JPH06207227A - ニッケル−カドミウム電池或いはニッケル−水素化物−電池を処理する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】機械的な砕解によニッケル−カドミウム電池或
いはニッケル−水素化物質−電池を処理する方法を提供
すること。 【構成】スクラップ材料をシュレッダ１内で予備砕解し
た後十字刃細刻シュレッダ２内で研削による後砕解を行
い、引続き揺動ふるい３においてふるい分けすること、
ふるい粗フラクションＧを空気分級機４において軽量フ
ラクションＬと重量フラクションＨとに分離し、後者を
磁気分離機５において磁性成分ＨＭと非磁性成分とに分
離すること、軽量フラクションと前記の非磁性成分ＨＮ
を乾燥ドラム６において乾燥し、引続き揺動ふるい７に
おいてふるい分けして、非金属成分Ｐ，ＰＰＷを主とし
て金属分の微細部分Ｓから分離すること、磁性成分を機
械的なみがき処理部８および／または洗浄処理部９によ
り処理して付着している電解液と主として金属分の微細
成分を除去して、精錬可能なニッケル−鉄−混合物を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械的な砕解によニッ
ケル−カドミウム電池或いはニッケル−水素化物−電池
を処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル−カドミウム電池は、特に携帯
可能な電気機器および電子機器に電流を供給するための
二次電池（再充電可能なバッテリー、蓄電池）として広
く使用されている。従ってこのような電池の使用量も多
くなり、使用出来なくなった電池として、もしくは使用
されなくなった電池としてその処理の量も問題となって
来ている。この電池の主成分は通常、 −ニッケルメッキした鋼板から成るハウジング（外
套）、 −ニッケルメッキし、穿孔した鋼板或いはニッケルメッ
キした線材編組物から成る格子電極、 −この格子電極と焼成したニッケル粉末並びにニッケル
−水酸化物、 −金属粉末としてのカドミウムおよびカドミウム−水酸
化物、 −圧成した合成の詰め綿と紙から成る絶縁作用を行う中
間層（隔離部）、 −合成物質−円板、場合によっては木、 −電解液としてのカリウム−水酸化物ＫＯＨ、 （これはあっては金属ＮｉとＣｄ間およびこれらと水酸
化物間の成分は充電状態に応じて変わる。）から成る。

【０００３】このような電池の分別収集と処理は特に毒
性の高いカドミウムの含有量が高いので（約２０％）、
しかもニッケル並びに電解液が含まれているので禁止さ
れている。しかし、他方ではＮｉおよびＣｄは需要が旺
盛な比較的有用な金属である。

【０００４】数年以前から、いわゆるニッケル−水素化
物−電池が公知になっており、益々使用が増してきてい
る。このような様式の再充電可能なバッテリーにあって
は、カドミウムとカドミウム−水素化物は特別な金属−
水素化物、例えばチタン−ニッケル−水素化物、鉄−チ
タン−水素化物、ランタン−ニッケル−水素化物等の水
素の蓄積能が高い物質で置換えられている。このような
電池にあっては毒性のカドミウムは使用されていなが、
稀な有効物質を同じような方法で処理しかつ回収するこ
とが問題となって来ている。

【０００５】しかし、使用可能な成分の専門的に見て正
しい処理もしくは全く種類分けした回収は、このような
『スクラップ』にあっては、主として電池が極めてコン
パクトな、積層されたかつ部分的に焼成した構造である
ので極めて困難である。特にこれまで二つの方法が知ら
れており、工業的に適用されている。

【０００６】熱分解による方法により、予め砕解したス
クラップ材料を酸素の存在下に４００℃に加熱し、その
際Ｎｉ−とＣｄ−水酸化物が分解し、有機成分が燃焼す
る。次いで残渣は炭素と共に９００℃以上に加熱され、
カドミウムが蒸発し、蒸留により回収される。残留した
ＮｉとＦｅはフエロ−ニッケル−生成物に供給される。
この方法は、エネルギー消費量が極めて高く、自体処理
しなければならないスラッジが３０％以上も生成するの
で、不経済である。特にＣｄ−蒸気の調整と廃ガス浄化
に多額の経費を要する。

【０００７】第二の方法にあっては、スクラップ材料の
全部が鉱酸に溶解される。次いで酸浴は濾過され、溶解
した金属は個々に析出される。この方法にあって避ける
ことができない鉄をも含めた金属の全含分の溶解は多量
の酸の使用と、相応して酸浴の浄化と再調製のための大
規模な設備の使用とが条件となる。

【０００８】Ｎｉ−Ｃｄ−バッテリーの調製のための、
従来の、未だ公になっていない提案（スイス特許願３４
６６／９１−９号）により、或る量のスクラップは液体
窒素により冷却され、脆弱化され、次いで５〜８ｍｍに
砕解される。引続き顆粒は洗浄され、その際溶解した電
解液は除去され、その後８０〜９０℃で乾燥され、次い
でボールミル中で粉砕される。引続き粉砕物質は機械的
な手段でかつ部分的に新たに粉砕した後フラクションに
分離される。この提案により、上記の大部分の難点は回
避されるが、しかし満足の行く材料分離、−特にカドミ
ウムの有効な分離−を達することは不可能である。この
原因は、このような難点が部分的にボールミルによる材
料処理に帰され、このことがスクラップ粒子の部分的な
固化を生じ、続いて行われる機械的な材料分離、特にふ
るいを著しく困難にすることにあるように思われる。更
に、洗浄水を多量に必要とすること、或いはこの水の浄
化のために設備を要すること、並びに全スクラップ材料
の乾燥のためにエネルギー消費と時間の消費を伴う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の根底をなす課
題は、経済的なかつ環境を汚すことのない方法により金
属スクラップ成分−特にニッケル、カドミウムおよび場
合によっては金属水素化物−を可能な限り完全に、かつ
十分な純度をもって再使用可能な原料として回収し、一
方避けることのできない残渣から重金属を十分に除去す
ること、即ち残渣を貯蔵可能な性状で得られるようにす
る方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
り特許請求の範囲の請求項１に記載の方法により解決さ
れる。

【００１１】本発明による他の有利な構成は特許請求の
範囲の請求項２から１０に記載した。以下に添付した図
面に図示した実施例につき本発明を詳しく説明する。

【００１２】

【実施例】図１と図２にはニッケル−カドミウム−電池
（バッテリー）を処理するためのは本質的な方法工程が
示されており、また相応する設備の一般的な構造が認め
られる。

【００１３】スクラップ材料−収集されたＮｉ−Ｃｄ−
バッテリー−は図１により先ず予備砕解のためシュレッ
ダ１に、即ち平行切断ナイフを備えた通常の、概してゆ
っくりと回動するカッテイングミルに供給される。引続
きスクラップ材料のみがき作用による後砕解が行われ、
その際鋼板部分が小片に砕かれ、しかも同時に焼結さ
れ、硬く圧縮された粉末材料が研削或いは『削ぎ取り』
により除去される。この後砕解には、特にアウグスブル
ク在Ａｌｐｉｎｅ ＡＧ．社製の製品カタログ１６４−
１６６／ｌｄによる型式２８／４０〜６３／１００の、
開放されたいる十字刃−ロータを備えた十字刃シュレッ
ダ(Kreuzscherenschnitt-Shredder)『Ｒｏｔｏｐｌｅ
ｘ』が適しており、この十字刃シュレッダは比較的高い
回転数（１５００／分）で回動する。材料の後砕解をこ
のようなミル（『みがきシュレッダ(Schleifshredder)
』とも称される）内で−ボールミル或いはハンマーミ
ル内での材料砕解と異なり−スクラップ材料は徹底的に
機械的に分離され、これにより次の材料分離が著しく容
易となり、またこのような状態で始めて可能となる。

【００１４】引続き後砕解されたスクラップ材料は揺動
ふるい３で（約１ｍｍより小さな粒径の）微細ふるいフ
ラクションＦと粗ふるいフラクションＧとに分離され
る。微細ふるいフラクションＦの処理は以下に図２を基
として説明する。

【００１５】ふるいの際に生成する、典型的約４５％の
重量割合を有する粗ふるいフラクションＧは主として非
金属成分（紙、プラスチックス、詰め綿ＰＰＷ）、ニッ
ケル−粉末およびカドミウム粉末並びに湿った電解液と
混合されたニッケルめっきした鉄板屑から成る。この粗
ふるいフラクションＧは空気分離機４内で重量フラクシ
ョンＨと軽量フラクションＬとに分離される。空気分離
機４の空気流はサイクロン１５を介して、引続き塵埃フ
イルタ１６を経て導出される。シュレッダ１、みがきシ
ュレッダ２およびふるい３がまとめられて密閉されてい
て、空圧により脱塵されており、この際塵埃を含んだ排
気は同様にサイクロン１５と塵埃フイルタ１６とを介し
て導出される。この塵埃フイルタ１６の後方には吸着フ
イルタ１７（活性炭）が接続されており、従って空気が
大気に逃れる際に臭気を発生することがない。サイクロ
ン１５と塵埃フイルタ１６内に沈降する、主として金属
分の微細物Ｓは捕集される。

【００１６】この微細成分の処理に関して以下に説明す
る。空気分離機４から流出する重量フラクションＨは磁
気分離機５内で磁性成分ＨＭと非磁性成分ＨＮとに分離
される。次いで空気分離機４から生成する上記の軽量フ
ラクションＬ並びに磁気分離機から生成する非磁性成分
ＨＮは、それぞれ例えば加熱されたドラム６或いは６ａ
内で７０℃〜８０℃で乾燥され、揺動ふるい７，７ａに
達する。ここで上記の微細物質Ｓ、特にカドミウム−粉
末とニッケル−粉末並びに結晶化した電解液ＫＯＨが分
離される。ふるい残渣−スクラップ材料内に含まれてい
る非磁性成分の主成分、紙、プラスチックおよび詰め綿
および電解液の一部−は実際に重金属を含有していない
無毒の生成物であり、この生成物は、例えば燃焼によ
り、問題無く処理することが可能である（重量割合約５
％に）。空気分離機４内において重量分離が行われるの
で、軽量フラクションＬは主として紙および詰め綿（お
よび僅かな量のプラスチックス成分）を含んでいるに過
ぎず、これに対して重量フラクションＨは主としてプラ
スチックスを含んでおり、このプラスチックスは揺動ふ
るい７ａ内で非磁性成分ＨＮから成るふるい残渣Ｐとし
て沈降する。使用された合成物質（このような電池にあ
ってはしばしばポリオレフインが絶縁作用を行うスペー
サとして使用されている）が高価な合成物質である場合
は、得られる合成物質Ｐはリサイクルされ、特に電池製
造の際再び使用される。再使用には採算が合わない場合
は、図面において実線で示したように、非磁性成分ＨＮ
は軽量フラクションＬと共にまとめられユニット６およ
び７内で洗浄される。

【００１７】磁気分離機５において生成する磁性成分Ｈ
Ｍは自体機械的な剪断処理部８内で付着している電解液
および主として金属分の微細物質Ｓが分離される。この
処理は例えば揺動ふいによって行うことも可能である。
特に、みがき作用を行う粗大な粒径の顆粒が充填されて
いる比較的ゆっくりと回動する（自体公知の）ふるいド
ラムが有効である。

【００１８】このようなドラムを磁性成分ＨＭは断続的
に或いは連続的に通過する。この際も、微細物質８が沈
降し、十分に浄化された鉄−ニッケル−混合物Ｎｉ、Ｆ
ｅが得られ、この混合物は精錬、特に鉄−ニッケル−冶
金処理に供給される（重量成分約３７％）。

【００１９】特別な要件（例えばニッケル−鉄−混合物
の高い純度）を求める場合は、実線で示したように磁性
成分ＨＭの洗浄浴９における洗浄が必要である。洗浄浴
９内における洗浄のための液体としては、特に希釈した
或いは著しく希釈した酢酸が適しており、この酢酸は金
属に洗浄作用を行うと同時に僅かに溶解作用を行い、良
好な湿潤を有している。しかし、アルカリ液或いはただ
の水を使用することも可能である。洗浄工程を超音波作
用の助けを借りて行うのが有利である。洗浄液体はフイ
ルタ１０を介して循環および／または周期的に蒸留さ
れ、この場合残渣として微細物質Ｓが生成する。

【００２０】先行してみがき処理部８においてみがき処
理が行われることにより材料は既に十分に機械的に微細
物質Ｓ（付着している電解液を含めて）が除去され、こ
れにより場合によっては洗浄液の作用が低下され、洗浄
液の調製が著しく軽減される。特別な事情にあっては、
洗浄処理を機械的なみがき処理に全く置換えることがで
きる。

【００２１】図２を基にして以下に、ふるい−フラクシ
ョンＦの次の処理並びに図１における実施例で生成した
微細物質Ｓの次の処理を説明する。例えば約５５％の重
量成分を有している微細ふるい−フラクションＦ内に
は、著しい割合のニッケル粉末とカドミウム粉末が（金
属分としておよび水酸化物として）含有されており、更
に電解液ＫＯＨと僅かな割合の非磁性成分ＰＰＷが含有
されている。

【００２２】ふるい−フラクションＦは比較的僅かな量
で沈降する微細物質Ｓと共に酸浴中で希釈された塩酸Ｈ
Ｃｌ（４Ｍ）に溶解される。後方に設けられているフイ
ルタ２１内を酸はその中に溶解された金属と共に通過
し、一方溶解していない成分、特に残った紙および詰め
綿ＷＰＰはフイルタ残渣として析出し、処理される。

【００２３】後方に設けられている析出段２２内におい
て、浄化された溶液混合物から一方ではニッケル溶液
が、他方ではカドミウム溶液が析出される。両方の溶液
はそれぞれ膜電解槽２３，２４内で金属分の、再使用可
能なニッケルおよびカドミウムが析出される。いずれに
しろ、溶液内に供給される他の金属、例えば鉄が酸から
析出される。

【００２４】両膜電解槽２３，２４から、希釈された酸
が洗浄段２５を経て導出され、フラクションＦとＳが混
合されている電解液ＫＯＨが析出される。このようにし
て浄化された酸は酸浴２０に循環される。上記の循環工
程および化学的もしくは電気化学的な反応が断続的に或
いは連続的に行われる。

【００２５】上記した実施例はニッケル−カドミウム−
電池に関しているが、根本的に同じ方法がニッケル−水
素化物−電池にも応用可能であることは明らかである。
このような電池にあって、金属水素化物は粉末の形で、
いかなる場合にあっても焼結された形で含まれており、
これらは上記した機械的な方法工程にあってカドミウム
の代わりに分離され、回収される。もちろん同じような
成果を達するには、湿式化学プロセス工程２２，２３お
よび２４が必要である。すべての場合にあって少なくと
も金属ニッケルが抽出され、更に適用方法に応じてカド
ミウム、金属−水素化物および場合によっては金属が抽
出される。

【００２６】

【発明の効果】本発明による方法の利点は特に、スクラ
ップ材料を専ら機械的な、かつ『乾式』方法工程により
所望のフラクションに十分に分離することができること
である。これに引続き湿式化学プロセスと場合によって
行われる洗浄処理が始めて処理物質に適用され、特にこ
の処理物質に関してのみ行われる。このような湿式プロ
セスはこれにより著しく合理的なかつ有効な方法が可能
となる。総じて、許容し得るようなエネルギー消費と好
都合な材料の流れの下に極めて良好な材料分離が達せら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】主として粗ふるいフラクションの処理に関する
方法の第一の部分をフローシートとして概略して示した
図である。

【図２】ふるい−フラクションおよび他の位置において
捕集された微細物質の処理部の類似の図である。

【符号の説明】

１，２ シュレッダ ３ ふるい ４ 空気分離機 １５ サイクロン １６ 塵埃フイルタ １７ 吸着フイルタ ２０ 酸浴 ２１ フイルタ ２２ 抽出段 ２３，２４ 電解槽

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械的な砕解によニッケル−カドミウム
   電池或いはニッケル−水素化物−電池を処理する方法に
   おいて、 −スクラップ材料をシュレッダ（１）内で予備砕解した
   後十字刃細刻シュレッダ（２）内で研削による後砕解を
   行い、引続き揺動ふるい（３）においてふるい分けする
   こと、 −ふるい粗フラクション（Ｇ）を空気分級機（４）にお
   いて軽量フラクション（Ｌ）と重量フラクション（Ｈ）
   とに分離し、後者（Ｈ）を磁気分離機（５）において磁
   性成分（ＨＭ）と非磁性成分とに分離すること、 −軽量フラクション（Ｌ）と前記の非磁性成分（ＨＮ）
   を乾燥ドラム（６）において乾燥し、引続き揺動ふるい
   （７）においてふるい分けして、非金属成分（Ｐ，ＰＰ
   Ｗ）を主として金属分の微細部分（Ｓ）から分離するこ
   と、 −磁性成分（ＨＭ）を機械的なみがき処理部（８）およ
   び／または洗浄処理部（９）により処理して付着してい
   る電解液と主として金属分の微細成分（Ｓ）を除去し
   て、精錬可能なニッケル−鉄−混合物（Ｎｉ，Ｆｅ）を
   得ること、 −ふるいフラクション（Ｆ）、上記の微細成分並びに少
   なくとも空気分級機（４）での分級の際に得られる微細
   成分（Ｓ）を酸浴（２０）に入れて、金属成分を溶解す
   ること、および −酸浴（２０）からフイルタ（２１）により溶解してい
   ない成分（ＰＰＷ）を濾別した後、少なくとも金属ニッ
   ケルを抽出段（２２，２３，２４）において選択的に抽
   出すること、を特徴とする、ニッケル−カドミウム電池
   或いはニッケル−水素化物−電池を処理する方法。
2. 【請求項２】 空気分級部（４）に作用する空気流を、
   この空気分級部の微細成分−沈着層（Ｓ）を分離するた
   めに、サイクロン（１５）および塵埃フイルタ（１６）
   を介して導くことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 スクラップ材料をシュレッダ（１，２）
   において砕解し、揺動ふるい（３）においてふるい分け
   する際発生する粉塵を空圧により導出し、同様にサイク
   ロン（１５）に供給することを特徴とする請求項２に記
   載の方法。
4. 【請求項４】 磁性成分（ＨＭ）を振動ふるいにより分
   離することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 磁性成分（ＨＭ）をふるいドラム内にお
   いて分離することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 磁性成分（ＨＭ）のみがき処理部（８）
   における洗浄を超音波の助けを借りて行うことを特徴と
   する請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 磁性成分（ＨＭ）のみがき処理部（８）
   における洗浄に使用された洗浄液を位置（１０）におい
   て濾過および／または周期的に蒸留して循環させること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 酸浴（２０）の酸をスクラップ−電解液
   （ＫＯＨ）から洗浄し、リサイクルすることを特徴とす
   る請求項１に記載の方法。