KR20230121333A - 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법 - Google Patents

이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230121333A
KR20230121333A KR1020220018062A KR20220018062A KR20230121333A KR 20230121333 A KR20230121333 A KR 20230121333A KR 1020220018062 A KR1020220018062 A KR 1020220018062A KR 20220018062 A KR20220018062 A KR 20220018062A KR 20230121333 A KR20230121333 A KR 20230121333A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
industrial waste
mixed solution
recovering
valuable metals
Prior art date
Application number
KR1020220018062A
Other languages
English (en)
Inventor
이고기
김병원
이재훈
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020220018062A priority Critical patent/KR20230121333A/ko
Publication of KR20230121333A publication Critical patent/KR20230121333A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/04—Obtaining nickel or cobalt by wet processes
    • C22B23/0407—Leaching processes
    • C22B23/0415—Leaching processes with acids or salt solutions except ammonium salts solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
    • C22B26/10—Obtaining alkali metals
    • C22B26/12—Obtaining lithium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B47/00—Obtaining manganese
    • C22B47/0018—Treating ocean floor nodules
    • C22B47/0045—Treating ocean floor nodules by wet processes
    • C22B47/0054—Treating ocean floor nodules by wet processes leaching processes
    • C22B47/0063—Treating ocean floor nodules by wet processes leaching processes with acids or salt solutions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B47/00—Obtaining manganese
    • C22B47/0018—Treating ocean floor nodules
    • C22B47/0045—Treating ocean floor nodules by wet processes
    • C22B47/0081—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이차전지 스크랩을 산에 침출한 용액에 유가금속을 포함하는 산업폐액을 투입하여 제조된 혼합용액으로부터 유가금속을 회수하는 방법에 관한 것이다.
상기 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법은, 이차전지 스크랩을 산에 침출한 침출용액에 유가금속을 포함하는 산업폐액을 투입하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합용액으로부터 유가금속을 회수하는 단계를 포함한다.

Description

이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법{METHOD FOR RECOVERING VALUABLES METALS USING SECONDARY BATTERY SCRAP AND INDUSTRIAL WASTE WATER}
본 발명은 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이차전지 스크랩을 산에 침출한 용액에 유가금속을 포함하는 산업폐액을 투입하여 제조된 혼합용액으로부터 유가금속을 회수하는 방법에 관한 것이다.
유가금속을 회수하기 위한 습식정제 공정에서 Fe, Al 등과 같은 불순물을 제거하기 위하여, 유가금속을 포함한 원료를 황산, 질산, 염산 등과 같은 산에 침출하여 침출용액을 확보한 후, 용액의 pH에 따른 금속성분의 용해도 차이를 이용하여 불순물을 침전물 형태로 변환하여 여과함으로써 제거하는 방법이 통상적으로 활용되어 왔다. 이 때, 침출용액의 pH를 상향시키는 방법이 일반적이며 이를 위하여 수산화나트륨(NaOH), 암모니아(NH3) 용액과 같은 염기성 용액을 투입하는 방법을 사용되어 왔다. 그러나, 상기와 같이 별도의 염기성 용액을 pH 상승제로 사용하는 경우, 제조원가가 크게 상승하는 문제점이 존재하였다.
한편, 산업소재 제조공정에서 발생하는 부산물은 크게 고품위 고상(회수대상 금속함량이 약 30% 이상의 고체), 저품위 액상(회수대상 금속함량이 약 30% 미만의 고체), 저품위 액상(회수대상 금속함량이 ~ 수g/L 수준의 액체)으로 분류할 수 있으며, 이 중 저품위 액상의 경우 액상별 성상이 상이하고 낮은 농도로 인해 희소금속 회수 및 재활용에 어려움이 발생하여 활용되지 못하고 폐기되는 사례가 많은 실정이다.
일례로 저품위 액상으로 분류되는 산업부산물인 산업폐액은, 폐수로 처리하기에 앞서 이온형태로 존재하는 금속성분을 회수 또는 제거하기 위하여 침강제 또는 pH 조절제를 이용하여 잔존하는 금속성분 등을 침전시킨 후 여과시킴으로써 슬러지 형태의 고형물로 회수하여 폐기 또는 매립시키고, 그 여과액은 폐수처리장으로 보내 처리를 하는 것이 일반적인 방법이다.
이러한 산업폐액으로부터 유가금속을 회수 또는 폐기하기 위하여 침강제 또는 pH 조절제를 추가로 투입함에 따라 비용이 증가하는 문제점이 존재하였다. 또한, 산업폐액에 존재하는 유가금속이 회수되지 못하고 폐기 또는 매립되어 경제적 손실이 발생하고 있는 실정이다.
본 발명의 하나의 목적은 이차전지 스크랩과 산업폐액에 존재하는 유가금속을 동시에 회수하여, 유가금속 회수율 등을 효율적으로 높일 수 있는 유가금속 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 염기성 용액 등과 같은 별도의 부원료를 사용하지 않고 불순물을 효율적으로 제거하여, 제조원가 절감을 통해 경제성 등을 확보할 수 있는 유가금속 회수방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법은, 이차전지 스크랩을 산에 침출한 침출용액에 유가금속을 포함하는 산업폐액을 투입하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합용액으로부터 유가금속을 회수하는 단계를 포함한다.
상기 산업폐액의 pH는 10 이상일 수 있다.
상기 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 혼합용액의 pH는 3.5 내지 4.5일 수 있다.
상기 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 혼합용액은 80 내지 100 ℃에서 교반될 수 있다.
상기 이차전지 스크랩은 분말화된 형태일 수 있다.
상기 유가금속은 리튬(Li), 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 유가금속을 회수하는 단계에서, 상기 혼합용액은 여과되어 정제여액으로 분리되고, 상기 정제여액으로부터 용매 추출 공정을 통하여 유가금속이 회수될 수 있다.
상기 혼합용액의 여과로 불순물이 제거될 수 있다.
상기 불순물은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 용매 추출 공정은 상기 정제여액으로부터 제1유가금속을 회수하여 제1추출여액을 분리하고, 상기 제1추출여액으로부터 제2유가금속을 회수하여 제2추출여액을 분리하고, 상기 제2추출여액으로부터 제3유가금속을 회수하여 제3추출여액을 분리하는 공정일 수 있다.
상기 제1유가금속은 망간(Mn)일 수 있다.
상기 제2유가금속은 코발트(Co)일 수 있다.
상기 제3유가금속은 니켈(Ni)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 이차전지 스크랩과 산업폐액에 존재하는 유가금속을 동시에 회수하여, 유가금속 회수율 등을 효율적으로 높일 수 있는 유가금속 회수방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 염기성 용액 등과 같은 별도의 부원료를 사용하지 않고 불순물을 효율적으로 제거하여, 제조원가 절감을 통해 경제성 등을 확보할 수 있는 유가금속 회수방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 별도의 부원료 대신 산업폐액을 적용하더라도 기존 공정의 적용에 영향을 받지 않는 유가금속 회수방법을 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 이차전지 스크랩과 산업폐액에 존재하는 불순물을 제거하고, 이로부터 유가금속을 동시에 회수할 수 있는 유가금속 회수방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 유가금속 회수방법에 따르면, 이차전지 스크랩을 산에 침출한 침출용액에 유가금속을 미량 포함하는 염기성의 산업폐액을 pH 상승제로 활용하여 불순물을 제거하고, 정제된 용액에서 유가금속을 회수할 수 있다.
이하에서, 구현예들을 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 유가금속 회수방법은, 이차전지 스크랩을 산에 침출한 침출용액에 유가금속을 포함하는 산업폐액을 투입하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합용액으로부터 유가금속을 회수하는 단계를 포함한다.
이하에서, 상기 혼합용액을 제조하는 단계를 보다 상세하게 설명한다.
혼합용액 제조단계
이차전지 스크랩
상기 이차전지 스크랩은 리튬(Li), 니켈(Ni), 망간(Mn), 코발트(Co) 등의 유가금속을 포함하는 이차전지로부터 유래하는 스크랩으로서, 이차전지 제조과정에서 발생하는 폐기물에서 유래할 수 있고, 사용 후 성능이 저하된 폐배터리에서 유래할 수도 있다. 즉, 상기 유가금속 중 적어도 하나를 포함하는 이차전지 스크랩인 경우라면, 입수 경로, 제조사, 모델 등이 한정되지 않는다.
상기 이차전지 스크랩은 상기 유가금속 외의 불순물로서 철(Fe), 알루미늄(Al) 등이 포함되어 있을 수 있다.
상기 이차전지 스크랩은 분말화된 형태일 수 있다.
분말화된 형태의 이차전지 스크랩을 적용할 경우, 이하에서 서술할 침출용액의 제조 시 산에 대한 침출이 용이하여 보다 효율적으로 침출용액을 제조할 수 있다.
상기 이차전지 스크랩을 분말화하는 방법은 특별히 한정되지 않는다.
침출용액
상기 침출용액은 상기 이차전지 스크랩을 산에 침출하여 제조될 수 있다.
상기 산(Acid)은 황산, 질산 및 염산 중 적어도 하나일 수 있다. 즉, 상기 산은 황산, 질산 및 염산 중 하나를 단일로 적용할 수도 있고, 이를 혼합하여 적용할 수도 있다.
구체적으로, 상기 산은 황산일 수 있다.
상기 산으로 황산을 단일로 적용할 경우, 상기 유가금속을 황산염 형태로 회수할 수 있어, 유가금속의 회수가 더욱 용이할 수 있다.
상기 이차전지 스크랩을 산에 침출하여 제조된 상기 침출용액은 유가금속을 포함하는 산성 용액으로, pH가 1 이하일 수 있다. 상기 침출용액의 pH를 상승시키기 위하여, 통상적으로 수산화나트륨 등의 부원료를 별도의 pH 상승제로 투입한다.
본 발명의 일 구현예는, 상기 pH 상승제로 유가금속을 포함하는 염기성 산업폐액을 적용하여 별도의 부원료를 사용하지 않을 수 있다.
산업폐액
상기 산업폐액의 pH는 10 이상일 수 있다.
구체적으로, 상기 산업폐액의 pH는 11 이상일 수 있고, 12 이상일 수 있고, 20 이하일 수 있고, 17 이하일 수 있고, 13 이하일 수 있다.
상기 산업폐액의 pH가 지나치게 낮을 경우, 적은 양으로는 침출용액의 pH를 상승시킬 수 없어 산업폐액의 부피를 증가시켜야 하며, 이후 처리해야 할 용액인 정제여액의 부피가 증가하여 공정상 편의성이 저하될 수 있다. 반면, 상기 산업폐액의 pH가 지나치게 높을 경우, 용액 내의 pH가 국부적으로 7 이상으로 상승하여, 회수하고자 하는 유가금속을 침전시켜 회수율이 저하될 수 있다.
따라서, 상기 산업폐액의 pH가 상기와 같을 경우, 염기성 침출용액의 pH를 적절하게 제어하여 용액 부피 최소화를 통해 공정상 편의성을 확보함과 동시에, 우수한 유가금속 회수율 또한 확보할 수 있다.
상기 산업폐액은 유가금속을 포함한다.
구체적으로, 상기 산업폐액은 리튬(Li), 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 산업폐액은 니켈(Ni)을 포함한다.
유가금속을 포함하는 산업폐액을 상기 침출용액과 혼합하여 제조된 혼합용액으로부터 유가금속을 회수할 경우, 상기 산업폐액과 침출용액에 존재하는 유가금속을 동시에 회수하여 유가금속 회수율을 더욱 높일 수 있는 것은 물론, 처리가 곤란하여 폐기 또는 매립되고 있는 이차전지 스크랩과 산업폐액을 적절하게 활용할 수 있어 경제성과 친환경성을 동시에 확보할 수 있다.
상기 이차전지 스크랩은 상기 유가금속 외의 불순물로서 철(Fe), 알루미늄(Al) 등이 포함되어 있을 수 있다.
혼합용액
상기 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 혼합용액의 pH는 3.5 내지 4.5일 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합용액의 pH는 3.7 내지 4.3일 수 있고, 3.9 내지 4.1일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 혼합용액의 pH는 4.0일 수 있다.
본 발명의 발명자들은, 불순물 중 하나인 철(Fe)이 상기 혼합용액 내에서 이온 형태인 Fe3+ 형태로 존재하며, 상기 혼합용액의 pH가 상기와 같을 경우, Fe3+ 이온의 용해도를 낮출 수 있어 보다 효율적으로 철(Fe)을 분리 회수할 수 있음을 확인하였다.
상기 혼합용액의 pH가 지나치게 높을 경우, 불순물을 제외한 유가금속 등의 이온의 침전을 발생시켜 유가금속 회수율을 저하시킬 수 있다. 반면, 상기 혼합용액의 pH가 지나치게 낮을 경우, 혼합용액 내 불순물의 제거가 충분히 이루어지지 않을 수 있다.
따라서, 상기 혼합용액의 pH가 상기와 같을 경우, 혼합용액의 pH를 적절하게 조절하여 이차전지 스크랩 및 산업폐액에 존재하는 불순물을 효율적으로 제거함과 동시에 추후 유가금속 회수 시 우수한 회수율을 확보할 수 있다.
상기 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 혼합용액은 80 내지 100 ℃에서 교반될 수 있다.
구체적으로, 상기 혼합용액의 온도는 85 내지 95 ℃일 수 있고, 87 내지 93 ℃일 수 있고, 89 내지 91 ℃일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 혼합용액의 온도는 실질적으로 90 ℃로 유지될 수 있다.
상기 혼합용액의 온도가 상기와 같을 경우, 혼합용액의 pH 상승에 따른 불순물의 침전 반응속도가 더욱 향상될 수 있다.
상기 혼합용액을 제조하는 단계에서, 상기 혼합용액은 100 내지 200 RPM으로 교반될 수 있다.
구체적으로 상기 혼합용액은 130 내지 160 RPM으로 교반될 수 있다.
상기 혼합용액의 교반 속도가 상기와 같을 경우, 혼합용액의 제조 시 pH 상승이 더욱 균일할 수 있다.
유가금속
상기 유가금속은 리튬(Li), 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 유가금속은 상기 이차전지 스크랩 및/또는 산업폐액에서 유래된 것으로, 침출용액, 산업폐액 또는 혼합용액 내에서 완전히 용해되지 않은 고체 상태의 미세 금속 형태로 존재할 수도 있고, 금속 이온 상태로 존재할 수도 있다.
이하에서, 상기 유가금속을 회수하는 단계를 보다 상세하게 설명한다.
유가금속 회수단계
상기 유가금속을 회수하는 단계에서, 상기 혼합용액은 여과되어 정제여액으로 분리되고, 상기 정제여액으로부터 용매 추출 공정을 통하여 유가금속이 회수될 수 있다.
상기 유가금속을 회수하는 단계가 상기와 같을 경우, 불순물 제거율 및 유가금속 회수율을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
상기 혼합용액의 여과로 불순물이 제거되며, 상기 불순물은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 불순물은 슬러지 형태의 고형물일 수 있다.
상기 용매추출 공정은 상기 정제여액으로부터 제1유가금속을 회수하여 제1추출여액을 분리하고, 상기 제1추출여액으로부터 제2유가금속을 회수하여 제2추출여액을 분리하고, 상기 제2추출여액으로부터 제3유가금속을 회수하여 제3추출여액을 분리하는 공정일 수 있다.
상기 용매추출 공정이 상기와 같을 경우, 유가금속을 종류별로 효율적으로 회수할 수 있어, 회수율을 높이는 것은 물론 공정상 편의성 또한 확보할 수 있다.
상기 용매추출 공정은, 상기 정제여액의 pH를 상기 혼합용액의 pH보다 높게 조절하여 제1유가금속을 회수하고 제1추출여액을 분리할 수 있다.
상기 용매추출 공정은, 제1추출여액의 pH를 상기 정제여액의 pH보다 높게 조절하여 제2유가금속을 회수하고 제2추출여액을 분리할 수 있다.
상기 용매추출 공정은, 제2추출여액의 pH를 상기 제1추출여액의 pH보다 높게 조절하여 제2유가금속을 회수하고 제3추출여액을 분리할 수 있다.
상기 용매추출 공정이 상기와 같을 경우, pH별로 유가금속 및 용액을 분리함에 따라 유가금속 회수율을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제1유가금속은 망간(Mn)이고, 상기 제2유가금속은 코발트(Co)이고, 상기 제3유가금속은 니켈(Ni)일 수 있다.
구체적으로, 제1유가금속이 망간(Mn)일 경우, 상기 정제여액에 D2EHPA(di-2-ethylhexyl phosphoric acid) 추출제를 투입하여 정제여액의 pH를 상기 혼합용액의 pH보다 높게 조절하여 제1유가금속을 회수하고 제1추출여액을 분리할 수 있다.
구체적으로, 제2유가금속이 코발트(Co)일 경우, 상기 제1추출여액에 PC88A 추출제를 투입하여 제1추출여액의 pH를 상기 정제여액의 pH보다 높게 조절하여 제2유가금속을 회수하고 제2추출여액을 분리할 수 있다.
구체적으로, 제3유가금속이 니켈(Ni)일 경우, 상기 제2추출여액에 네오데칸산(Neodecanoic acid) 계열의 Versatic Acid 10 용매제를 투입하여 제2추출여액의 pH를 상기 제1추출여액의 pH보다 높게 조절하여 제3유가금속을 회수하고 제3추출여액을 분리할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백하며, 이 역시 첨부된 특허청구범위에 속하는 것이다.
실시예 및 비교예
1) 침출용액
이차전지 스크랩을 분말화한 분말 100g을 황산에 침출한 용액을 제조하여, 실시예 및 비교예의 침출용액으로 적용하였다. 상기 침출용액의 조성 및 pH를 아래 표 1에 나타냈다.
침출용액
조성(단위: ppm) pH
Ni Co Mn Li Fe Al
34,250 13,054 11,797 9,053 48 7259 0.34
2) 산업폐액
이차전지용 전구체 제조 후 발생하는 산업폐액을 실시예의 산업폐액으로 적용하였다. 상기 산업폐액의 조성 및 pH를 아래 표 2에 나타냈다.
산업폐액
조성(단위: ppm) pH
Ni K Si Al Ca Fe Co Mg Mn Zn
1382 31 29 <1 <1 <1 <1 <1 <1 <1 12~13
3) 혼합용액 제조
(1) 실시예
상기 침출용액에 산업폐액을 투입하고 90 ℃에서 150 RPM으로 교반하며 pH를 4.0까지 상승시킨 후, 30분 동안 이를 유지하여 실시예의 혼합용액을 제조하였다.
(2) 비교예
상기 침출용액에 40% 수산화나트륨 용액을 투입하여 pH를 2.0까지 상승시킨 후, 99% 탄산칼슘을 추가로 투입하여 pH를 4.0까지 상승시킨 것을 제외하고, 실시예와 동일한 방식을 적용하여 비교예의 혼합용액을 제조하였다.
4) 정제여액
실시예 및 비교예의 혼합용액을 여과시켜 슬러지 형태의 불순물을 제거하고, 실시예 및 비교예의 정제여액을 분리 회수하였다.
이 때, 비교예의 정제여액 부피는 225mL였으며, 실시예의 정제여액 부피는 230mL였다.
상기 실시예 및 비교예의 정제여액 조성을 아래 표 3에 나타냈다.
정제여액 조성 (단위: ppm)
Li Ni Co Mn Fe Al
비교예 7,129 27,356 11,345 10,011 11 388
실시예 7,107 27,503 11,383 10,063 7 254
우선, 비교예와 실시예의 정제여액 부피가 각각 225 mL, 230 mL로서 크게 차이가 없는 점을 확인하였다. 이를 통해, 별도의 염기성 용액이 아닌 산업폐액을 활용하더라도, 처리해야 할 용액의 부피 변화가 크지 않아 기존 공정에 적용하더라도 영향을 받지 않을 것으로 판단된다.
상기 표 3을 참고하여 실시예 및 비교예를 비교하면, 정제여액 내 불순물인 철(Fe)과 알루미늄(Al)의 경우, 실시예의 정제여액 내 불순물 함량이 비교예 대비 낮은 점을 확인하였다. 이를 통해, 실시예의 방법에 따를 시 기존 방식을 적용하는 비교예 대비 불순물 제거율을 더욱 높일 수 있는 것으로 판단된다.
또한, 침출용액의 pH를 상승시키기 위하여 40% 수산화나트륨 용액 등과 같은 별도의 염기성 용액을 부원료로 투입하지 않고 실시예와 같이 산업폐액을 투입할 경우, 유가금속을 동등 이상의 수준으로 회수할 수 있는 것으로 판단된다.
특히, 실시예에서 니켈(Ni) 등의 유가금속을 함유하는 산업폐액을 적용함에 따라, 정제여액 내 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 등의 유가금속 함량이 비교예 대비 증가하는 점을 확인하였다. 이를 통해, 별도의 부원료 대신 산업폐액을 활용하여 제조원가를 감소할 수 있는 것은 물론, 이차전지 스크랩과 산업폐액 내 유가금속의 동시 회수를 통해 유가금속 회수율을 크게 높일 수 있어, 우수한 경제성을 확보할 수 있는 것으로 판단된다.

Claims (10)

  1. 이차전지 스크랩을 산에 침출한 침출용액에 유가금속을 포함하는 산업폐액을 투입하여 혼합용액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합용액으로부터 유가금속을 회수하는 단계를 포함하는,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산업폐액의 pH는 10 이상인,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합용액을 제조하는 단계에서,
    상기 혼합용액의 pH는 3.5 내지 4.5인,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 혼합용액을 제조하는 단계에서,
    상기 혼합용액은 80 내지 100 ℃에서 교반되는,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지 스크랩은 분말화된 형태인,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유가금속은 리튬(Li), 니켈(Ni), 망간(Mn) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함하는,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유가금속을 회수하는 단계에서,
    상기 혼합용액은 여과되어 정제여액으로 분리되고, 상기 정제여액으로부터 용매 추출 공정을 통하여 유가금속이 회수되는,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 혼합용액의 여과로 불순물이 제거되고,
    상기 불순물은 철(Fe) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함하는,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 용매 추출 공정은 상기 정제여액으로부터 제1유가금속을 회수하여 제1추출여액을 분리하고, 상기 제1추출여액으로부터 제2유가금속을 회수하여 제2추출여액을 분리하고, 상기 제2추출여액으로부터 제3유가금속을 회수하여 제3추출여액을 분리하는 공정인,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1유가금속은 망간(Mn)이고,
    상기 제2유가금속은 코발트(Co)이고,
    상기 제3유가금속은 니켈(Ni)인,
    이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법..

KR1020220018062A 2022-02-11 2022-02-11 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법 KR20230121333A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220018062A KR20230121333A (ko) 2022-02-11 2022-02-11 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220018062A KR20230121333A (ko) 2022-02-11 2022-02-11 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230121333A true KR20230121333A (ko) 2023-08-18

Family

ID=87801997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220018062A KR20230121333A (ko) 2022-02-11 2022-02-11 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230121333A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200065503A (ko) 리튬이온 전지 양극재 스크랩으로부터 유가금속 회수 방법
KR102154599B1 (ko) 양극활물질의 유가금속 분리회수방법
JP5791917B2 (ja) リチウム回収方法
CN111630001B (zh) 高纯度氧化钪的制造方法
EP3904546B1 (en) Process for recovering components from alkaline batteries
AU2013238535B2 (en) Method for producing high-purity nickel sulfate
TW201739097A (zh) 鋰離子電池廢料之處理方法
KR102514227B1 (ko) 리튬 회수 방법
KR102603244B1 (ko) 폐전지를 이용한 유가 금속의 회수 방법
KR101713600B1 (ko) 폐리튬전지 재활용 공정의 폐액에 포함된 리튬 회수 방법
JP2007323868A (ja) リチウム電池からの電極構成金属回収方法
CN112375910A (zh) 废动力电池粉的回收处理方法
KR20190065882A (ko) 리튬이온 전지 양극재 스크랩으로부터 유가금속 회수 방법
JP5867710B2 (ja) 高純度硫酸ニッケルの製造方法、及びニッケルを含む溶液からの不純物元素除去方法
CN111455172A (zh) 一种废水自循环的复杂钼矿高效利用的方法
AU756317B2 (en) Separation and concentration method
CN105274352B (zh) 一种从碳酸铜锰钴钙锌混合物中分离铜钴锰的方法
KR101266437B1 (ko) 고순도 황산망간의 제조 방법
TW202343870A (zh) 由黑物質（ｂｌａｃｋ ｍａｓｓ）製造二次電池材料之方法
CN114058848A (zh) 电镀污泥或其他多金属混合物回收铜、镍、锌、铬、铁的系统及工艺
JP4215547B2 (ja) コバルトの回収方法
WO2001062989A1 (en) Method for the recovery of nickel and/or cobalt
KR20230121333A (ko) 이차전지 스크랩 및 산업폐액을 이용한 유가금속 회수방법
JPS59193230A (ja) ＧａおよびＩｎ微量含有物質からのＧａおよびＩｎの回収方法
CN113667842B (zh) 一种稀土湿法冶炼中除去非稀土杂质的方法