KR20240009463A - 전지 분말의 염산 용해방법 - Google Patents
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Abstract
1회의 처리로 염산에 용해할 수 있는 상기 전지 분말의 양이 많고, 우수한 작업성을 구비하는 전지 분말의 염산 용해방법을 제공한다. 본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법은, 폐리튬 전지로부터 얻어진 유가 금속을 포함하는 전지 분말을, 50g/L~150g/L의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소에 대해서 250%~1000%의 범위의 질량비로 교반하여, 이 전지 분말의 염산 현탁액을 얻은 후, 이 염산 현탁액에 소정량의 염산을 가하여, 이 염산 현탁액 중의 염산의 농도를 150g/L~350g/L로 하며, 또한 이 염산 현탁액 중의 전지 분말의 비율이, 이 염산 현탁액 중의 염화수소에 대해서 50%~200%의 질량비가 되도록 조정 및 교반하여 이 전지 분말의 염산 용액을 얻는다.
Description
본 발명은 전지 분말의 염산 용해방법에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 전지의 보급에 수반되어, 폐리튬 이온 전지로부터 리튬, 망간, 니켈, 코발트 등의 유가 금속을 회수하여, 상기 리튬 이온 전지의 양극 활물질로서 재이용하는 방법이 검토되고 있다.
종래에 상기 폐리튬 이온 전지로부터 상기 유가 금속을 회수할 때에는, 이 폐리튬 이온 전지를 가열 처리(배소)하거나, 또는 가열 처리하지 않고, 분쇄 및 분급 등을 행하여 얻어진 상기 유가 금속을 포함하는 분말(이하, 전지 분말이라고 함)을 염산에 용해하고, 이 유가 금속을 염산에 의해 침출하여 얻어진 침출액을 용매 추출에 제공하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재한 방법에서는 1회의 처리로 염산에 용해할 수 있는 상기 전지 분말의 양이 적고, 작업성에 어려움이 있는 문제가 있다.
본 발명은, 1회의 처리로 염산에 용해할 수 있는 상기 전지 분말의 양이 특허문헌 1에 기재된 방법보다 많고, 우수한 작업성을 구비하는 전지 분말의 염산 용해방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 염산 용해방법은, 폐리튬 전지로부터 얻어진 유가 금속을 포함하는 전지 분말을 염산에 용해하는 전지 분말의 염산 용해방법이며, 이 전지 분말을, 50g/L~150g/L의 범위의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소 순분에 대해서 250%~1000%의 범위의 질량비로 공급 및 교반하여, 이 전지 분말의 염산 현탁액을 얻는 공정과, 이 염산 현탁액에 소정량의 염산을 가함으로써 이 염산 현탁액 중의 염산의 농도를 150g/L~350g/L의 범위로 하며, 또한 이 염산 현탁액 중의 전지 분말이, 이 염산 현탁액 중의 염화수소에 대해서 50%~200%의 범위의 질량비가 되도록 조정 및 교반하여, 이 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전지 분말의 염산 현탁액을 얻는 공정(현탁 공정)에 있어서, 이 염산 현탁액 중의 염화수소에 대한 전지 분말의 질량비가 1000% 초과이면, 상기 전지 분말을 현탁시키기 어려워진다. 또한, 염화수소에 대한 전지 분말의 질량비가 250% 미만이면, 상기 염산 현탁액으로부터 염소 가스가 발생하기 쉬워진다.
또한, 상기 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정(용해 공정)에 있어서, 이 염산 현탁액과 이 염산 용해액 중의 염화수소에 대한 전지 분말의 질량비가 200% 초과이면, 상기 전지 분말의 유가 금속을 용해할 수 없다. 또한, 상기 용해 공정에 있어서, 염화수소에 대한 전지 분말의 질량비가 50% 미만이면, 상기 염산 용해액의 용해 반응 후에 염산이 과잉으로 남기 때문에, 중화에 필요로 하는 염기량이 많아지는 문제가 있다.
본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법에서는, 우선, 상기 전지 분말을, 50g/L~150g/L의 범위의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소에 대해서 250%~1000%의 범위의 질량비로 공급하여 염산 현탁액으로 하고, 이어서, 이 염산 현탁액에 소정량의 염산을 가함으로써 이 염산 현탁액 중의 염산의 농도를 150g/L~350g/L의 범위로 하며, 또한 이 염산 현탁액 중의 염화수소에 대한 전지 분말의 질량비가 50%~200%의 범위가 되도록 조정함으로써 이 전지 분말의 염산 용해액을 얻는다. 그 결과, 본 발명의 염산 용해방법에 의하면, 1회의 처리로 염산에 용해할 수 있는 전지 분말의 양을 특허문헌 1에 기재된 방법보다 늘릴 수 있다. 또한, 온화한 조건으로 현탁액을 작성하고 나서, 농염산의 추가로 용해 반응을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법에 있어서, 소정의 용적을 구비하는 현탁조에, 소정량의 염산과 소정량의 상기 전지 분말을 연속적으로 공급하고, 이 전지 분말을, 50g/L~150g/L의 범위의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소에 대해서 질량비 250%~1000%의 범위의 비율로 현탁시켜서, 이 전지 분말의 제1 염산 현탁액을 얻는 공정과, 이 전지 분말의 제1 염산 현탁액을, 소정의 용적을 구비하는 복수의 용해조가 직렬로 배열되어 이루어지는 용해 연속조에 연속적으로 공급하는 한편, 이 용해 연속조의 적어도 1개에 염산을 연속적으로 투입하여, 이 염산 현탁액 중의 염산의 농도를 150g/L~350g/L의 범위로 하며, 또한 이 염산 현탁액 중의 염화수소에 대한 전지 분말의 질량비가, 50%~200%의 범위의 비율이 되도록 조정하여, 이 전지 분말의 제2 염산 현탁액을 얻는 공정과, 이 전지 분말의 제2 염산 현탁액을, 이 용해 연속조의 최상류의 조로부터 순차적으로 하류측의 조에 이송함으로써 이 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정을 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 상기 제2 염산 현탁액이 상기 용해 연속조의 최상류의 조로부터 순차적으로 하류측의 조에 이송되는 동안에 교반되어, 효율 좋게 용해가 진행됨과 동시에, 반응을 정지시키지 않고 연속적으로 상기 전지 분말을 처리할 수 있다.
본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법은, 바람직하게는, 상기 전지 분말을 300℃ 이상으로, 수소 및 일산화 탄소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개와 함께 배소하는 제1 배소 공정을 더 포함한다.
본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법은, 바람직하게는, 상기 전지 분말을 600℃ 이상으로 탄소와 함께 배소하는 제2 배소 공정을 더 포함한다. 상기 탄소는 임의로 첨가되어도 되며, 또한 전지 분말에 처음부터 함유하는 탄소이어도 된다.
본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법은, 바람직하게는, 상기 전지 분말을 650℃ 이상으로 알루미늄과 함께 배소하는 제3 배소 공정을 더 포함한다. 상기 알루미늄은 임의로 첨가되어도 되며, 또한 전지 분말에 처음부터 함유하는 알루미늄이어도 된다. 본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법이 상기 제1 내지 제3 배소 공정 중 어느 1개를 포함하는 경우, 상기 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정에서의 염소 가스의 발생량을 보다 줄일 수 있다.
본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법은, 바람직하게는, 상기 전지 분말의 염산 현탁액을 얻는 공정 또는 염산 용해액을 얻는 공정에 있어서, 알루미늄의 산용해로 발생하는 수소를 상기 제1 내지 제3 배소 공정 중 어느 하나의 환원 가스로서 첨가하여 활용한다. 필요에 따라서, 상기 전지 분말의 염산 현탁액을 얻는 공정 또는 염산 용해액을 얻는 공정에서 발생하는 염소 가스는 스크러버로 제거되고, 수소가 상기 제1 내지 제3 배소 공정 중 어느 하나에서 이용되는 경우, 상기 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정에서의 염소 가스의 발생량을 보다 줄일 수 있다.
본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법은, 바람직하게는, 탄소 또는 알루미늄을 상기 전지 분말의 염산 현탁액, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 첨가하는 공정을 더 포함한다. 탄소 또는 알루미늄이 상기 전지 분말에 원래 포함되는 경우, 탄소 또는 알루미늄이 염산 용해액을 얻는 공정, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 추가되어 상기 전지 분말의 염산 용해액에 존재하는 경우, 상기 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정에서의 염소 가스의 발생량을 보다 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법을 도시하는 플로우차트이다.
도 2는 본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법에 이용하는 장치 구성의 일례를 도시하는 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 전지 분말의 염산 용해방법에 이용하는 장치 구성의 일례를 도시하는 시스템 구성도이다.
다음에, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해서 더 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 전지 분말의 염산 용해방법은, 폐리튬 이온 전지로부터 얻어진 유가 금속을 포함하는 분말(전지 분말)을 염산에 용해하는 방법이다.
본 실시형태의 전지 분말의 염산 용해방법에 있어서, 상기 폐리튬 이온 전지란, 전지 제품으로서의 수명이 소진되어 사용이 완료된 리튬 이온 전지, 제조공정에서 불량품 등으로서 폐기된 리튬 이온 전지, 제조공정에서 제품화에 이용된 잔여 양극 재료 등을 의미한다.
본 실시형태의 전지 분말의 염산 용해방법에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 상기 폐리튬 이온 전지에 대해서 STEP 1에서 전처리를 행한다. 상기 전처리는, 상기 폐리튬 이온 전지가 전지 제품으로서의 수명이 소진되어 사용이 완료된 리튬 이온 전지인 경우에는, 우선, 방전 처리를 행하여, 잔류하고 있는 전하를 모두 방전시킨다. 이어서, 상기 폐리튬 이온 전지의 케이스에 개구부를 형성한 후, 예를 들어 100℃~450℃의 범위의 온도로 가열 처리(배소)한다. 그리고, 상기 가열 처리 후, 및 상기 가열 처리하지 않고, 상기 폐리튬 이온 전지를 해머 밀, 조 크러셔 등의 분쇄기로 분쇄하고, 이 폐리튬 이온 전지를 구성하는 케이스, 집전체 등을 체질에 의해 제거(분급)하여, 유가 금속을 포함하는 분말로서 STEP 2의 전지 분말을 얻을 수 있다.
혹은, 상기 방전 처리 후의 상기 폐리튬 이온 전지를 상기 분쇄기로 분쇄하고, 상기 케이스, 집전체 등을 체질에 의해 제거한 후, 상기 범위의 온도로 가열 처리함으로써 상기 전지 분말을 얻도록 해도 된다.
또한, 상기 폐리튬 이온 전지가, 제조공정에서 제품화에 이용된 잔여 양극 재료 등인 경우에는, 상기 방전 처리 및 개구부의 형성을 행하지 않고, 상기 범위의 온도로 가열 처리한 후에 상기 분쇄기로 분쇄하고, 집전체 등을 체질에 의해 제거하여 상기 전지 분말(양극 분말)을 얻도록 해도 되며, 상기 분쇄기로 분쇄하고, 집전체를 체질에 의해 제거한 후에 상기 범위의 온도로 가열 처리하여 상기 전지 분말을 얻도록 해도 된다.
상기 전지 분말은, 300℃ 이상으로, 수소 및 일산화 탄소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개와 함께 배소되어도 되고(제1 배소 공정), 600℃ 이상으로 탄소와 함께 배소되어도 되며(제2 배소 공정), 또한 650℃ 이상으로 알루미늄과 함께 배소되어도 된다(제3 배소 공정).
본 실시형태의 전지 분말의 염산 용해방법에서는, STEP 3으로 상기 전지 분말을 염산에 현탁하여, STEP 4의 염산 현탁액을 얻는다. 탄소 또는 알루미늄이 상기 염산 현탁액에 첨가되어도 된다. 이어서, STEP 5로 상기 염산 현탁액에 염산을 가하고, 이 염산 현탁액에 포함되는 상기 전지 분말을 염산에 용해하여, 전지 분말의 염산 용해액을 얻을 수 있다. 탄소 또는 알루미늄이 상기 염산 용해액에 첨가되어도 된다. STEP 3 및 STEP 5로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개로 전지의 구성 성분인 알루미늄박 유래 또는 상기 현탁액에 첨가한 금속 알루미늄의 산용해에서 발생하는 수소는, 필요에 따라서 스크러버에 의해 염소 가스와 분리되고, 상기 제1 내지 제3 배소 공정 중 어느 하나에서 환원성 가스로서 첨가하여 이용할 수 있다.
상기 염산 용해액은 중화된 후, STEP 7의 용매 추출로, 상기 유가 금속 중 망간, 코발트, 니켈이 순차적으로 용매 추출된다. 그리고, STEP 8로, 추출 잔액으로서 리튬염 수용액을 얻을 수 있다. 상기 리튬염 수용액은 탄산 가스 또는 탄산 화합물과 반응시킴으로써 탄산 리튬을 얻을 수 있다.
본 실시형태의 전지 분말의 염산 용해방법은, STEP 3 내지 6의 공정을 포함하는 염산 용해방법이며, 예를 들어, 도 2에 도시하는 염산 용해장치(1)에 의해 실시할 수 있다.
염산 용해장치(1)는, 폐리튬 이온 전지로부터 얻어진 전지 분말을 염산에 현 탁하여, 이 전지 분말의 염산 현탁액을 얻는 현탁조(2)와, 이 전지 분말을, 이 염산 현탁액에 포함되는 염산보다 농도가 높은 염산에 용해하는 직렬로 배열된 복수의 용해조(3, 4, 5, 6)로 이루어진다. 본 실시형태에서는, 직렬로 배열된 복수의 용해조(3, 4, 5, 6)를 용해 연속조라고 한다. 아울러, 도 2에서 용해 연속조는 4개의 용해조로 이루어지지만, 용해 연속조의 총수는 한정되지 않는다. 설비 비용 등의 관점으로부터, 바람직하게는 2~6의 용해조, 보다 바람직하게는 2~5의 용해조, 더 바람직하게는 3~5의 용해조로 이루어지는 것이 현실적이다.
현탁조(2)에는 염산 및 전지 분말이 공급된다.
상기 용해 연속조는, 현탁조(2)측을 상류측으로 하고, 상류측으로부터 순서대로 용해조(3, 4, 5, 6)가 계단형상으로 직렬로 배열되어 있다.
용해조(3)에는 염산이 공급되어도 된다. 추가로 후술하는 용해조(4~6) 각각에 염산이 공급되어도 된다. 단, 상기 용해조(3~6) 중 적어도 1개에는 염산이 공급된다.
또한, 현탁조(2)는, 현탁조(2) 내의 액면으로부터 넘쳐 흐르게 하는 형태로 상기 전지 분말의 염산 현탁액을 취출하는 염산 현탁액 취출도관(21)을 구비하고 있으며, 현탁액 취출도관(21)은 인접하는 용해조(3)에 접속되어 있다. 한편, 용해조(3, 4, 5)는, 각각 용해조(3, 4, 5) 내의 액면으로부터 넘쳐 흐르게 하는 형태로 상기 전지 분말의 염산 현탁액을 취출하는 염산 현탁액 취출도관(31, 41, 51)을 구비하고 있으며, 현탁액 취출도관(34, 43, 53)은 각각 인접하는 용해조(4, 5, 6)의 하부에 접속되어 있다. 또한, 용해조(6)는, 용해조(6) 내의 액면으로부터 넘쳐 흐르게 하는 형태로 상기 전지 분말의 염산 용해액을 취출하는 염산 용해액 취출도관(61)을 구비하고 있다.
다음에, 염산 용해장치(1)에 의한 본 실시형태의 전지 분말의 염산 용해방법에 대해서 설명한다.
염산 용해장치(1)에서는, 우선, 50g/L~150g/L의 범위의 농도, 예를 들어 117g/L의 농도의 염산이, 예를 들어 2.5L/시간~10L/시간의 범위의 유량, 일례에서는 5L/시간의 유량으로 연속적으로 5L의 현탁조(2)에 공급되는 한편, STEP 2에서 얻어진 전지 분말이, 1kg/시간~2kg/시간의 범위의 공급량, 예를 들어 1.6kg/시간의 공급량으로 연속적으로 현탁조(2)에 공급된다. 그 결과, 현탁조(2)에서는, 상기 전지 분말이, 50g/L~150g/L의 범위의 농도, 예를 들어 117g/L의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소에 대해서 250%~1000%의 범위의 질량비, 예를 들어 270%의 질량비로 현탁된 이 전지 분말의 제1 염산 현탁액을 얻을 수 있다.
이때, 현탁조(2)는, 염산이 상기 범위의 유량, 예를 들어 5L/시간의 유량으로 연속적으로 공급되고, 상기 전지 분말이 상기 범위의 공급량, 예를 들어 1.6kg/시간의 공급량으로 연속적으로 공급되었을 때에, 예를 들어 1시간으로 가득 차는 용량을 구비하고 있다. 그 결과, 상기 제1 염산 현탁액은, 현탁조(2)가 비었을 때에는, 상기 염산 및 전지 분말의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는, 현탁액 취출도관(21)에 의해 넘쳐 흘러서(오버플로우) 인접하는 용해조(3)에 공급된다. 또한, 상기 제1 염산 현탁액은, 현탁조(2)에 지난번의 처리에 의한 이 제1 염산 현탁액이 남아 있을 때에도, 상기 염산 및 전지 분말의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는, 남아 있던 이 제1 염산 현탁액이 새로운 제1 염산 현탁액으로 치환되어, 새로운 제1 염산 현탁액이, 현탁액 취출도관(21)에 의해 인접하는 용해조(3)에 공급된다.
용해조(3)에는, 현탁조(2)에 공급되는 염산보다 고농도의, 예를 들어 35질량%(410g/L)의 농도의 염산이, 예를 들어 3L/시간~10L/시간의 범위의 유량, 구체적인 일례에서는 5L/시간의 유량으로 연속적으로 공급되어도 된다. 그 결과, 예를 들어 10L의 용해조(3)에서는, 상기 전지 분말이, 150g/L~350g/L의 범위의 농도, 예를 들어 270g/L의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소에 대해서 50%~200%의 범위의 질량비, 예를 들어 60%의 질량비로 현탁되게 되어, 이 전지 분말의 제2 염산 현탁액을 얻을 수 있다.
이때, 용해조(3)는, 현탁액 취출도관(21)으로부터 상기 제1 염산 현탁액이, 예를 들어 5L/시간의 유량으로 연속적으로 공급되고, 염산이 상기 범위의 유량, 예를 들어 5L/시간의 유량으로 연속적으로 공급되었을 때에, 예를 들어 1시간으로 가득 차는 용량(예에서는 10L)을 구비하고 있다. 그 결과, 상기 제2 염산 현탁액은, 용해조(3)가 비어 있을 때에는, 상기 제1 염산 현탁액 및 염산의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는 넘쳐 흐른다. 또한, 상기 제2 염산 현탁액은, 용해조(3)에 지난번의 처리에 의한 이 제2 염산 현탁액이 남아 있을 때에도, 상기 제1 염산 현탁액 및 염산의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는, 남아 있던 이 제2 염산 현탁액이 새로운 제2 염산 현탁액으로 치환되어, 새로운 제2 염산 현탁액이 넘쳐 흐른다. 넘쳐 흐른 제2 염산 현탁액은, 현탁액 취출도관(31)에 의해 인접하는 용해조(4)에 공급된다. 이때, 용해조(4)는, 현탁액 취출도관(31)으로부터 상기 제2 염산 현탁액이 2.5L/시간~10L/시간의 범위의 유량, 예를 들어 5L/시간의 유량으로 연속적으로 공급되었을 때에, 0.5~1.5의 범위의 시간, 예를 들어 1시간으로 가득 차는 용량을 구비하고 있다. 그 결과, 상기 제2 염산 현탁액은, 용해조(4)가 비었을 때에는, 상기 제2 염산 현탁액의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는 넘쳐 흐른다. 또한, 상기 제2 염산 현탁액은, 용해조(4)에 지난번의 처리에 의한 이 제2 염산 현탁액이 남아 있을 때에도, 상기 제2 염산 현탁액의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는, 남아 있던 이 제2 염산 현탁액이 새로운 제2 염산 현탁액으로 치환되어, 새로운 제2 염산 현탁액이 넘쳐 흐른다. 넘쳐 흐른 제2 염산 현탁액은, 현탁액 취출도관(41)에 의해 인접하는 용해조(5)에 공급된다.
용해조(5)는 용해조(4)와 완전히 동일한 구성을 구비하고 있으며, 상기 제2 염산 현탁액의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는, 새로운 제2 염산 현탁액이 넘쳐 흐른다. 넘쳐 흐른 제2 염산 현탁액은, 현탁액 취출도관(51)에 의해 인접하는 용해조(6)에 공급된다.
용해조(6)는 용해조(4 및 5)와 완전히 동일한 구성을 구비하고 있으며, 상기 제2 염산 현탁액의 공급 시작으로부터 상기 범위의 시간 후, 예를 들어 1시간 후에는, 새로운 제2 염산 현탁액이 넘쳐 흐른다. 넘쳐 흐른 제2 염산 현탁액은, 상기 전지 분말 중의 유가 금속이 실질적으로 모두 염산에 용해한 이 전지 분말의 염산 용해액(염산 용액)이며, 이 염산 용해액은 용해액 취출도관(61)에 의해 취출된다. 용해 연속조의 출구인 취출도관(61)에 있어서, 전지 분말 중에 포함되는 코발트, 니켈, 망간, 리튬의 용해액 중에의 용출률은 모두 98% 이상이었다.
염산 용해장치(1)에서는, 현탁조(2)에서 얻어진 제1 현탁액에 대해서, 용해조(3)에서 추가로 염산이 첨가되어 제2 현탁액으로 할 수 있고, 제2 현탁액은 2시간 내지 6시간의 범위의 시간으로 상기 용해 연속조의 직렬로 배열된 용해조(3, 4, 5, 6)에 순차적으로 이송된다. 또한, 각 용해조(3, 4, 5, 6)는 각각의 용해액 취출도관을 통해서 다음 조에 넘쳐 흐르는 구성으로 되어 있다. 따라서, 각 용해조(3, 4, 5, 6)에서 충분히 제2 현탁액을 체류시키면서 교반할 수 있고, 1회의 처리로 가능한 한 염산에 용해할 수 있다. 따라서, 상기 전지 분말의 양이 특허문헌 1에 기재된 방법보다 많고, 우수한 작업성을 얻을 수 있다.
2 : 현탁조 3, 4, 5, 6 : 용해조
21, 31, 41, 51, 61 : 용해액 취출도관
21, 31, 41, 51, 61 : 용해액 취출도관
Claims (12)
- 폐리튬 전지로부터 얻어진 유가 금속을 포함하는 전지 분말을 염산에 용해하는 전지 분말의 염산 용해방법이며,
이 전지 분말을, 50g/L~150g/L의 범위의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소에 대해서 250%~1000%의 범위의 질량비로 공급 및 교반하여, 이 전지 분말의 염산 현탁액을 얻는 공정과,
이 염산 현탁액에 소정량의 염산을 가함으로써, 이 염산 현탁액 중의 염산의 농도를 150g/L~350g/L의 범위로 하며, 또한 이 염산 현탁액 중의 전지 분말이, 이 염산 현탁액 중의 염화수소에 대해서 50%~200%의 범위의 질량비가 되도록 조정 및 교반하여, 이 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제1항에 있어서,
소정의 용적을 구비하는 현탁조에, 소정량의 염산과 소정량의 상기 전지 분말을 연속적으로 공급하고, 이 전지 분말을, 50g/L~150g/L의 범위의 농도의 염산에, 이 염산 중의 염화수소에 대해서 질량비 250%~1000%의 범위의 비율로 현탁시켜서, 이 전지 분말의 제1 염산 현탁액을 얻는 공정과,
이 전지 분말의 제1 염산 현탁액을, 소정의 용적을 구비하는 복수의 용해조가 직렬로 배열되어 이루어지는 용해 연속조에 현탁조로부터 연속적으로 공급하는 한편, 이 용해 연속조에 염산을 연속적으로 공급하고, 이 염산 현탁액 중의 염산의 농도를 150g/L~350g/L의 범위로 하며, 또한 이 염산 현탁액 중의 염화수소에 대한 전지 분말의 질량비가, 50%~200%의 범위의 비율이 되도록 조정하여, 이 전지 분말의 제2 염산 현탁액을 얻는 공정과,
이 전지 분말의 제2 염산 현탁액을, 이 용해 연속조의 최상류의 조로부터 순차적으로 하류측의 조에 이송함으로써 이 전지 분말의 염산 용해액을 얻는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제1항에 있어서,
상기 전지 분말을 300℃ 이상으로, 수소 및 일산화 탄소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개와 함께 배소하는 제1 배소 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제1항에 있어서,
상기 전지 분말을 600℃ 이상으로 탄소와 함께 배소하는 제2 배소 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제1항에 있어서,
상기 전지 분말을 650℃ 이상으로 알루미늄과 함께 배소하는 제3 배소 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전지 분말의 염산 현탁액을 얻는 공정, 및 염산 용해액을 얻는 공정으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에서 발생하는 수소를 상기 제1 내지 제3 배소 공정 중 어느 하나에서 환원 가스로서 첨가하여 이용하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
탄소를 상기 전지 분말의 상기 염산 현탁액, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 첨가하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제6항에 있어서,
탄소를 상기 전지 분말의 상기 염산 현탁액, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 첨가하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
알루미늄을 상기 전지 분말의 상기 염산 현탁액, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 첨가하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제6항에 있어서,
알루미늄을 상기 전지 분말의 상기 염산 현탁액, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 첨가하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제7항에 있어서,
알루미늄을 상기 전지 분말의 상기 염산 현탁액, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 첨가하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법. - 제8항에 있어서,
알루미늄을 상기 전지 분말의 상기 염산 현탁액, 및 상기 염산 용해액으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개에 첨가하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 분말의 염산 용해방법.
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