KR100644902B1 - 폐리튬 이차전지로부터 유가금속을 회수하는 방법 - Google Patents
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- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Abstract
본 발명은 폐리튬이온 이차전지로부터 코발트와 리튬 등과 같은 유가금속을 고순도로 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐리튬이온 이차전지에 가성소다와 첨가제를 이용하여 알루미늄을 액상으로 분리해내는 알루미늄 용해공정, 무기산과 산화환원제로 용해잔사를 액상으로 침출시키는 무기산 침출공정, 용해잔사에 중화제를 첨가하여 pH 3.0~4.5로 조정한 후 철과 알루미늄 등을 고액분리하는 1차 중화공정, 강알칼리를 첨가하여 pH 4.8~5.6에서 동 등을 분리해내는 2차 중화공정, 용해잔사를 처리하는 리펄핑공정, 리튬과 코발트를 분리하는 용매추출공정으로 구성되는 것을 그 특징으로 하며, 특히 폐리튬이온 이차전지를 무기산으로 침출시키기 전에 가성소다와 첨가제를 사용하여 알루미늄을 용해 분리시킴으로써 후속공정에서 알루미늄으로 인한 공정부하를 최소화하며, 두단계의 중화공정을 통해 철과 알루미늄, 동 등의 금속을 효율적으로 분리하고, 중화제의 투입량을 최소화하고, 리펄핑공정과 용매추출공정을 통해 코발트의 회수율과 순도를 높일 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
리튬이온 이차전지, 유가금속, 코발트, 리튬, 알루미늄 용해공정, 무기산 침출공정, 중화공정, 리펄핑공정, 용매추출공정
Description
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 기본 공정도이다.
본 발명은 폐리튬이온 이차전지로부터 코발트와 리튬 등과 같은 유가금속을 고순도로 회수하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폐리튬이온 이차전지에 가성소다와 첨가제를 이용하여 알루미늄을 액상으로 분리해내는 알루미늄 용해공정, 무기산과 산화환원제로 용해잔사를 액상으로 침출시키는 무기산 침출공정, 용해잔사에 중화제를 첨가하여 pH 3.0~4.5로 조정한 후 철과 알루미늄 등을 고액분리하는 1차 중화공정, 강알칼리를 첨가하여 pH 4.8~5.6에서 동 등을 분리해내는 2차 중화공정, 용해잔사를 처리하는 리펄핑공정, 리튬과 코발트를 분리하는 용매추출공정으로 구성되는 것을 그 특징으로 하며, 특히 폐리튬이온 이차전지를 무기산으로 침출시키기 전에 가성소다와 첨가제를 사용하여 알루미늄을 용해 분리시킴으로써 후속공정에서 알루미늄으로 인한 공정부하를 최소화하며, 두단계의 중화공정을 통 해 철과 알루미늄, 동 등의 금속을 효율적으로 분리하고, 중화제의 투입량을 최소화하고, 리펄핑공정과 용매추출공정을 통해 코발트의 회수율과 순도를 높일 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
리튬이온 이차전지(lithium ion battery, LIB)는 작동전압이 높아 충방전사이클이 우수하고 소형화가 가능해서 휴대전화, 노트북, 디지털카메라, 캠코더 등의 통신, 정보기기 등의 동력원으로 광범위하게 사용되고 있으며, 전세계적으로 수요가 2002년 약 7억8000만개에서 2003년에는 약 9억7000만개로 매년 25%이상 빠르게 증가하고 있어 폐기되는 리튬이온 이차전지의 양도 급속히 늘어나고 있는 추세이다. 리튬이온 이차전지는 일반적으로 LiCo(1-X)MnXO2나 LiXMO2 (M은 코발트Co 혹은 니켈Ni)로 표시되는 복합산화물을 알루미늄박에 도포한 것을 양극으로 하고, 주로 탄소물질재료를 동박에 도포한 것을 음극으로 하여 양극과 음극 사이 혹은 양극이나 음극의 외측에 미공성 폴리프로필렌을 넣어서 이들을 묶어서 철제의 외장을 씌운 형태이며, 리드로서는 금속니켈박을 사용하고 있다. 리튬이온 이차전지의 원료비율은 제조회사마다 다르지만 일반적으로 Fe 25%, Co 17%, Al 7%, Cu 7% ,Li 3~5%, 그리고, Ni가 1% 정도 들어 있다. 이때 사용되는 코발트는 내열, 내마모성이 있으며, 특히 텅스텐, 크롬, 니켈 등과의 합금에는 강한 내성이 있다. 따라서 고속도강, 내열합금 및 초경공구재료의 원료로서 널리 사용되고 있다. 또 자성재로, 촉매재료의 원료로 널리 사용되고 있다. 코발트는 현재 산업사회에서 빼놓을 수 없는 금속이지만, 그 산지가 편재되어 있고, 산출국의 정치, 사회정세에 따라 끊임없이 공급이 불안정한 상태이다. 폐리튬이온 이차전지에 다량 함유된 리튬과 코발트 등과 같은 유가금속을 회수하여 재이용하는 방법에 대한 연구가 널리 이루어져 왔지만 환경문제, 경제성 문제 등으로 실용화에 어려움을 겪고 있다.
폐리튬이온 이차전지로부터 유가금속을 회수하는 요소기술은 선별기술, 용해기술, 분리정제기술로 대별된다. 선별공정은 폐전지를 선별, 해체, 절단, 분쇄시키는 단계이고, 용해공정은 분쇄된 스크랩을 무기산 등에 녹여서 금속을 분리 및 농축시키는 단계이며, 분리정제공정은 유가금속을 다른 불순물로부터 분리하여 회수하는 단계이다. 선별공정은 선별, 해체, 절단, 분쇄, 하소 등을 거치는 것이 일반적이며, 용해공정은 대부분 황산이나 염산과 같은 무기산에 과산화수소 등의 환원제를 추가하여 침출시키는 방법이 제시되어 있다. 분리정제공정은 전해채취법, 침전법, 용매추출법 등이 제시되어 있다.
본 발명에 따른 회수방법과 관련된 종래 회수방법의 요소기술에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.
국내특허 특2001-0106562에는 전극물질을 분말상으로 만들어 전극물질과 금속편으로 분리하고, 분리된 전극물질을 태워서 탄소류나 유기결합제와 같은 불순물을 제거한 다음, 양극활물질인 LiCoO2만을 선별하고, 환원제가 첨가된 황산이나 질산 등의 산용액에 상기 LiCoO2투입하여 코발트와 리튬을 환원침출시켜 분리하는 과정을 포함하며, 상기 환원침출된 코발트와 리튬침출액에 D2EHPA를 혼합하여 코발트와 리튬을 각각 유기용액과 수용액상으로 분리하여 코발트와 리튬을 금속염 형태로 침전시켜 회수하는 방법이 기술되어 있다. 그러나 전극물질을 하소하는 과정에서 에너지 소비가 지나칠 뿐만 아니라 양극활물질인 LiCoO2순수하게 선별하기 어려워 서 침출 후 중화침전공정과 같은 별도의 분리정제 공정을 거치지 않으면 고순도의 코발트를 추출하기가 어려운 단점을 갖고 있다.
국내특허 특2000-0055084에는 리튬이온전지의 양극판으로부터 양극활물질인 리튬-전이금속 산화물을 박리하여 400℃ 내지 1,000℃의 범위의 온도에서 연소시키고 잔류물을 수세한 후, 수세된 수득물을 염산 등의 산수용액에 용해시킨 후에 수득된 용액에 옥살산, 개미산 등의 카르복실산의 알칼리금속염 또는 알칼리토금속염들로 이루어진 카르복실산염을 가하여 카르복실산-전이금속염을 생성시킨 후에 이를 환원분위기에서 가열하여 코발트 분말을 얻는 방법이 제시되어 있다. 그리고, 국내특허 특2001-0107390에는 할로겐화 리튬염이 제거된 폐리튬이차전지를 소각후 분쇄하는 공정, 얻어진 분쇄물중 철 및 분쇄찌꺼기를 물리적으로 분리, 제거하는 공정, 철 및 분쇄찌꺼기가 제거된 분쇄물을 강산 수용액에 넣고 여기에 산화환원제를 첨가하여 금속성분을 용해시키는 공정, 얻어진 용액을 여과하는 공정, 여과에 의해 얻어진 1차 여과액을 일정 시간 정치한 후 강알칼리를 넣어 pH 3∼4.5로 중화하는 공정, 얻어진 용액을 여과하는 공정, 얻어진 2차 여과액에 탄산나트륨을 2차여과액의 pH가 8 ∼10이 되게 첨가하여 코발트를 침전시키는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이 방법들 역시 용해과정에서 알루미늄이 무기산에 모두 용해되어 후속공정에서 알루미늄을 완전하게 제거하기 어려운 단점을 갖고 있다.
국내특허 특2003-0004657에는 LiCoO2분체를 무기산 및 과산화수소가 용해되어 있는 수용액에 용해한 다음, 옥살산을 첨가하여 코발트를 옥살산 코발트의 형태로 침전시켜 코발트를 회수하고, 그 여액에 탄산소다를 첨가하여 리튬을 회수하는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이 방법은 LiCoO2분체이외의 다른 불순물인 알루미늄, 철, 동 등이 포함되어 있는 경우에는 코발트와 리튬과 같은 유가금속을 효과적으로 분리할 수 없는 단점을 갖고 있다.
상기 종래 방법들은 선별과 용해공정에서 알루미늄 등이 혼입되어 후속공정에서 침전과 여과특성이 떨어져 코발트 및 리튬의 회수율이 낮아지며, 처리과정에서 다량의 폐산과 폐알칼리가 발생하는 환경적 문제와 처리시간이 장시간인 단점을 갖고 있다. 그리고, 리튬의 회수가 어려울 뿐만 아니라 다른 희소유가금속성분이 함유된 전극재를 처리할 때에는 별도의 금속에 적합한 처리방법을 사용할 필요가 있다.
이에, 본 발명자들은 폐리튬이온 이차전지로부터 고가의 유가금속인 코발트와 리튬을 분리회수하는 과정을 개선시켜 일련의 회수과정 중에 생성되는 폐산과 폐알카리의 발생을 최소화하고 보다 짧은 시간에 회수하여 결과적으로 유가금속의 회수율을 높이는 동시에 경제성을 향상시키는 회수방법을 개발하고자 노력하였다.
그 결과, 폐리튬이온 이차전지를 무기산으로 침출시키기 전에 가성소다와 첨가제를 사용하여 알루미늄을 용해 분리시킴으로써 후속공정에서 알루미늄으로 인한 공정부하를 최소화하였으며, 두단계의 중화공정에서는 중화제의 투입량을 현격히 줄이면서도 철과 알루미늄, 동 등의 금속을 효율적으로 분리할 수 있었고, 또한 리펄핑공정을 통해 코발트의 회수율을 높이고, 용매추출공정에서는 다른 불순물로 부터 순수한 코발트만을 회수함으로써 순도가 높은 코발트를 회수할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 폐리튬이온 이차전지로부터 코발트와 같은 유가금속을 환경적으로 건전하며, 경제성 있게 고순도로 회수하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 폐리튬이온전지로 부터 고효율로 코발트와 리튬과 같은 유가금속을 회수하는 공정을 나타내는 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 ⅰ) 폐리튬이온 이차전지 스크랩으로 부터 가성소다와 첨가제를 이용하여 알루미늄을 액상으로 분리하는 알루미늄 용해공정(S101), ⅱ) 무기산과 산화환원제로 용해잔사를 액상으로 침출시키는 무기산 침출공정(S102), ⅲ) 용해잔사에 중화제를 첨가하여 pH 3.0~4.5로 조정한 후 고액분리하여 철과 알루미늄 등을 분리하는 1차 중화공정(S103), ⅳ) 강알칼리를 첨가하여 pH 4.8~5.6에서 동 등을 분리하는 2차 중화공정(S105), ⅴ) 용해잔사를 처리하는 리펄핑공정(S107), 그리고 ⅵ) 리튬과 코발트를 분리하는 용매추출공정(S106)을 포함한다. 폐리튬이온 이차전지 스크랩은 전지생산공정에서 발생하는 코발트가 포함된 슬러리, 전지 불량품, 사용 후 폐기된 전지를 통칭한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
알루미늄 용해공정(S101)에서는 전지스크랩을 강알칼리 용액에 첨가제를 넣고 용해하여 알루미늄은 수용액상태로 분리시키고 리튬코발트옥사이드와 카본은 침전시켜 알루미늄을 분리한다. 알루미늄을 용해할 때 사용하는 알칼리는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 3인산나트륨(Na3PO4)을 사용하며, 바람직하게는 수산화나트륨 5~15%용액을 사용한다. 수산화코발트의 농도가 너무 낮으면, 알루미늄의 침출시간이 길어지고, 농도가 너무 높을 경우 코발트의 일부가 침출된다.
반응식 1
2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 +3H2
NaAlO2 + 4H2O → Al(OH)3 +NaOH+2H20
알루미늄의 침전을 억제하고 수산화알루미늄의 생성을 막아주는 역할을 하는 첨가제로는 소르비틀(sorbitol),글루콘산(gluconic acid), 글루콘산나트륨(sodium gluconate), 글루카민(glucamines) 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 글루콘산나트륨(sodium gluconate)을 1~5%정도로 첨가한다. 이 때 발생하는 알루미늄을 포함하는 알칼리 폐액은 폐수처리과정의 응집제로 사용될 수 있다.
산 용해공정(S102)에서는 무기산과 산화환원제를 첨가하여 탄소를 남기고 금속성분을 침출시킨다. pH는 2정도까지 올린다. 무기산은 황산(H2SO4)과 염산(HCl)을 쓰는 것이 바람직하며, 첨가제로는 과산화수소(H2O2), 과염소산(HClO4) 티오황산나트륨(Na2S2O3) 등을 사용한다. 무기산의 농도는 높을수록 바람직하며, 최종 침출액 의 pH가 높을수록 후속 중화공정에서 중화제의 소비량을 줄일 수 있으며, 2이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 용해 후 잔사는 다시 강산과 과산화수소의 혼합액으로 침출시켜 미반응된 코발트를 모두 침출시킨다.
1차 중화공정(S103)에서는 잔사와 액을 분리하지 않고, 인산과 가성소다를 첨가하여 pH를 3.0~4.5사이로 조정한 후 철과 알루미늄을 침출시킨 후 진공여과(흡인여과)(S104)한다. 인산의 사용량을 최소화하기 위하여 인산의 투입은 pH 3.0∼4.0 사이에서 하는 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 pH가 3.5가 되었을 때 인산을 첨가한다.
2차 중화공정(S105)에서는 용액내 동과 다른 금속성분들을 분리하기 위하여 pH를 5.6까지 올려서 침전시킨 후 필터프레스로 여과한다. 중화제로는 수산화나트륨과 탄산코발트를 사용한다. 탄산코발트는 이후 용매추출과정에 투입되는 용액 내의 코발트의 농도를 일정하게 유지하고, 중화제의 투입량을 최소화하는 효과가 있다.
리펄핑 공정(S107)은 잔사를 강산과 첨가제를 넣고 용해한 후 단계적으로 1차중화공정(S103)과 2차중화공정(S105)을 거치거나 흡인여과 후 용해액으로 다시 사용하기 위한 것이다. 무기산으로 이차전지 스크랩을 용해할 경우 후속공정에서 중화제의 투입을 최소화하기 위해서는 가능한한 pH를 높이는 것이 바람직하며 최종 용해 후의 pH는 2~3사이가 좋다. 그러나 이와 같은 방법으로 용해할 경우 전지스크랩에 포함되어 있는 코발트가 완전하게 용해되지 않아 전체적인 수율이 낮아진다. 따라서 용해 후의 잔사를 재처리하는 것이 필수적이며, 잔사의 재처리시에는 코발 트를 완전하게 용해시키기 위해 가능한 산도를 높이는 것이 바람직하다. 그러나 강산에 용해한 잔사 후액을 그대로 중화할 경우 중화제의 투입량이 과다하게 되는 문제가 있으므로 이를 용해시에 재사용하는 것이 바람직하다.
용매추출공정(S106)에서는 중화후의 용액을 디-2-에틸헥실인산(Di-2-ethylhexyl phosphoric acid 이하 PC88A라한다)과 인산트리부틸(이하TBP라 한다)을 포함하는 유기용매와 혼합하여 코발트와 리튬을 각각 유기용액과 수용액상으로 분리한 후 코발트는 황산 코발트 형태로 리튬은 탄산리튬형태로 침전시켜 회수한다. 코발트가 추출된 유기용액에 0.05M 황산용액을 반응시켜, 코발트를 수용액상으로 역추출(stripping)하고, 수용액에는 Na2CO3를 첨가하여 리튬을 Li2CO3로 침전시킨다.
마지막으로 폐액 처리공정에서는 용매추출 후의 폐액에 알미늄 용해액을 첨가하여 pH를 7까지 올린 후 중화 후 남아있는 인산을 제거한다.
이와 같은 본 발명은 다음의 실시 예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 알루미늄 용해공정
전지생산 공정에서 나온 전지 스크랩(코발트 함량 45wt%) 200g을 5%의 수산화 나트륨용액 1리터에 글루콘산나트륨을 첨가한 후, 공기를 주입하여 상온에서 교반하면서 30분동안 알루미늄을 용해하였다.
글루콘산나트륨의 농도는 1, 3, 5%로 조정하였다.
반응이 끝난 후 잔사를 물 2리터로 수세한 후 1M의 황산용액을 침출시켰을 때, 용해액 내의 알루미늄의 농도는 각각 1230 mg/L, 245 mg/L, 95 mg/L이었다.
글루콘산나트륨의 농도는 1, 3, 5%로 조정하였다.
반응이 끝난 후 잔사를 물 2리터로 수세한 후 1M의 황산용액을 침출시켰을 때, 용해액 내의 알루미늄의 농도는 각각 1230 mg/L, 245 mg/L, 95 mg/L이었다.
실시예 2: 전지 스크랩에서 코발트의 회수
전지생산 공정에서 나온 전지 스크랩(코발트 함량 45wt%) 200g을 5%의 수산화나트륨용액 1리터에 넣고, 공기를 주입하여 교반하면서 30분동안 알루미늄을 용해하였다.
용해과정에서 온도가 지나치게 상승하지 않토록 주의하면서 50이하로 유지되도록 스크랩을 천천히 조금씩 투여하였다.
반응이 끝난 후 흡인 여과한 후의 잔사를 물 2리터로 수세한 후 1M의 황산용액으로 침출시켰다.
코발트의 농도를 측정한 결과 62et%의 코발트가 황산코발트의 형태로 침출되었다.
최초 용해액의 pH는 2.1 이었다.
1차 중화를 위하여 상기 침출액에 가성소다를 첨가하여 pH를 3.5로 상승시킨후 인산을 첨가하여 pH를 서서히 떨어뜨렸다.
pH가 3.0으로 되었을 때 다시 가성소다를 첨가하여 pH를 4.0까지 상승시켰다.
여기서 인산을 투여하는 이유는 알루미늄의 침전을 극대화하기 위한 것이었다.
흡인 여과를 통해 침전된 잔사와 여액을 분리하여 여액은 2차 중화를 실시하였다.
2차 중화에서는 1차 중화공정을 통해서 얻어진 여액에 부피비로 2배정도의 물을 추가하여 희석하고 교반하면서 가성소다를 조금씩 추가하여 pH를 5.6까지 상승시킨 후 필터프레스로 여과하였다.
2차 중화에서는 용액중의 철,동 등이 수산화물의 형태로 침전되었다.
2차 중화를 거친 용액은 유기용매추출공정을 통해 황상코발트의 형태로 회수하였다.
유기용매는 PC88A와 인산 트리부틸(TBP)의 혼합용매(중량비 1:1로 혼합)를 캐로신(Keroxene)에 20%농도로 희석하여 사용하였다.
2차 중화를 거친 용액 300ml와 유기용매 300ml을 혼합하여 분리훤넬(Separate fummel)에 함께 넣고 2분이상 격렬하게 흔들면서 교반하였다.
이때 가성소다를 넣어 pH가 4.5가 되도록 하였다.
2분이상 교반토록 한 후 pH가 4.5로 일정하게 된 이후에 분리훤넬을 정지하여 수용액과 유기용매가 층상으로 분리되도록 하였다.
밑으로 가라앉은 수용액을 분리해 낸 다음 증류수 300nl를 drldyado에 섞어 다시 2분정도를 격렬하게 교반한 다음 정지하여 가라앉은 수용액을 분리하는 방법으로 유기용매를 수세하였다.
수세된 유기용매를 황산 180g/l의 농도 약 300ml로 유기용매 내의 코발트를 탈지(stripping)하여 황산 코발트를 얻었다.
이 황산코발트 용액의 농도를 측정한 결과 전지스크랩 중의 코발트가 60wt%가 회수되었음을 확인하였다.
용해과정에서 온도가 지나치게 상승하지 않토록 주의하면서 50이하로 유지되도록 스크랩을 천천히 조금씩 투여하였다.
반응이 끝난 후 흡인 여과한 후의 잔사를 물 2리터로 수세한 후 1M의 황산용액으로 침출시켰다.
코발트의 농도를 측정한 결과 62et%의 코발트가 황산코발트의 형태로 침출되었다.
최초 용해액의 pH는 2.1 이었다.
1차 중화를 위하여 상기 침출액에 가성소다를 첨가하여 pH를 3.5로 상승시킨후 인산을 첨가하여 pH를 서서히 떨어뜨렸다.
pH가 3.0으로 되었을 때 다시 가성소다를 첨가하여 pH를 4.0까지 상승시켰다.
여기서 인산을 투여하는 이유는 알루미늄의 침전을 극대화하기 위한 것이었다.
흡인 여과를 통해 침전된 잔사와 여액을 분리하여 여액은 2차 중화를 실시하였다.
2차 중화에서는 1차 중화공정을 통해서 얻어진 여액에 부피비로 2배정도의 물을 추가하여 희석하고 교반하면서 가성소다를 조금씩 추가하여 pH를 5.6까지 상승시킨 후 필터프레스로 여과하였다.
2차 중화에서는 용액중의 철,동 등이 수산화물의 형태로 침전되었다.
2차 중화를 거친 용액은 유기용매추출공정을 통해 황상코발트의 형태로 회수하였다.
유기용매는 PC88A와 인산 트리부틸(TBP)의 혼합용매(중량비 1:1로 혼합)를 캐로신(Keroxene)에 20%농도로 희석하여 사용하였다.
2차 중화를 거친 용액 300ml와 유기용매 300ml을 혼합하여 분리훤넬(Separate fummel)에 함께 넣고 2분이상 격렬하게 흔들면서 교반하였다.
이때 가성소다를 넣어 pH가 4.5가 되도록 하였다.
2분이상 교반토록 한 후 pH가 4.5로 일정하게 된 이후에 분리훤넬을 정지하여 수용액과 유기용매가 층상으로 분리되도록 하였다.
밑으로 가라앉은 수용액을 분리해 낸 다음 증류수 300nl를 drldyado에 섞어 다시 2분정도를 격렬하게 교반한 다음 정지하여 가라앉은 수용액을 분리하는 방법으로 유기용매를 수세하였다.
수세된 유기용매를 황산 180g/l의 농도 약 300ml로 유기용매 내의 코발트를 탈지(stripping)하여 황산 코발트를 얻었다.
이 황산코발트 용액의 농도를 측정한 결과 전지스크랩 중의 코발트가 60wt%가 회수되었음을 확인하였다.
실시예 3: 용해잔사로부터 코발트의 회수
실시예 1)과 같이 침출 한 후, 여과하고 남은 잔사를 다시 1M의 황산용액 1리티에 5%의 과산화수소를 100ml 첨가한 혼합용액에 투입하여 천천히 교반하면서 침출시켰다.
침출액 내에 황산코발트의 농도를 측정한 결과 침출되지 않고 남아 있던 코발트의 90wt%가 침출되었음을 확인하였다.
최종 침출액의 pH는 2.1 이었다.
침출액 내에 황산코발트의 농도를 측정한 결과 침출되지 않고 남아 있던 코발트의 90wt%가 침출되었음을 확인하였다.
최종 침출액의 pH는 2.1 이었다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 회수방법에 의하면 폐리튬이온 이차전지로부터 자원적 가치가 높은 코발트와 리튬을 회수할 수 있으므로 희소금속자원의 재자원화에 큰 기여를 할 것으로 사료된다. 특히 코발트는 자원부존량이 희박한 희소금속이기 때문에 폐기물을 리사이클링하는 것은 자원전략상으로도 중요한 의미를 갖는다. 더욱이 본 발명이 제공하는 유가금속 회수방법은 경제성이 높고, 환경적으로 건전하며 조업성도 우수하기 때문에 폐리튬이온 이차전지의 리사이클링분야에 미치는 파급효과가 지대하다.
Claims (2)
- (ⅰ) 생산 공정에서 발생한 박막형태의 리튬이차전지 스크랩을, 수산화나트륨과 첨가제가 포함된 반응기에서 알루미늄을 용해하여 제거하는 알칼리 용해단계;(ⅱ) 상기 용해 후 여과된 잔류물을 황산용액으로 침출시켜 코발트를 분리하는 산 용해단계;(ⅲ) 상기 산 용해 후 잔류물을 무기산과 산화환원제가 포함된 용액으로 코발트를 침출시키는 리펄핑단계;(ⅳ) 상기 용해과정 후에 잔류물이 포함된 조건에서 pH를 4.0으로 중화하여 여과시키는 1차 중화단계;(ⅴ) 1차 중화 후 용액을 중화조에서 pH 5.6에서 여과하여 중화하는 2차 중화단계;(ⅵ) 2차 중화후의 용액에 용해되어 있는 코발트를 유기용매 추출공정을 통해서 황산코발트로 추출하는 용매추출단계를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 폐리튬이온 이차전지로 부터 유가금속을 회수하는 방법.
- 청구항 1의 알칼리 용해과정에서 첨가제로 소르비톨(sorbitol), 글루콘산(gluconic acid), 글루콘산나트륨(sodium gluconate), 글루카민(glucamines) 등을 1~5wt%정도로 사용하는 것을 특징으로 하는 폐리튬 이차전지로 부터 유가금속을 회수하는 방법.
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