KR102372248B1

KR102372248B1 - 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법

Info

Publication number: KR102372248B1
Application number: KR1020210086784A
Authority: KR
Inventors: 이두찬; 윤원식; 황정웅; 구수진
Original assignee: 주식회사 제이케이메탈소재
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2022-03-10

Abstract

본 발명은 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 관한 것으로, 상기 2차 전지인 폐 리튬이온전지들을 파쇄 및 분쇄하고 분류하여 수득한 유가금속들의 산화물 분말과 산소와 친화력이 크고 활성금속인 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca)의 분말을 환원제로 사용하여 테르밋 반응(Thermit Reaction)을 일으켜 리튬(Lithium)은 테르밋 반응열로 증발시켜 회수하며, 상기 폐 리튬이온전지 속에 포함된 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 유가금속의 산화물은 상기 알루미늄(Al)으로 환원시켜 금속합금 상태로 회수하여 전기로에서 재 용융(Melting)하여 화학 성분 조정을 거친 후 니켈계 합금 괴(Ingot)로 제조되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법을 구현함으로써, 종래 습식제련법과 같은 폐 2차 전지로부터 한 종류씩 유가금속을 독립적인 방법으로 회수하는 공정과 달리 건식제련법의 형태인 테르밋 제련법을 적용함으로써, 폐수 및 공해 발생과 시설투자 및 생산비용을 최소화하여 유가금속을 Master Alloy Ingot으로 생산하고 제품화가 가능하여 높은 경제성을 갖는 독특한 효과가 있다.

Description

테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법{Valuable metal recovery method from waste secondary batteries using thermite smelting method}

본 발명은 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 습식제련법 대신에 건식제련법인 테르밋 제련법(Thermit Smelting Method)을 통해 폐 2차 전지의 유가금속을 Master Alloy Ingot으로 회수하도록 한 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 2차 전지라 명명되는 리튬이온(Lithium-ion)전지는 작동전압이 높아 충·방전 사이클이 우수하고 소형화가 가능하여 통신 및 전자기기의 동력원은 물론 최근 전기 자동차의 상용화와 더불어 휴대용 전동공구 등에 그 수요가 폭발적으로 증대되어 폐전지의 처리문제가 크게 대두되고 있다.

폐전지의 발생은 전지의 생산 공정에서 발생하는 불량품과 일정시간 사용 후 수명이 다하여 폐기되는 것으로, 폐전지의 종류로는 망간전지, 알칼리망간전지, 산화은전지, 수은전지 등의 1차 전지와 니켈-카드뮴전지, 리튬이온전지 등의 2차 전지로 분류된다.

망간, 아연, 철, 니켈 등을 포함하고 있는 망간전지 및 알칼리망간전지는 2020년 기준 연간 약 15억 개(2만5천 톤) 이상이 사용 및 폐기되고 있으며, 주로 시계의 전원으로 사용되고 있는 산화은전지는 연간 약 10~15톤 정도가 폐전지로 수거되고 있다. 그리고 휴대전화기나 노트북 컴퓨터의 전원으로 사용되고 있는 리튬이온전지는 연간 약 4,500만개, 3,000톤 정도가 폐전지로 발생되고 있다.

수년 전까지만 해도 회수된 폐 2차 전지는 주로 소각하거나 매립 폐기하였으나 유가 금속인 니켈이나 코발트 등의 값이 폭등하자 많은 기술자들이 이들 금속의 회수에 관심을 가지고 기술개발에 집중하게 되었다.

지금까지의 폐 2차 전지의 처리기술을 살펴보면, 파쇄 및 분쇄 업체에서 수거하여 집하시킨 후 물리적으로 분쇄하여 표피 금속과 내부의 양극판 및 음극판을 분리하여 각기 별개의 방법으로 유가금속 등을 회수 혹은 추출하기 위해서는 제련방법을 사용하고 있다.

유가금속의 제련방법으로는 크게 건식제련법과 습식제련법으로 나누어진다. 먼저 건식제련법은 광석을 분쇄하고 선광하여 추출코자 하는 금속의 품위를 농축하여 높인 후 코크스, 석탄 등의 연소열이나 전기에너지로 광석을 용융한 다음 탄소 성분으로 환원하여 금속을 추출하는 방법으로 그 대표적인 제련이 철광석의 고로제련이다. 다음 습식제련법은 열에너지를 이용하는 것이 아니고 농축된 금속화합물에 황산, 염산, 질산 등의 화공 약품으로 용해한 후 그 용액에 환원제나 치환제를 가해 금속을 석출시켜 추출하고 이것을 전기 분해시켜 고 순도의 금속을 제련하는 방법이다. 습식제련법은 대량의 광석을 제련하기에는 기술적 경제적 어려움이 많으므로 소량의 희귀금속의 제련에 적용하고 있다. 특히 습식제련에는 폐수가 발생하므로 환경의 관리가 가장 어려운 문제점이 있다.

한편, [1]대한민국 공개특허(A) 제10-2012-0037736호의 리튬이차전지 폐기물로부터 유가금속을 회수하는 방법에 의하면, 리튬 이차전지 생산과정 중 발생하거나 폐전지로부터 발생하는 다양한 폐기물을 처리하여 얻은 분말(Li, Mn, Co, Ni 등의 유가금속과 미량으로 들어있는 Al, Fe, Cu 등의 불순물 및 탄소를 포함하는 조성)을 무기산으로 침출한 후 얻어진 침출액 중 불순물을 제거한 다음 침출액 중 유가금속 각각을 적절한 유기용매로 추출하여 분리해냄으로써 이들 유가금속을 회수하는 것이 제안된 바 있다. 또한, [2]공개특허(A) 제10-2009-87801호의 Co, Ni, Mn 함유 전지 찌꺼기로부터 유가 금속 회수 방법에 의하면, 침출공정에서 특정 농도 이상의 염산, 황산, 산성 추출제 등의 다양한 산을 사용하여 회수하고자 하는 금속의 침출율을 향상시키는 것을 제안하고 있다(도 1 참조). 그리고 [3]공개특허(A) 제10-2013-7025033호에는 유가 금속 회수 방법이 제안된 바 있다.

그러나 상기 [1]과 [2] 및 [3]의 특허기술은 모두 습식제련법을 채택하고 있기 때문에, 침출액 중에 과잉의 산이 다량 존재하여 정제공정 및 용매추출공정에서 pH를 높이기 위해서는 값비싼 중화제를 다량으로 사용하여야 한다는 문제점과 니켈과 코발트, 망간 등을 각각의 용매를 이용하여 개별적으로 추출하기 때문에 폐수발생에 따른 환경 문제가 뒤따른다.

이와 같이 지금까지 개발된 대부분의 습식제련법의 특허기술들은 제련공정 중에 다량의 폐수가 발생하며, 화학약품을 사용함에 따른 취급의 위험성과 공장 설립에 대한 인허가가 용이하지 않을 뿐만 아니라 금속으로 된 장비의 부식 사고가 발생하여 유지관리비가 증가한다. 또한 습식제련의 복잡한 공정 적용에 따른 관리비 상승 등의 문제가 있어 경제성이 현저히 떨어지는 이유로 특허기술의 개발대비 상용화가 되고 있는 경우가 그리 많지 않다.

따라서 본 발명의 목적은, 종래 습식제련법의 문제점을 해소함과 동시에 폐 2차전지로부터 유가금속을 테르밋 제련법(Thermit Smelting Method)을 이용하여 Master Alloy Ingot으로 회수하는 방법을 구현함으로써, 회수공정 중 폐수나 공해발생과 생산비용을 최소화하여 경제성을 높이도록 한 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 있어서, 상기 방법은 제조공정 중에 발생된 불량품과 사용 후 폐기된 폐 리튬이온전지를 수거하여 방전처리를 하는 제1 단계(S100)와; 상기 수거 및 방전 처리된 폐 리튬이온전지에 대해 물리적 분해 혹은 열분해 공정을 통해 전극 판(Electrode Plate)을 분리 해체하는 제2 단계(S200)와; 상기 전극 판이 분리 해체된 폐 리튬이온전지에 대해 분쇄기로 1차 양극판을 분쇄한 후, 상기 분쇄된 양극판의 알루미늄 포일(Aluminum Foil)에 접착된 양극제 분말과 분쇄된 알루미늄 포일 자체의 알루미늄 분말을 분급시키는 제3 단계(S300)와; 상기 분급된 알루미늄 분말에 대해 2차로 분쇄하여 양극제 분말과 알루미늄 분말로 분급시키는 제4 단계(S400)와; 상기 1차 분쇄된 양극제 분말과 상기 2차로 분쇄하여 분급된 양극제 분말과 환원제로 사용하는 알루미늄 분말을 화학당량 계산을 통해 슬래그(Slag) 조재제로 사용되는 생석회 분말과 믹싱(Mixing)시켜 혼합물을 조성하는 제5 단계(S500)와; 상기 믹싱된 혼합물을 연속 반응조인 테르밋 반응조(Thermite Reactor)에 이송 투입시키는 제6 단계(S600)와; 상기 테르밋 반응조에 투입된 혼합물이 연속적으로 테르밋 반응을 일으켜 테르밋 반응물을 생성시키는 제7 단계(S700)와; 상기 테르밋 반응에 의해 환원된 Ni-Co-Mn 합금과 슬래그(Slag)를 해체 분리시키는 제8 단계(S800)와; 상기 해체 분리된 Ni-Co-Mn 합금을 Ni-base Super-alloy로 제조하기 위해 전기로에 재 용융(Remelting)시키는 제9 단계(S900)와; 상기 재 용융된 Ni-Co-Mn 합금에 대해 미세 화학성분을 조정하는 제10 단계(S1000)와; 상기 화학성분이 조정된 금속합금을 잉곳몰드(Ingot Mold)에 주입시켜 Ni-base Super-alloy Ingot를 제조하는 제11 단계(S1100)가 포함되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계의 양극제 분말은, 리튬(Li), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 으로 이루어진 산화물인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제5 단계의 환원제는, 알루미늄, 실리콘, 마그네슘, 칼슘이며, 이들 환원제는 반드시 분말 상태로 사용하고, 한 종류의 금속을 단독으로 사용하거나 2~3종류를 혼합하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 환원제인 알루미늄 분말의 혼합량은, 당량계산에 따라 중량비로 상기 산화물(혹은 1차 및 2차 양극제 분말)의 25~35%를 사용하고, 상기 슬래그(Slag) 조재제로 사용되는 생석회의 혼합량은, 산화물의 10~15%가 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제5 단계에서 니켈 계 슈퍼알로이를 만들기 위한 성분조정은, 폐 2차 전지 속에는 들어있지 않은 크롬, 몰리, 텅스텐, 바나듐, 니오븀 등의 원소를 합금하기 위하여 크롬산화물(Cr2O3), 몰리산화물(MoO3), 바나듐산화물(V2O5), 텅스텐산화물(WO3), 니오븀 산화물(Nb2O5)을 혼합 Mixer에 함께 투입하여 원하는 화학성분의 합금을 만들 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 테르밋 반응조(Thermite Reactor)는, 연속식 테르밋 반응조와 배치(Batch)식 테르밋 반응조 중에서 어느 하나가 채택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제7 단계에서 테르밋 반응 시 테르밋 반응열에 의해 증발되는 리튬산화물 혹은 리튬화합물은, 집진기의 백필터(Bag Filter)를 통해 포집 회수되며, 회수된 상기 리튬산화물 혹은 리튬화합물은 습식법의 정제과정을 거쳐 탄산리튬으로 재활용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제9 단계의 니켈 계 슈퍼합금(Nickel Base Super Alloy) 제조를 위해 화학성분을 조정하는 방법은, 산화니켈(NiO), 산화크롬(Cr2O3), 산화몰리(MoO3), 산화니오븀(Nb2O5), 산화텅스텐(WO3), 산화바나듐 (V2O5)을 첨가하여 성분비를 맞추는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제9 단계 및 제10 단계의 니켈계 합금 잉곳(Ingot)을 제조하기 위해 테르밋 제련에서 얻은 합금을 재 용융 및 화학성분의 미세 조정은, 상기 전기로 용해에서 이루어지며, 이때 부족한 성분의 조정은 금속메탈(Pure Metal) 또는 합금(Alloy Metal)을 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제10 단계에서 과잉의 탄소 및 망간 성분을 조정하기 위해서는, 레이들 정련로(Ladle Furnace)나 AOD 정련로를 사용하여 탈탄 및 탈망간 처리를 하여 마무리되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제10 단계의 니켈계 잉곳(Ingot) 제조를 위한 재 용융(Remelting) 전기로는, 삼상(3Φ) 아크전기로(EAF, Electric Arc Furnace)와 유도전기로(Electric Induction Furnace) 중에서 어느 하나가 선택 사용되며, 필요에 따라 L.F(Ladle Furnace)로나 AOD(Argon Oxygen Decarbonization)로 중에서 어느 하나가 선택 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제10 단계에서 재용융한 금속합금은, 스펙트로미터 분석기로 최종 화학성분 분석을 통해 부족한 금속 성분은 추가로 전기로 내에 투입하여 목적한 Nickel Base Super Alloy의 화학성분을 조정한 후, 상기 제11 단계의 Ingot Mold에 주입하게 되면 완전한 제품이 생산 가능한 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 폐 2차 전지의 유가금속 회수방법에 있어서, 상기 2차 전지인 폐 리튬이온전지들을 파쇄 및 분쇄하고 분류하여 수득한 유가금속들의 산화물 분말과 산소와 친화력이 크고 활성금속인 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca)의 분말을 환원제로 사용하여 테르밋 반응(Thermit Reaction)을 일으켜 리튬(Lithium)은 테르밋 반응열로 증발시켜 회수하며, 상기 폐 리튬이온전지 속에 포함된 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 유가금속의 산화물은 상기 알루미늄(Al)으로 환원시켜 금속합금 상태로 회수하여 전기로에서 재 용융(Melting)하여 화학성분 조정을 거친 후 니켈계 합금 괴(Ingot)로 제조되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 건식제련법인 테르밋 제련법을 적용하고, 전기로에서 재 용융하여 Master Alloy를 제조할 수 있기 때문에 종래 습식제련법과 같은 폐수 발생이 전혀 없어 친환경적이다.

(2) 본 발명은 Thermit 반응열에 의해 산화금속을 환원하기 때문에 전기에너지 등 에너지 손실이 매우 적고 설비 투자비가 저렴하여 경제적이다.

(3) 본 발명은 종래 기술과 같이 회수금속을 개별적으로 회수하는 것이 아니고 한꺼번에 합금된 상태로 회수하기 때문에 Super Alloy 성분을 조정한 Master Alloy Ingot를 제조하여 제품화 할 수 있다.

(4) 리튬은 테르밋 반응열에 의해 증발되고, 증발된 리튬 화합물은 집진기로 포집하여 쉽게 회수할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 대한 슬래그(Slag) 조재제로 사용되는 생석회와 알루미나의 공정반응을 나타낸 그래프
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 대한 플로워 챠트

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일실시 예에 따른 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 대한 핵심 기술적 사상은, 상기 2차 전지인 폐 리튬이온전지들을 파쇄 및 분쇄하고 분류하여 수득한 유가금속들의 산화물 분말과 산소와 친화력이 크고 활성금속인 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca)의 분말을 환원제로 사용하여 테르밋 반응(Thermit Reaction)을 일으켜 리튬(Lithium)은 테르밋 반응열로 증발시켜 회수하며, 상기 폐 리튬이온전지 속에 포함된 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 유가금속의 산화물은 상기 알루미늄(Al)으로 환원시켜 금속합금 상태로 회수하여 전기로에서 재 용융(Melting)하여 화학 당량 조정을 거친 후 니켈계 합금 괴(Ingot)로 제조되는 것을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 테르밋 반응(Thermit Reaction)이란 금속산화물(Metal Oxide)의 분말과 Aluminium, Silicon, Calcium, Magnesium 등의 분말을 잘 혼합하여 가스버너나 마그네슘 리본 등으로 열을 가해 점화를 시켜주면 격렬한 발열반응이 일어나는데 이것을 Thermit Reaction이라 한다. 이러한 화학반응을 통해 금속산화물은 산소를 잃고 메탈 상태의 금속으로 환원이 되고 알루미늄은 금속산화물속의 산소와 산화 반응을 하여 알루미나(Al2O3)가 된다. 이러한 금속 제련법은 건식제련법의 한 종류로 테르밋 제련(Thermit Smelting)이라고 한다. 다시 말해서 상기 건식제련법은 외부의 열원으로 광석을 용융하고 주로 탄소를 환원제로 하여 제련하는 반면, 테르밋 반응을 이용한 제련법은 금속 산화물과 알루미늄, 실리콘, 칼슘, 마그네슘 등과 같은 산소와의 친화력이 매우 높은 금속 분말을 혼합한 후 점화를 시켜주면 금속산화물과 상기 금속이 격렬한 산화 환원반응이 일어난다. 이때 엄청난 열이 발생하며 이 열에 의해 광석분말을 녹이면서 연쇄적인 화학반응이 지속되고 상기 금속 산화물은 환원되어 액체상태로 반응조의 바닥으로 흘러들어가 모이게 되며 이렇게 모인 금속을 회수하는 제련법이다.

따라서 본원 발명의 실시 예에 따른 테르밋 반응(Thermit Reaction)은 양극전극 재료에 들어있는 Nickel Oxide, Cobalt Oxide, Manganese Oxide와 알루미늄(Al)의 분말을 가지고 테르밋 제련을 하여 Ni-Co-Mn 합금을 얻게 된다.

테르밋 반응식은 아래와 같다.

3NiO + 2Al = 3Ni + Al2O3 + △H

3CoO + 2Al = 3Co + Al2O3 + △H

3MnO + 2Al = 3Mn + Al2O3 + △H

Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3 + △H

MoO3 + 2Al = Mo + Al2O3 + △H 등,

여기서 △H는 반응에 따른 발열량이며 Ni, Co, Mn 등 산화물의 분자식과 Gibbs Free Energy에 따라 각기 다른 발열량이 발생한다.

상기 반응식은 기본적인 Thermit Reaction이며, 상기 Co, Mn 등은 CoO2, Mn3O4, MnO2와 같은 산화물이나 상기 원소들의 복합 산화물(Composit Oxide) 상태로 존재할 수 있으나 상기 기본 반응식에 준하여 반응한다. 상기 반응식에서 크롬산화물, 몰리산화물의 테르밋 반응식은 폐 2차 전지 속에 들어있는 산화물은 아니지만 니켈계 슈퍼알로이(Super Alloy)를 제조할 경우는 반드시 합금해야 할 원소이기에 표기한다.

일반적으로, 리튬이온(Lithium-ion)전지는 여러 종류가 있으나 대표적인 몇 가지 리튬이온전지와 그 속에 들어 있는 고가의 유가금속 종류 및 함량은 하기 표 1과 같다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 제조공정 중에 발생된 불량품과 사용 후 폐기된 폐 리튬이온전지를 수거하여 방전처리를 하는 제1 단계(S100)를 갖는다.

여기서, 상기 수거된 폐 리튬이온전지는 축전된 전력이 남아 있을 수 있기 때문에 반드시 방전처리를 하여야 한다.

다음은, 상기 수거 및 방전 처리된 폐 리튬이온전지에 대해 물리적 분해 혹은 열분해 공정을 통해 전극 판(Electrode Plate)을 분리 해체하는 제2 단계(S200)를 갖는다.

여기서, 상기 제1 단계에서 수거 및 방전 처리된 폐 리튬이온전지에 대해 방전 처리를 거친 후 파쇄나 분해를 해야 하며, 이 경우 상기 전지 판에 대해서는 양극판과 음극판을 각기 따로 분리해야한다. 이때 양극판과 음극판의 분리를 물리적인 방법으로 분리하는 방법과 열분해를 통해 분리하는 방법이 있다. 물리적 분해 방법은 인력과 기계를 사용하는 방법이고, 열분해 방법은 열을 가해 유기물질을 녹이거나 소각하는 방법으로 각기 장단점이 있다.

또한, 상기 전극 판(Electrode Plate)이 분리 해체된 폐 리튬이온전지에 대해 분쇄기를 사용하여 1차 양극판을 분쇄한 후, 상기 분쇄된 양극판의 알루미늄 포일(Aluminum Foil)에 접착된 양극제 분말과 분쇄된 알루미늄 포일 자체의 알루미늄 분말을 분급시키는 제3 단계(S300)를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제3 단계의 양극제 분말은, 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 산화물이다.

여기서, 상기 제2 단계의 물리적 분해 혹은 열분해 공정을 통해 분해된 전극 판중에서 음극판에는 동박(Copper Foil)에 그라파이트(Graphite)가 부착돼 있어 동과 카본의 회수는 물리적 분쇄 방법만으로도 비교적 쉽게 회수된다. 문제가 되는 것이 양극판이며 양극판은 알루미늄 포일(Aluminum Foil)에 상기 리튬을 포함한 니켈, 코발트, 망간의 산화물이 부착되어 있다. 이들 산화물(혹은 양극제)과 알루미늄을 분리하기 위하여 분쇄기를 사용한다. 1차 분쇄에서는 비교적 쉽게 알루미늄과 상기 산화물을 분말 상태로 분쇄되어 분급할 수 있게 된다. 상기 분급된 산화물 속에도 1~3%의 알루미늄 분말이 혼합돼 있으나 테르밋 제련에서는 전혀 문제가 없고 습식법에서도 용인되는 함량이다. 그러나 비록 1~3%의 알루미늄 분말이 용인이 된다 하더라도 습식법에서는 화학처리에 있어 장애물이 될 수 있다. 분급된 또 다른 분말은 알루미늄 분말이며 이 속에는 아직도 20% 전후의 상기 산화물이 존재한다.

또한, 상기 분급된 알루미늄 분말에 대해 2차로 분쇄하여 양극제 분말과 알루미늄 분말로 분급시키는 제4 단계(S400)를 갖는다.

여기서 상기 2차 분쇄 공정에서는 상기 1차 공정에서 분급된 알루미늄 분말을 다시 한 번 분쇄하는 것으로 아직도 남아있는 20% 전후의 상기 산화물을 회수하기 위해서 실시한다. 이렇게 알루미늄 분말을 재차 분쇄하여 분급하면 상기 산화물과 알루미늄 분말이 회수되는데, 상기 2차 분쇄공정에서 분급된 산화물속에도 약 5% 전후의 알루미늄 분말이 혼합되어 있으나 테르밋 제련의 원자재로 사용하는 데는 아무런 문제가 없다. 그러나 이 산화물을 습식법으로 사용할 경우 5%의 알루미늄은 화학반응의 큰 장애물이 될 수 있다.

또한, 상기 1차 분쇄된 양극제 분말과 상기 2차로 분쇄하여 분급된 양극제 분말과 환원제로 사용하는 알루미늄 분말을 화학당량 계산을 통해 슬래그(Slag) 조재제로 사용되는 생석회 분말과 믹싱(Mixing)시켜 혼합물을 조성하는 제5 단계(S500)가 포함된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 환원제는 알루미늄, 실리콘, 마그네슘, 칼슘 등이며, 이들 환원제는 반드시 분말 상태로 사용하고, 한 종류의 금속을 단독으로 사용하거나 2~3종류를 혼합하여 사용할 수 있다.

여기서, 상기 제5 단계의 공정은 테르밋 제련을 하기 위한 필수 공정으로 금속산화물과 알루미늄 분말을 화학당량에 맞추어 혼합하는 공정이다. 상기 1차 분쇄 공정에서 분급하여 모아둔 산화물(혹은 1차 양극제 분말)과 2차 분쇄 공정에서 분급된 산화물(혹은 2차 양극제 분말)과, 환원제로 사용하는 알루미늄 분말과, 슬래그의 융점을 낮추기 위해 조재제로 첨가하는 생석회(CaO)를 회전 Mixer로 잘 혼합하는 공정이다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 환원제인 알루미늄 분말의 혼합량은 중량비로 상기 산화물(혹은 1차 및 2차 양극제 분말)의 25~35%를 사용하고, 상기 슬래그(Slag) 조재제로 사용되는 생석회의 혼합량은 상기 산화물(혹은 1차 및 2차 양극제 분말)의 10~15%를 사용한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제5 단계에서 니켈 계 슈퍼알로이를 만들기 위한 성분조정은, 폐 2차 전지 속에는 들어있지 않은 크롬, 몰리, 텅스텐, 바나듐, 니오븀 등의 원소를 합금하기 위하여 크롬산화물(Cr2O3), 몰리산화물(MoO3), 바나듐산화물(V2O5), 텅스텐산화물(WO3), 니오븀 산화물(Nb2O5)을 혼합 Mixer에 함께 투입하여 원하는 화학성분의 합금을 만들 수가 있다.

또한, 상기 제5 단계에서 믹싱된 혼합물을 연속 반응조인 테르밋 반응조(Thermite Reactor)에 이송 투입시키는 제6 단계(S600)를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 테르밋 반응조는 연속적 테르밋 반응조와 배치(Batch)식 테르밋 반응조 중에서 어느 하나를 채택하여 적용할 수 있다.

여기서, 상기 제5 단계와 같이 화학당량 계산에 맞추어 믹싱된 혼합물을 상기 제6 단계의 연속 반응조인 테르밋 반응조로 연속적으로 이송 투입된다. 연속식 테르밋 제련의 경우는 반응로 바닥에 남겨둔 잔탕 위로 상기 믹싱된 혼합물을 투입하게 되면 잔탕의 열에 의해 곧 바로 테르밋 반응이 연속적으로 일어난다. 또한 배치식의 경우는 반응조(Batt)에 상기 믹싱된 혼합물을 가득 채우고 가스버너로 재료 상단을 가열하여 점화가 일어나도록 하거나, 마그네슘 리본을 꽂아 점화를 시켜주면 Thermit Reaction이 일어난다.

또한, 상기 테르밋 반응조에 투입된 혼합물이 연속적으로 테르밋 반응을 일으켜 테르밋 반응물을 생성시키는 제7 단계(S700)를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제7 단계의 테르밋 반응물 생성 시 테르밋 반응열에 의해 증발되는 리튬산화물(혹은 리튬화합물)은 집진기를 통해 포집 회수되며, 회수된 상기 리튬산화물은 별도의 정제과정을 거쳐 재활용될 수 있다.

여기서, 상기 제7 단계의 테르밋 반응조에서 생성된 테르밋 반응물은 테르밋 반응열에 의하여 해리되고 다시 증발하여 테르밋 반응에서 발생한 분진과 함께 집진기로 이송되어 백필터(Bag Filter)에서 포집되며, 이렇게 포집하여 회수된 리튬산화물(혹은 리튬화합물)은 기존의 공지된 습식법으로 정제하여 순도가 높은 제품으로 제조할 수도 있다.

하기 표 2는 리튬화합물(혹은 리튬화합물)의 사양을 나타내며, 해리 및 휘발 온도가 Lithium Carbonate는 1,310℃이고, Lithium Hydroxide는 924℃로 낮아 고온의 테르밋 반응열에 의해 쉽게 증발한다.

또한, 상기 테르밋 반응에 의해 환원된 Ni-Co-Mn 합금과 슬래그(Slag)를 해체 분리시키는 제8 단계(S800)를 갖는다.

여기서, 상기 제7 단계의 테르밋 반응이 끝난 뒤 반응물 해체공정에서는 연속식 테르밋 제련의 경우는 쇳물과 슬래그가 액체 상태로 분리되어 배출되므로 별도의 해체 작업은 필요치 않으나, 배치식의 경우는 반응이 끝난 반응조를 냉각시킨 후 뒤집어서 슬래그와 환원된 금속을 분리하여 회수해야 한다.

또한, 상기 해체 분리된 Ni-Co-Mn 합금을 Ni-base Super-alloy로 제조하기 위해 전기로에 재 용융(Remelting)시키는 제9 단계(S900)를 갖는다.

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 최종 목적 제품인 상기 니켈초내열합금잉곳(Nickel Base Super Alloy Ingot)으로 제조하기 위해 화학성분을 조정하는 방법은, 산화니켈(NiO), 산화크롬(Cr2O3), 산화몰리(MoO3), 산화니오븀(Nb2O5), 산화텅스텐(WO3), 산화바나듐(V2O5) 등을 첨가하여 성분비를 맞춘다. 일반적인 폐 2차 전지에는 니켈, 코발트, 망간이 주 성분으로 포함되어 있어 크롬이나 몰리, 텅스텐, 바나듐, 니오븀과 같은 원소는 추가로 합금을 하여야 국제규격의 초합금(Super Alloy) 제품을 만들 수 있다. 물론 전기유도로에서 화학 성분의 조정이 가능하지만 유도로에서는 미량의 화학성분 조정을 하고 대량의 성분 조정은 테르밋 반응에서 이루어져야 한다. 만일 유도로에서 많은 양의 전기분해나 수소 환원으로 제조된 Metal Nickel을 첨가하게 되면 원가가 크게 증가 하여 제품의 부가가치가 낮아진다. 테르밋 반응에서 산화니켈(NiO)을 사용하면 재료비가 Metal Nickel에 비해 훨씬 싸기 때문에 제품의 원가는 낮아지고 당연히 부가가치는 높아진다. 크롬이나 몰리브덴, 텅스텐, 니오븀, 바나듐 등 기타 원소 역시 상기와 같은 이치로 원가를 절감할 수 있다.

일반적으로, 니켈초내열합금(Nickel base Super Alloy)은 수십 종의 합금 종류가 있으며 몇 가지 대표적인 강종은 아래 표 3과 같다.

상기 제7 단계의 테르밋 반응에서 알루미늄의 사용량이 많아지면 발열량도 많아지고 회수율도 높아질 수 있으나 과잉의 알루미늄의 사용은 환원된 금속합금에 잔류되어 알루미늄의 허용치를 초과할 수가 있다. 반면에 알루미늄의 배합비가 산화물의 당량 대비 부족할 경우는 발열량도 적어지고 미 환원 산화물이 슬래그(Slag)에 남아 회수율이 떨어진다.

또한, 상기 제5 단계에서 슬래그(Slag) 조재제로 사용하는 생석회는 알루미나와 공정반응을 하게 된다(도 2 참조). 이렇게 공정반응을 하게 되면 슬래그의 융점이 크게 낮아져 환원된 금속이 쉽게 반응 용기의 바닥으로 몰리게 하는 역할을 한다. 테르밋 반응물인 알루미나(Al₂O₃)는 그 융점이 2,050도C로 매우 높아 생석회(CaO)나 형석(CaF₂)을 첨가하여 융점을 낮추어 주어야 한다. 만일 융점을 낮추어 주지 않으면 환원된 금속이 슬래그 속에 박혀 회수율이 낮아지는 원인이 된다.

또한, 상기 재 용융된 Ni-Co-Mn 합금에 대해 미세 화학성분을 조정하는 제10 단계(S1000)를 갖는다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제 9 단계 및 제10 단계의 니켈계 합금 잉곳(Ingot)을 제조하기 위해서는 테르밋 제련에서 얻은 합금을 재 용융 및 최종 화학성분의 미세 조정은 상기 금속합금 전기로 용해에서 이루어지며, 이때 부족한 성분의 조정은 금속메탈 또는 합금을 사용할 수 있다.

여기서, 상기와 같이 테르밋 제련으로 회수된 금속합금은 다시 전기로에서 전기에너지로 용융(Melting)한다. 이렇게 테르밋 제련에서 회수된 합금을 재 용융하는 목적은 두 가지가 있으며, 하나는 정형화된 잉곳(Ingot)을 생산(혹은 제조)하는 것이고, 다른 하나는 재 용융을 통해 합금을 정련하기 위함이다. 만약, 연속 테르밋 반응을 할 경우는 액체 상태의 합금을 회수하기 때문에 재 용융(Remelting)을 할 필요는 없으며 전기로에서 적정 온도로 가열만 하면 된다. 이렇게 테르밋 반응을 통해 회수된 합금 속에는 Super Alloy의 화학성분에 맞지 않는 원소가 있을 경우 다음 공정에서 제거해야 한다. 예를 들어 불순물인 탄소가 과잉으로 들어있거나 망간 등이 과잉이거나 할 경우 산소취련(Oxygen Blowing)을 통해 과잉의 원소들을 산화시켜 제거한다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제10 단계에서 과잉의 탄소 및 망간 성분을 조정하기 위해서는 레이들 정련로(Ladle Furnace)나 AOD(Argon Oxygen Decarbonization) 정련로를 사용하여 탈탄 및 탈망간 처리를 하여 마무리 한다.

마지막으로, 상기 화학성분이 조정된 금속합금을 잉곳몰드(Ingot Mold)에 주입시켜 Ni-base Super-alloy Ingot를 제조하는 제11 단계(S1100)가 포함된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제10 단계의 니켈계 합금 잉곳(Ingot) 제조를 위한 재 용융(Remelting) 전기로는, 삼상(3Φ) 아크전기로(EAF, Electric Arc Furnace)와 유도전기로(Electric Induction Furnace) 중에서 어느 하나가 선택 사용되며, 필요에 따라 L.F(Ladle Furnace)로나 AOD(Argon Oxygen Decarbonization)로 중에서 어느 하나가 선택 사용될 수 있다.

여기서, 상기 재 용융로를 아크전기로나 유도 전기로를 사용하는 이유는, 아크전기로의 경우 추가 정련이 필요하거나 대 용량을 용해할 시 유리하며, 추가 정련이 필요 없을 경우와 소 용량의 합금을 용해할 때에는 유도로가 유리하다. 또한 L.F로나 AOD로는 과잉의 탄소나 망간이 있을 경우 이들 성분을 산소로 태워 날려 보낼 필요가 있을 때만 사용하며 설비 투자비의 차이 외에는 특별한 선택 이유가 없다. 그리고 상기 제10 단계에서 재용융한 금속합금은, 스펙트로미터 분석기로 최종 화학성분에 대한 분석을 실시한다. 분석을 통해 부족한 금속 성분은 추가로 상기 전기로 내에 투입하여 목적한 Nickel Base Super Alloy의 화학성분을 조정한 후, 상기 제11 단계의 Ingot Mold에 주입하게 되면 완전한 제품이 생산 가능하다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 대한 테르밋 제련의 실시 예들을 상세하게 설명한다.

[실시 예 1]

실시 예 1에서는 상기 제조 공정 중 1,2차 분쇄공정에서 회수한 NCM622의 양극활 물질을 테르밋 제련의 원재료로 사용하여 하기와 같이 실시했다.

테르밋 반응 원재료 : NCM 622

테르밋 반응 환원제 : Aluminium Powder

테르밋 반응 조재제 : Calcium Oxide

상기 실시 예 1의 결과를 보면, Lithium은 증발하여 합금 속에는 잔류하지 않았고, 집진기에서 리튬 화합물 상태로 분진과 함께 포집되었다. 원재료에 산화물 상태로 존재하였던 산화니켈, 산화코발트, 산화망간은 95%이상 알루미늄에 의해 환원되어 합금 상태로 회수되었음. 철, 텅스텐, 지르코늄 등은 음극활물질속에 미량으로 들어있던 원소로 합금 속으로 회수되었다. 알루미늄은 테르밋반응에서 사용되고 남은 여분이 합금 속에 잔량으로 존재한 것이며 Al 성분이 들어있는 Super Alloy Base 용 Master Alloy로 사용할 경우 전혀 문제가 없다.

[실시 예 2]

실시 예 2에서는 NCM811을 사용하여 테르밋 제련을 실시하여 하기와 같은 결과를 도출하였다.

테르밋 반응 원재료 : NCM 811

테르밋 반응 환원제 : Aluminium Powder

테르밋 반응 조재제 : Calcium Oxide

상기 실시 예 2 역시 산화니켈, 산화코발트, 산화망간은 테르밋반응에 의해 95%이상 회수되었으며, 리튬은 전량 증발하여 합금 속에는 잔류하지 않았다.

[실시 예 3]

실시 예 3에서는 NCM811에 산화니켈과 산화크롬, 산화몰리를 테르밋 반응에 첨가하여 제련을 실시하여 하기와 같은 결과를 얻었다.

테르밋 반응 원재료 : NCM 811

테르밋 반응 첨가재료 : Cr2O3, MoO3, NiO

테르밋 반응 환원제 : Aluminium Powder

테르밋 반응 조재제 : Calcium Oxide

실시 예 3은 Super Alloy 중 Inconel 계 Master Alloy를 만들기 위해 원재료인 NCM811에 산화크롬(Cr2O3), 산화몰리(MoO3)를 별도로 첨가하였고, 니켈의 함량을 높이기 위해 산화니켈(NiO)도 추가하여 테르밋 반응을 실시하였다. 반응 결과 실시 예 1,2와 마찬가지로 테르밋 반응은 잘 진행되었고 회수율은 실시 예1,2 보다 높은 58.2%로 나왔다. 이는 Lithium이 들어있는 원재료의 사용량이 적었기 때문으로 리튬의 증발 비율만큼 회수율이 증가 되었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법에 있어서,
상기 방법은 제조공정 중에 발생된 불량품과 사용 후 폐기된 폐 리튬이온전지를 수거하여 방전처리를 하는 제1 단계(S100)와;
상기 수거 및 방전 처리된 폐 리튬이온전지에 대해 물리적 분해 혹은 열분해 공정을 통해 전극 판(Electrode Plate)을 분리 해체하는 제2 단계(S200)와;
상기 전극 판이 분리 해체된 폐 리튬이온전지에 대해 분쇄기로 1차 양극판을 분쇄한 후, 상기 분쇄된 양극판의 알루미늄 포일(Aluminum Foil)에 접착된 양극제 분말과 분쇄된 알루미늄 포일 자체의 알루미늄 분말을 분급시키는 제3 단계(S300)와;
상기 분급된 알루미늄 분말에 대해 2차로 분쇄하여 양극제 분말과 알루미늄 분말로 분급시키는 제4 단계(S400)와;
상기 1차 분쇄된 양극제 분말과 상기 2차로 분쇄하여 분급된 양극제 분말과 환원제로 사용하는 알루미늄 분말을 화학당량 계산을 통해 슬래그(Slag) 조재제로 사용되는 생석회 분말과 믹싱(Mixing)시켜 혼합물을 조성하는 제5 단계(S500)와;
상기 믹싱된 혼합물을 연속 반응조인 테르밋 반응조(Thermite Reactor)에 이송 투입시키는 제6 단계(S600)와;
상기 테르밋 반응조에 투입된 혼합물이 연속적으로 테르밋 반응을 일으켜 테르밋 반응물을 생성시키는 제7 단계(S700)와;
상기 테르밋 반응에 의해 환원된 Ni-Co-Mn 합금과 슬래그(Slag)를 해체 분리시키는 제8 단계(S800)와;
상기 해체 분리된 Ni-Co-Mn 합금을 Ni-base Super-alloy로 제조하기 위해 전기로에 재 용융(Remelting)시키는 제9 단계(S900)와;
상기 재 용융된 Ni-Co-Mn 합금에 대해 미세 화학성분을 조정하는 제10 단계(S1000)와;
상기 화학성분이 조정된 금속합금을 잉곳몰드(Ingot Mold)에 주입시켜 Ni-base Super-alloy Ingot를 제조하는 제11 단계(S1100)가 포함되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제3 단계의 양극제 분말은, 리튬(Li), 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 으로 이루어진 산화물인 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제5 단계의 환원제는, 알루미늄, 실리콘, 마그네슘, 칼슘이며, 이들 환원제는 반드시 분말 상태로 사용하고, 한 종류의 금속을 단독으로 사용하거나 2~3종류를 혼합하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1항에 있어서,
상기 환원제인 알루미늄 분말의 혼합량은, 당량계산에 따라 중량비로 상기 1차 및 2차 양극제 분말의 25~35%를 사용하고, 상기 슬래그(Slag) 조재제로 사용되는 생석회의 혼합량은, 산화물의 10~15%가 사용되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제5 단계에서 니켈 계 슈퍼알로이를 만들기 위한 성분조정은, 폐 2차 전지 속에는 들어있지 않은 크롬, 몰리, 텅스텐, 바나듐, 니오븀 등의 원소를 합금하기 위하여 크롬산화물(Cr2O3), 몰리산화물(MoO3), 바나듐산화물(V2O5), 텅스텐산화물(WO3), 니오븀 산화물(Nb2O5)을 혼합 Mixer에 함께 투입하여 원하는 화학성분의 합금을 만들 수 있는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 테르밋 반응조(Thermite Reactor)는, 연속식 테르밋 반응조와 배치(Batch)식 테르밋 반응조 중에서 어느 하나가 채택되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제7 단계에서 테르밋 반응 시 테르밋 반응열에 의해 증발되는 리튬산화물 혹은 리튬화합물은, 집진기의 백필터(Bag Filter)를 통해 포집 회수되며, 회수된 상기 리튬산화물 혹은 리튬화합물은 습식법의 정제과정을 거쳐 탄산리튬으로 재활용되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제9 단계의 니켈 계 슈퍼합금(Nickel Base Super Alloy) 제조를 위해 화학성분을 조정하는 방법은, 산화니켈(NiO), 산화크롬(Cr2O3), 산화몰리(MoO3), 산화니오븀(Nb2O5), 산화텅스텐(WO3), 산화바나듐 (V2O5)을 첨가하여 성분비를 맞추는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제9 단계 및 제10 단계의 니켈계 합금 잉곳(Ingot)을 제조하기 위해 테르밋 제련에서 얻은 합금을 재 용융 및 화학성분의 미세 조정은, 상기 전기로 용해에서 이루어지며, 이때 부족한 성분의 조정은 금속메탈(Pure Metal) 또는 합금(Alloy Metal)을 사용되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제10 단계에서 과잉의 탄소 및 망간 성분을 조정하기 위해서는, 레이들 정련로(Ladle Furnace)나 AOD 정련로를 사용하여 탈탄 및 탈망간 처리를 하여 마무리되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제10 단계의 니켈계 잉곳(Ingot) 제조를 위한 재 용융(Remelting) 전기로는, 삼상(3Φ) 아크전기로(EAF, Electric Arc Furnace)와 유도전기로(Electric Induction Furnace) 중에서 어느 하나가 선택 사용되며, 필요에 따라 L.F(Ladle Furnace)로나 AOD(Argon Oxygen Decarbonization)로 중에서 어느 하나가 선택 사용되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제10 단계에서 재용융한 금속합금은, 스펙트로미터 분석기로 최종 화학성분 분석을 통해 부족한 금속 성분은 추가로 전기로 내에 투입하여 목적한 Nickel Base Super Alloy의 화학성분을 조정한 후, 상기 제11 단계의 Ingot Mold에 주입하게 되면 완전한 제품이 생산 가능한 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.
폐 2차 전지의 유가금속 회수방법에 있어서,
상기 2차 전지인 폐 리튬이온전지들을 파쇄 및 분쇄하고 분류하여 수득한 유가금속들의 산화물 분말과 산소와 친화력이 크고 활성금속인 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca)의 분말을 환원제로 사용하여 테르밋 반응(Thermit Reaction)을 일으켜 리튬(Lithium)은 테르밋 반응열로 증발시켜 회수하며, 상기 폐 리튬이온전지 속에 포함된 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 유가금속의 산화물은 상기 알루미늄(Al)으로 환원시켜 금속합금 상태로 회수하여 전기로에서 재 용융(Melting)하여 화학성분 조정을 거친 후 니켈계 합금 괴(Ingot)로 제조되는 것을 특징으로 하는 테르밋 제련법을 이용한 폐 2차 전지의 유가금속 회수 방법.