前記マグネシア耐火物がホウ素成分を含有する、マグネシア耐火物。
本実施形態の有価金属を回収する方法は、以下の工程;少なくとも有価金属及びリチウム(Li)を含む装入物を準備する工程(準備工程)と、この装入物に酸化処理及び還元熔融処理を施して、熔融合金とスラグとを含む還元物を得る工程(酸化還元熔融工程)と、を含む。また還元溶融処理の際に被処理物を加熱炉中で加熱処理し、この加熱炉がホウ素成分を含有するマグネシア耐火物を含む。
準備工程では、装入物を準備して熔融原料を得る。装入物は、有価金属を回収する処理対象となるものであり、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる少なくとも一種の有価金属とリチウム(Li)とを含有する。装入物はこれらの成分(Cu、Ni、Co、Li)を金属の形態で含んでもよく、あるいは酸化物等の化合物の形態で含んでもよい。また装入物はこれらの成分(Cu、Ni、Co、Li)以外の他の無機成分や有機成分を含んでもよい。
酸化還元熔融工程では、準備した装入物に酸化処理及び還元熔融処理を施して還元物を得る。この還元物は熔融合金(メタル)とスラグとを分離して含む。熔融合金は有価金属を含有する。そのため有価金属を含む成分(熔融合金)とその他の成分とを、還元物中で分離することが可能である。これは付加価値の低い金属(Al等)は酸素親和力が高いのに対し、有価金属は酸素親和力が低いからである。例えばアルミニウム(Al)、リチウム(Li)、炭素(C)、マンガン(Mn)、リン(P)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)及び銅(Cu)は、一般的にAl>Li>C>Mn>P>Fe>Co>Ni>Cuの順に酸化されていく。つまりアルミニウム(Al)が最も酸化され易く、銅(Cu)が最も酸化されにくい。そのため付加価値の低い金属(Al等)は容易に酸化されてスラグになり、有価金属(Cu、Ni、Co)は還元されて熔融金属(合金)になる。このようにして付加価値の低い金属と有価金属とを、スラグと熔融合金とに分離することができる。
酸化焙焼工程は、装入物を酸化焙焼(酸化処理)して酸化焙焼物とする工程である。酸化焙焼工程を設けることで、装入物が炭素を含む場合であってもこの炭素を酸化除去し、その結果、後続する還元熔融工程での有価金属の合金一体化を促進させることができる。すなわち還元熔融工程で有価金属は還元されて局所的な熔融微粒子になる。炭素は熔融微粒子(有価金属)が凝集する際に物理的な障害となる。そのため酸化焙焼工程を設けないと、熔融微粒子の凝集一体化及びそれによるメタル(熔融合金)とスラグの分離性を炭素が妨げ、有価金属回収率が低下してしまう場合がある。これに対して、予め酸化焙焼工程で炭素を除去しておくことで、還元熔融工程での熔融微粒子(有価金属)の凝集一体化が進行し、有価金属の回収率をより一層に高めることが可能になる。
還元熔融工程は、得られた酸化焙焼物を加熱して還元熔融し、還元物とする工程である。この工程の目的は、酸化焙焼工程で酸化した付加価値の低い金属(Al等)を酸化物のままに維持する一方で、酸化した有価金属(Cu、Ni、Co)を還元及び熔融し一体化した合金として回収することである。なお還元処理後に得られる材料を「還元物」といい、熔融物として得られる合金を「熔融合金」という。
必要に応じてスラグ分離工程を設けてもよい。スラグ分離工程では、酸化還元熔融工程で得られた還元物からスラグを分離して、熔融合金を回収する。スラグと熔融合金は比重が異なる。熔融合金に比べて比重が小さいスラグは熔融合金の上部に集まるので、比重分離により分離回収することができる。
本実施形態の装入物は有価金属及びリチウム(Li)を含有する限り、限定されない。しかしながら装入物は廃リチウムイオン電池を含むことが好ましい。廃リチウムイオン電池は、有価金属(Cu、Ni、Co)及びリチウム(Li)を含むとともに、付加価値の低い金属(Al、Fe)や炭素成分を含んでいる。そのため、廃リチウムイオン電池を装入物として用いることで、有価金属を効率的に分離回収することができる。なお廃リチウムイオン電池とは、使用済みのリチウムイオン電池のみならず、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。そのため、廃リチウムイオン電池をリチウムイオン電池廃材と言うこともできる。
廃電池前処理工程(S1)は、廃リチウムイオン電池の爆発防止及び無害化並びに外装缶の除去を目的に行われる。リチウムイオン電池は密閉系であるため、内部に電解液などを有している。そのためそのままの状態で粉砕処理を行うと、爆発の恐れがあり危険である。何らかの手法で放電処理や電解液除去処理を施すことが好ましい。また外装缶は金属であるアルミニウム(Al)や鉄(Fe)から構成されることが多く、こうした金属製の外装缶はそのまま回収することが比較的に容易である。廃電池前処理工程(S1)で電解液及び外装缶を除去することで、安全性を高めるとともに、有価金属(Cu、Ni、Co)の回収率を高めることができる。
第1粉砕工程(S2)では廃リチウムイオン電池の内容物を粉砕して粉砕物を得る。この工程は乾式製錬プロセスでの反応効率を高めることを目的にしている。反応効率を高めることで、有価金属(Cu、Ni、Co)の回収率を高めることができる。具体的な粉砕方法は特に限定されるものではない。カッターミキサー等の従来公知の粉砕機を用いて粉砕することができる。なお廃電池前処理工程と第1粉砕工程は、これらを併せて先述する準備工程に相当する。
酸化焙焼工程(S3)では、第1粉砕工程(S2)で得られた粉砕物を酸化焙焼して酸化焙焼物を得る。この工程の詳細は先述したとおりである。
還元熔融工程(S4)では、酸化焙焼工程(S3)で得られた酸化焙焼物を還元して還元物を得る。この工程の詳細は先述したとおりである。
スラグ分離工程では、還元熔融工程(S4)で得られた還元物からスラグを分離して、熔融合金を回収する。この工程の詳細は先述したとおりである。
本実施形態のマグネシア耐火物は、有価金属の回収方法に使用される。このマグネシア耐火物は、少なくとも有価金属及びリチウム(Li)を含む装入物に還元熔融処理を施す際に用いられる加熱炉に含まれる。またこのマグネシア耐火物はホウ素成分を含有する。有価金属の回収方法及びマグネシア耐火物の詳細は上述したとおりである。
実施例1
実施例1では、炭素を8.0質量%の量で含み、ホウ素を1.0質量%の量で含むマグネシア坩堝を作製した。具体的には、上記組成の坩堝が得られるようにマグネシア粉末と炭素粉末(黒鉛微粉末)と酸化ホウ素粉末を充分に混合し、粉末混合物をラバープレス法で成形した。得られた成形体を1800℃以上の高温で焼成して、焼結体からなるマグネシア坩堝を作製した。得られた坩堝は、厚み40mm、高さ230mmの上面開放中空円筒形状を有していた。
実施例2では炭素量を4.5質量%及びホウ素量を4.5質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例3では炭素量を1.0質量%及びホウ素量を8.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例4では炭素を加えず(炭素量0質量%)、ホウ素量を9.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例5では炭素量を11.5質量%及びホウ素量を1.5質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例6では炭素量を7.0質量%及びホウ素量を6.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例7では炭素量を1.0質量%及びホウ素量を12.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例8では炭素を加えず(炭素量0質量%)、ホウ素量を13.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例9では炭素量を13.0質量%及びホウ素量を2.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例10では炭素量を7.5質量%及びホウ素量を7.5質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例11は炭素量を2.0質量%及びホウ素量を13.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
実施例12では炭素を加えず(炭素量0質量%)、ホウ素量を15.0質量%に変えた。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
比較例1では炭素量を9.0質量%に変えて、ホウ素を加えなかった(ホウ素量0質量%)。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
比較例2では炭素量を13.0質量%に変えて、ホウ素を加えなかった(ホウ素量0質量%)。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
比較例3では炭素量を15.0質量%に変えて、ホウ素を加えなかった(ホウ素量0質量%)。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
比較例4では炭素及びホウ素のいずれも加えなかった(炭素量0質量%、ホウ素量0質量%)。それ以外は実施例1と同様にして坩堝を作製した。
(2)評価
坩堝のスラグレベル(SL)損耗量を調べた。具体的には、下記に示す量のLiB原料及びスラグを各実施例及び比較例で作製した坩堝に装入し、窒素雰囲気中、下記に示す加熱炉及び加熱温度で8時間保持する試験を行った。
‐スラグレベル(SL):150mm
‐試験温度:1600℃
‐試験時間:8時間
‐LiB原料メタル:10kg
‐スラグ:800g
‐雰囲気:窒素
スラグレベル損耗量の評価を行った後の坩堝断面を、エネルギー分散型X線分光器を搭載した走査電子顕微鏡(SEM-EDX)で観察して微細組織を調べた。また付属のエネルギー分散型X線分光器(EDX)を用いて断面の元素分析を行った。観察時の倍率は100倍にした。
<スラグレベル損耗量>
実施例1~12及び比較例1~4で得られた坩堝のスラグレベル(SL)損耗量を表1-1~表1-4に示す。ホウ素成分を含まない比較例1~4の坩堝は、スラグレベル(SL)損耗量が最小でも4.1mmと大きかった。特に炭素成分及びホウ素成分のいずれも含まない比較例4の坩堝は損耗量が40.0mm以上と非常に大きく、また試験中に破損した。これに対してホウ素成分を含む実施例1~12の坩堝は損耗量が最大でも30mmと小さかった。特にホウ素成分とともに炭素質成分を含み、ホウ素成分/(炭素質成分+ホウ素成分)の比が0.5~0.9である実施例2、3、6、7、10及び11の坩堝は、損耗量が1.0mm以下と非常に小さかった。
実施例9につき、スラグレベル損耗量評価後の坩堝の断面SEM写真及び元素分析像より、比較的粗大なマグネシア(MgO)粒と、粒界に存在する微細なホウ素(B)と炭素(C)とが存在することが分かった。スラグが侵入する前にマグネシア粒の粒界にホウ素成分及び炭素質成分が拡散し、マグネシア粒が炭素とホウ素でコーティングされた状態になり、これにより構造破壊を起こすことなく寿命が延長したと考えられる。またそのため従来の坩堝に比べて寿命が最大で50倍程度に長くなったと本発明者らは推察している。
Claims (12)
- 有価金属を回収する方法であって、以下の工程;
少なくとも有価金属及びリチウム(Li)を含む装入物を準備する工程と、
前記装入物に酸化処理及び還元熔融処理を施して、熔融合金とスラグとを含む還元物を得る工程と、を含み、
前記還元溶融処理の際に被処理物を加熱炉中で加熱処理し、前記加熱炉がホウ素成分を含有するマグネシア耐火物を含み、前記マグネシア耐火物がホウ素成分を1.0質量%以上の量で含み、炭素(C)及びホウ素成分を9.0質量%以上の量で含む、方法。 - 前記マグネシア耐火物が、炉壁材、炉床材及び/又は坩堝である、請求項1に記載の方法。
- 前記マグネシア耐火物が炭素(C)をさらに含有する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記マグネシア耐火物が、炭素(C)及びホウ素成分を合計で9.0~15.0質量%の量で含む、請求項3に記載の方法。
- 前記マグネシア耐火物が、炭素(C)及びホウ素成分を、ホウ素成分/(炭素(C)+ホウ素成分)の比が0.5~0.9となるように含む、請求項3又は4に記載の方法。
- 前記装入物が廃リチウムイオン電池を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記マグネシア耐火物が坩堝である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記マグネシア耐火物は、マグネシア、ホウ素成分及び炭素以外の成分の割合が1質量%以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- 有価金属の回収方法に使用されるマグネシア耐火物であって、
前記マグネシア耐火物が、少なくとも有価金属及びリチウム(Li)を含む装入物に還元熔融処理を施す際に用いられる加熱炉に含まれ、
前記マグネシア耐火物がホウ素成分を1.0質量%以上の量で含有し、炭素(C)及びホウ素成分を合計で9.0質量%以上の量で含む、マグネシア耐火物。 - 前記マグネシア耐火物が、炭素(C)及びホウ素成分を、ホウ素成分/(炭素質成分+ホウ素成分)の比が0.5~0.9となるように含む、請求項9に記載のマグネシア耐火物。
- 前記マグネシア耐火物が坩堝である、請求項9又は10に記載のマグネシア耐火物。
- 前記マグネシア耐火物は、マグネシア、ホウ素成分及び炭素以外の成分の割合が1質量%以下である、請求項9~11のいずれか一項に記載のマグネシア耐火物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020053831A JP7487510B2 (ja) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 有価金属を回収する方法及びマグネシア耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020053831A JP7487510B2 (ja) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 有価金属を回収する方法及びマグネシア耐火物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021155762A JP2021155762A (ja) | 2021-10-07 |
JP7487510B2 true JP7487510B2 (ja) | 2024-05-21 |
Family
ID=77917072
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020053831A Active JP7487510B2 (ja) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 有価金属を回収する方法及びマグネシア耐火物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7487510B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002249371A (ja) | 2001-02-20 | 2002-09-06 | Nippon Steel Corp | マグネシア・カーボン質耐火物及びそれを使用した窯炉 |
JP2002316865A (ja) | 2001-04-17 | 2002-10-31 | Tsunemi Ochiai | 耐火物原料組成物、その製造方法及びそれを成形してなる耐火物 |
JP2010132516A (ja) | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Nippon Steel Corp | マグネシアカーボンれんが及びその製造方法 |
WO2013018710A1 (ja) | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 日立金属株式会社 | 希土類元素の回収方法 |
JP2013506048A (ja) | 2009-09-25 | 2013-02-21 | ユミコア | リチウムイオンバッテリーに含まれる金属を資源化する方法 |
JP2019135321A (ja) | 2018-02-05 | 2019-08-15 | 住友金属鉱山株式会社 | 廃リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07108804B2 (ja) * | 1991-03-11 | 1995-11-22 | ハリマセラミック株式会社 | 不焼成マグネシア−カーボン煉瓦の製造方法 |
-
2020
- 2020-03-25 JP JP2020053831A patent/JP7487510B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002249371A (ja) | 2001-02-20 | 2002-09-06 | Nippon Steel Corp | マグネシア・カーボン質耐火物及びそれを使用した窯炉 |
JP2002316865A (ja) | 2001-04-17 | 2002-10-31 | Tsunemi Ochiai | 耐火物原料組成物、その製造方法及びそれを成形してなる耐火物 |
JP2010132516A (ja) | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Nippon Steel Corp | マグネシアカーボンれんが及びその製造方法 |
JP2013506048A (ja) | 2009-09-25 | 2013-02-21 | ユミコア | リチウムイオンバッテリーに含まれる金属を資源化する方法 |
WO2013018710A1 (ja) | 2011-07-29 | 2013-02-07 | 日立金属株式会社 | 希土類元素の回収方法 |
JP2019135321A (ja) | 2018-02-05 | 2019-08-15 | 住友金属鉱山株式会社 | 廃リチウムイオン電池からの有価金属の回収方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021155762A (ja) | 2021-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7338326B2 (ja) | 有価金属を回収する方法 | |
JP7363207B2 (ja) | 有価金属を回収する方法 | |
WO2021205903A1 (ja) | 有価金属を回収する方法 | |
JP7400333B2 (ja) | 有価金属を回収する方法 | |
JP7487510B2 (ja) | 有価金属を回収する方法及びマグネシア耐火物 | |
JP7487509B2 (ja) | 有価金属を回収する方法及びマグネシア耐火物 | |
JP7363206B2 (ja) | 有価金属を回収する方法 | |
JP7342989B2 (ja) | 有価金属の製造方法 | |
WO2024070500A1 (ja) | 有価金属の製造方法 | |
JP7192934B1 (ja) | 有価金属の製造方法 | |
WO2023286387A1 (ja) | 有価金属の製造方法 | |
JP7220840B2 (ja) | 有価金属の製造方法 | |
WO2023026854A1 (ja) | 電気炉、有価金属の製造方法 | |
JP7276361B2 (ja) | 有価金属を回収する方法 | |
WO2023157397A1 (ja) | 有価金属の製造方法 | |
JP2022085446A (ja) | 有価金属を回収する方法 | |
JP2022085447A (ja) | 有価金属を回収する方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221101 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230814 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230815 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231010 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231212 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240209 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240409 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240422 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7487510 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |