KR101767372B1

KR101767372B1 - 폐 배터리에서 납의 회수 방법

Info

Publication number: KR101767372B1
Application number: KR1020160088209A
Authority: KR
Inventors: 김상철
Original assignee: (주)유케이비
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2017-08-11
Also published as: KR20160090775A

Abstract

본 발명의 목적은 폐 배터리를 처리하여 납을 회수할 수 있고, 납 회수시에 제련에 필요한 연료를 25 내지 30% 절감할 수 있고, 납의 회수 수율을 향상시킬 수 있는 폐 배터리에서 납의 회수방법을 제공하는데 있다.

Description

폐 배터리에서 납의 회수 방법{COLLECTION METHOD A LEAD FROM WASTE BATTERY}

본 발명은 폐 배터리에서 납의 회수방법에 관한 것으로써, 좀더 상세하게는 폐 배터리를 처리(파쇄,분리,제련)하여 납을 회수할 수 있고, 납 회수시에 제련에 필요한 연료(25 내지 30%)를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 납의 회수 수율을 향상시킬 수 있는 폐 배터리에서 납의 회수방법에 관한 것이다.

종래로부터 널리 알려진 폐 배터리 재활용 장치로서 특허등록받은 제10-1348490호(공고일자 2014년 01월 09일)에 개시되어 있다.

상기 제10-1348490호에 개시되어 있는 폐 배터리 재활용 장치는 제1벨트컨베이어로 폐 포장 배터리를 공급하여 폐 포장 배터리를 커팅한 후 전해액을 제거한 다음 제2 벨트 컨베이어로 공급시키고, 상기 제2 벨트 컨베이어로 폐 벌크 배터리를 공급하여 제2 벨트 컨베이어의 폐 포장 배터리와 폐 벌크 배터리를 크라샤에 투입시키며, 크라샤에서 분쇄된 분쇄물을 진동스크린에 투입시켜 페이스트는 페이스트 저장통에 투입시키고 스크린 메쉬를 통과하지 못한 그리드, 합성수지, 세퍼레이터는 제3 벨트 컨베이어로 공급 이송시키고, 제3 벨트 컨베이어에 이송되는 그리드, 합성수지, 세퍼레이터를 분리기에 투입시켜 비중을 이용하여 분리하는 전처리부와; 상기 그리드와 페이스트의 주재료를 배출스크류 컨베이어를 통해 제1 스크레이퍼 컨베이어로 투입하고, 분탄, 분철, 소다회의 부재료를 상기 제1 스크레이퍼 컨베이어에 투입하여 주재료와 부재료를 상호 뒤섞으면서 제2 스크레퍼 컨베이어와 투입 스크류 컨베이어로 배출하는 재료 공급부와; 상기 재료 공급부를 통해 재료를 공급받아 재료를 가열 용해시키는 용해부와; 상기 용해부에서 출탕되는 재료의 슬래그를 제거한 후 재료를 임시 보관하는 케틀과; 케틀의 채워진 재료를 공급받아 납괴를 생산하는 주조기;를 포함한다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 폐 배터리 재활용 장치는 폐 배터리를 처리(파쇄,분리,제련)하여 납을 회수할 경우에, 처리 비용이 많이 소요되고, 납 회수시에 제련에 필요한 연료비가 과도하게 소요될 뿐만 아니라, 납의 회수 수율을 향상시킬 수 없다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 폐 배터리를 처리(파쇄,분리,제련)하여 납을 용이하게 회수할 수 있는 폐 배터리에서 납의 회수방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 납의 회수시에 제련에 필요한 연료를 절감할 수 있는 폐 배터리에서 납의 회수방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 납의 회수 수율을 향상시킬 수 있는 폐 배터리에서 납의 회수방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 폐 배터리에서 납의 회수방법은,

폐 배터리를 수집하여 파쇄기에 투입하여 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈로 파쇄하는 파쇄공정과;

상기 파쇄공정에서 추출되는 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈를 받아서 선별하는 선별공정과;

상기 선별공정에서 선별된 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈의 산화납(PbO)과 황산납(PbSO₄)을 받아 페이스트에 융제를 첨가하여 납화합물을 추출하는 납화합물 추출공정과;

상기 납화합물 추출공정에서 추출된 납화합물에 고분자 응집제(예를 들면, 바인더 또는 결합제)를 첨가하면서 입자 사이즈가 10 내지 13밀리의 콩알형상의 납화합물을 추출하는 펠릿타이징공정과;

상기 펠릿타이징공정에서 추출된 콩알형상의 납화합물을 받아 수분을 제거하도록 건조기에서 건조하는 건조공정과;

상기 건조공정에서 건조된 콩알형상 납화합물을 받아 환원 가스를 투입하면서 소결로에 1,000 내지 1,200℃의 온도에서 60 내지 90분 동안 소결하는 소결공정과;

상기 소결공정에서 소결된 소결체를 수직로에 투입함과 동시에, 산화되지 않도록 환원 가스를 주입하면서 제련하는 제련공정과;

상기 제련공정에서 배출되는 납을 받아 특정형상으로 주조하는 납 주조공정;을 포함한다.

본 발명에 따른 폐 배터리에서 납의 회수방법에 의하면, 폐 배터리를 처리하여 납을 회수할 수 있고, 납 회수시에 제련에 필요한 연료를 25 내지 40% 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 납의 회수 수율을 향상시킬 수 있다는 등의 여러 가지 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐 배터리에서 납의 회수방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 폐 배터리에서 납의 회수방법에 관하여 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 폐 배터리에서 납 및 금속을 회수하는 방법은 폐 배터리(1)를 수집하여 파쇄기에 투입하여 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈로 파쇄하는 파쇄공정(3)과; 상기 파쇄공정(3)에서 추출되는 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈를 받아서 선별하는 선별공정(5)과; 상기 선별공정(5)에서 선별된 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈의 산화납(PbO)과 황산납(PbSO₄)을 받아 페이스트에 융제를 첨가하여 납화합물을 추출하는 납화합물 추출공정(7)과; 상기 납화합물 추출공정(7)에서 추출된 납화합물에 고분자 응집제(예를 들면, 바인더 또는 결합제)를 첨가하면서 입자 사이즈가 10 내지 13밀리의 콩알형상의 납화합물을 추출하는 펠릿타이징공정(9)과; 상기 펠릿타이징공정(9)에서 추출된 콩알형상의 납화합물을 받아 수분을 제거하도록 건조기에서 건조하는 건조공정(11)과; 상기 건조공정(11)에서 건조된 콩알형상의 납화합물을 받아 환원 가스를 투입하면서 소결로에 1,000 내지 1,200℃의 온도에서 60 내지 90분 동안 소결하는 소결공정(13)과; 상기 소결공정(13)에서 소결된 소결체를 수직로(15)에 투입함과 동시에, 산화되지 않도록 환원 가스를 주입하면서 제련하는 제련공정(17)과; 상기 제련공정(17)에서 배출되는 납을 받아 특정형상으로 주조하는 납 주조공정(19)을 포함한다.

한편, 상기 선별공정(5)에서 선별된 44.1%의 금속재(21)에 용제를 투입함과 동시에, 전도율을 높이기 위하여 금속분말(Fe)을 첨가한 후에 플럭스의 융점온도인 600℃까지 올려서 용해하도록 케틀(23)에 투입하는 투입공정과; 상기 투입공정에서 추출되는 납을 주조하는 납 주조공정(25);을 포함한다.

상기 선별공정(5)에서 선별된 수지입자를 받아 수지재질의 입자로 변형하는 수지재질 가공공정을 더 포함한다.

상기 본 발명의 폐 배터리에서 납의 회수방법의 제1실시예에 대하여 설명한다.

먼저, 폐 배터리(1)를 수집해서 파쇄기에 투입하여 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈로 파쇄하고, 상기 파쇄공정(3)에서 추출되는 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈를 받아서 선별공정(5)에서 선별한다.

상기 선별공정(5)에서 선별된 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈의 산화납(PbO)과 황산납(PbSO₄)을 받아 페이스트에 융제를 첨가하여 납화합물 추출공정(7)에서 납화합물을 추출하고, 상기 납화합물 추출공정(7)에서 추출된 납화합물에 고분자 응집제(9a 예를 들면, 바인더 또는 결합제)를 첨가하면서 펠릿타이징공정(9)에서 입자 사이즈가 10 내지 13밀리의 콩알형상의 납화합물을 추출한다.

상기 펠릿타이징공정(9)에서 추출된 콩알형상의 납화합물을 받아 수분을 제거하도록 건조공정(11)은 건조기에서 건조하고, 상기 건조공정(11)에서 건조된 콩알형상의 납화합물을 받아 환원 가스를 투입하면서 소결로에서 1,000 내지 1,200℃의 온도로 60 내지 90분 동안 소결한다.

상기 소결공정(13)에서 소결된 소결체를 수직로(15)에 투입함과 동시에, 산화되지 않도록 환원 가스를 주입하면서 제련공정(17)에서 제련하고, 상기 제련공정(17)에서 배출되는 납을 받아 납 주조공정(19)에서 특정형상으로 주조한다.

한편, 상기 선별공정(5)에서 선별된 44.1%의 금속재(21)에 용제를 투입함과 동시에, 전도율을 높이기 위하여 금속분말(Fe)을 첨가한 후에 케틀(23)에 투입하여(투입공정) 플럭스의 융점온도인 600℃까지 올려서 용해하고, 상기 투입공정에서 추출되는 납을 납 주조공정(27)에서 주조한다.

그 후, 상기 선별공정(5)에서 선별된 수지입자를 받아 수지재질 가공공정에서 수지재질의 입자로 변형한다.

일일 생산량을 50ton으로 가정하였은 경우, 태국 태중비철 유한공사의 제조단가는 H-오일을 사용하였을 경우,

145 리터 X US$0.72 = US$104.40/ton,

US$104.40 X 1,150원 = 120,060원/ton 이 소요되었으나,

본원 발명과 같이 제반 공정을 변경함으로써, 일일 생산량을 50ton이라고, 가정하였을 경우에는

A) 투입원료 배터리 스크랩 50ton 중에서

금속재는 전체 배터리 스크랩의 44.1% 인 22.05ton 이다

용해에 필요한 열량은 LNG 14.27M³ X 22.05ton = 314.65M³

314.65M³ H-오일 9600Kcal LNG로 환산,

314.65M³ X 900원 = 283,190원/22.05ton

283,190원 ÷ 22.05ton = 12,840원/ton

B) PASTE(OXIDE) 50ton 중에서

납화합물은 배터리 스크랩의 55.9% 인 27.95ton 이고,

LNG 소비량을 환산하면 973M³ 가 소요된다.

소결단가는 LNG 973M³ X 900원 = 875,700/27.95ton

875,700원 ÷ 27.95ton = 31,330원/ton

C)납화합물의 수직로(BLAST FURNACE)투입제련비용

:27.95ton X 0.08(코-크스비율, 8%) = 2.24ton

2.24ton X 500,000원/ton = 1,120,000원/27.95ton

1,120,000원 ÷ 27.95ton = 40,070원/ton

A : gride, pole 용해비용: 12,840원/ton

B : 소결비용: 31,330원/ton

C : 수직로(BLAST FURNACE)제련비용 40,070원/ton

합계(A+B+C) 84,240원/ton

톤당 제련가 : 84,240원 산출

한편, 본 발명의 폐 배터리에서 납의 회수방법의 제2실시예에 대하여 설명한다.

상기 선별공정(5)에서 선별된 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈의 산화납(PbO)과 황산납(PbSO₄)을 받아 코크스분말, 철분말, 석회석분말을 첨가하여 납 추출공정(7)에서 납화합물을 추출하고, 상기 납화합물 추출공정(7)에서 추출된 납화합물에 고분자 응집제(9a, 예를 들면, 바인더 또는 결합제)를 첨가하면서 펠릿타이징공(9)에서 입자 사이즈가 10 내지 13밀리의 콩알형상의 납화합물을 추출한다.

여기서, 상기 코크스분말, 철분말, 석회석분말의 첨가비율은 1:1:1이다.

상기 펠릿타이징공정(9)에서 추출된 콩알크기의 납화합물을 받아 수분을 제거하도록 건조공정(11)에서 건조하고, 상기 건조공정(11)에서 건조된 콩알형상의 납화합물을 받아 환원 가스를 투입하면서 소결로에서 1,000 내지 1,200℃의 온도로 60 내지 90분 동안 소결(소결공정)한다.

상기 소결공정(13)에서 소결된 소결체를 수직로(15)에 투입함과 동시에, 산화되지 않도록 환원 가스를 주입하면서 제련공정(17)에서 열처리하고, 상기 제련공정(17)에서 배출되는 납을 받아 납 주조공정(19)에서 특정형상으로 주조한다.

한편, 상기 선별공정(5)에서 선별된 44.1%의 금속재(21)에 용제를 투입함과 동시에, 전도율을 높이기 위하여 금속분말(Fe)을 첨가한 후에 케틀(23)에 투입하여(투입공정) 플럭스의 융점온도인 600℃까지 올려서 용해하고, 상기 투입공정에서 추출되는 납을 납 주조공정(25)에서 주조한다.

상기 설명에 있어서, 상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이고, 이와 같이 설계변경하는 것도 본 발명의 청구범위에 포함되는 것은 물론이다.

1 : 폐 배터리
3 : 파쇄공정
5 : 선별공정
7 : 납화합물 추출공정
9 : 펠릿타이징공정
23 : 케틀

Claims

폐 배터리를 수집하여 파쇄기에 투입하여 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈로 파쇄하는 파쇄공정과;
상기 파쇄공정에서 추출되는 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈를 받아서 선별하는 선별공정과;
상기 선별공정에서 선별된 2 내지 3 밀리의 입자 사이즈의 산화납(PbO)과 황산납(PbSO₄)을 받아 코크스분말, 철분말, 석회석분말을 첨가하여 납화합물을 추출하는 납화합물 추출공정과;
상기 납화합물 추출공정에서 추출된 납화합물에 고분자 응집제를 첨가하면서 입자 사이즈가 10 내지 13밀리의 콩알형상의 납화합물을 추출하는 펠릿타이징공정과;
상기 펠릿타이징공정에서 추출된 콩알형상의 납화합물을 받아 수분을 제거하도록 건조기에서 건조하는 건조공정과;
상기 건조공정에서 건조된 콩알형상의 납화합물을 받아 환원 가스를 투입하면서 소결로에 1,000 내지 1,200℃의 온도로 60 내지 90분 동안 소결하는 소결공정과;
상기 소결공정에서 소결된 소결체를 수직로에 투입함과 동시에, 산화되지 않도록 환원 가스를 주입하면서 제련하는 제련공정과;
상기 제련공정에서 배출되는 납을 받아 특정형상으로 주조하는 납 주조공정을 포함하되,
상기 선별공정에서 선별된 44.1%의 금속재에 용제를 투입함과 동시에, 전도율을 높이기 위하여 금속분말(Fe)을 첨가한 후에 케틀에 투입하는 투입공정과; 상기 투입공정에서 플럭스의 융점온도인 600℃까지 올려서 용해하고, 추출되는 납을 주조하는 납 주조공정;을 포함하며,
상기 코크스분말, 철분말, 석회석분말의 첨가비율은 1:1:1인 것을 특징으로 하는 폐 배터리에서 납의 회수 방법.
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