JP5660931B2 - Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells - Google Patents
Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells Download PDFInfo
- Publication number
- JP5660931B2 JP5660931B2 JP2011041338A JP2011041338A JP5660931B2 JP 5660931 B2 JP5660931 B2 JP 5660931B2 JP 2011041338 A JP2011041338 A JP 2011041338A JP 2011041338 A JP2011041338 A JP 2011041338A JP 5660931 B2 JP5660931 B2 JP 5660931B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- solid
- slurry
- particle size
- fine powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- 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
Description
本発明は、燃料電池の廃棄材料に含まれる金属を回収する方法に関する。更に詳しくは、使用済み固体酸化物形燃料電池の発電セルから金属を効率よく回収する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for recovering a metal contained in a waste material of a fuel cell. More specifically, the present invention relates to a method for efficiently recovering metal from a power generation cell of a used solid oxide fuel cell.
従来、使用済みの発電セルを微粉末に粉砕し(第1工程)、この微粉末と水とを混合してパルプ濃度10〜20質量%のスラリーを作製し(第2工程)、このスラリーに酸を加えてpH2〜4に調整し(第3工程)、このpHを調整したスラリーに濃度1〜2.2×10-4mol/リットルの捕収剤を添加し(第4工程)、このスラリーを起泡させて第1金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの第2金属微粒子を沈殿させ(第5工程)、この沈殿させた第2金属微粒子をろ過して沈殿物を得た後に(第6工程)、この沈殿物を洗浄し乾燥してLa,Sr,Ga,Mg,Coを主成分とする固形物を作製し(第7工程)、更にこの固形物を微粉末に粉砕する(第8工程)、固体酸化物燃料電池の発電セルから金属を回収する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この金属の回収方法では、第6工程と第7工程の間に、第6工程で得られた沈殿物を硝酸で処理してSm,Sr,Co及びNiを含む金属を浸出させる第16工程と、この処理液を固液分離することによりLa,Sr,Ga,Mg及びCoを含む浸出残渣を得る第17工程とを更に含む。 Conventionally, a used power generation cell is pulverized into a fine powder (first step), and the fine powder and water are mixed to produce a slurry having a pulp concentration of 10 to 20% by mass (second step). An acid is added to adjust the pH to 2 to 4 (third step), and a collector having a concentration of 1 to 2.2 × 10 −4 mol / liter is added to the pH adjusted slurry (fourth step). After the slurry is bubbled to attach the first metal fine particles to the foam and the remaining second metal fine particles are precipitated (fifth step), the precipitated second metal fine particles are filtered to obtain a precipitate ( (Sixth step) The precipitate is washed and dried to produce a solid containing La, Sr, Ga, Mg, Co as the main component (seventh step), and this solid is further pulverized into a fine powder ( Eighth step), a method for recovering metal from a power generation cell of a solid oxide fuel cell is disclosed. Are (e.g., see Patent Document 1.). In this metal recovery method, between the sixth step and the seventh step, a sixteenth step of treating the precipitate obtained in the sixth step with nitric acid and leaching a metal containing Sm, Sr, Co and Ni; And a seventeenth step of obtaining a leaching residue containing La, Sr, Ga, Mg and Co by solid-liquid separation of the treatment liquid.
第6工程の次に第16工程を経ることにより、第6工程でろ過して得られた第2金属微粒子の沈殿物から、第5工程の浮遊選鉱で分別しきれなかったSm,Sr,Co及びNiを除去できる。また第16工程の次に第17工程を経ることにより、第16工程の処理液からLa,Sr,Ga,Mg及びCoを含む浸出残渣を得ることができる。この結果、第6工程と第7工程の間に、第16工程及び第17工程を経ることにより、固体電解質層の原料となる金属を、第16工程及び第17工程を経ない場合より高い電解質品位で回収できるようになっている。 Sm, Sr, Co that could not be separated by the flotation in the fifth step from the precipitate of the second metal fine particles obtained by filtering in the sixth step by passing through the sixteenth step after the sixth step And Ni can be removed. Further, by passing through the seventeenth step after the sixteenth step, a leaching residue containing La, Sr, Ga, Mg and Co can be obtained from the treatment liquid in the sixteenth step. As a result, by passing through the sixteenth step and the seventeenth step between the sixth step and the seventh step, the metal that is the raw material of the solid electrolyte layer is higher than in the case of not passing through the sixteenth step and the seventeenth step. It can be collected with quality.
しかし、上記従来の特許文献1に示された金属の回収方法では、固体電解質層の原料として用いられる回収金属の電解質品位が未だ低い、即ち固体電解質層を構成する回収金属の純度が未だ低いという問題点があった。 However, in the conventional metal recovery method disclosed in Patent Document 1, the quality of the recovered metal used as the raw material of the solid electrolyte layer is still low, that is, the purity of the recovered metal constituting the solid electrolyte layer is still low. There was a problem.
本発明の目的は、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルから固体電解質層を構成する金属を高い純度で回収することができる、使用済み固体酸化物形燃料電池セルから金属を回収する方法を提供することにある。 An object of the present invention is to recover metal from a used solid oxide fuel cell, which can recover the metal constituting the solid electrolyte layer with high purity from the power generation cell of the used solid oxide fuel cell. It is to provide a method.
本発明の第1の観点は、Sm,Sr及びCoの元素を含む空気極層と、Ni,Ce及びSmの元素を含む燃料極層の間に、La,Sr,Ga,Mg及びCoの元素を含む固体電解質層が配された積層構造を有する使用済み固体酸化物形燃料電池セルから金属を回収する方法において、上記使用済みの発電セルを粉砕して粒径70〜150μmで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末を作製する第1工程と、この第1工程の微粉末と水とを混合してパルプ濃度が10〜20質量%となるようにスラリーを作製する第2工程と、この第2工程で作製したスラリーに酸を添加して上記スラリーをpH2〜4の範囲に調整する第3工程と、この第3工程でpH調整したスラリーに濃度1.0〜2.2×10-4mol/リットルの捕収剤を添加する第4工程と、この第4工程の捕収剤を添加したスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させる第5工程と、この第5工程で沈殿させた金属微粒子をろ過して沈殿物を得る第6工程と、この第6工程で得られた沈殿物を硝酸で処理してSm,Sr,Co及びNiを含む金属を浸出させる第7工程と、この第7工程の処理液から浮遊固形分を除去する第8工程と、この第8工程で浮遊固形分が除去された処理液を固液分離することによりLa,Sr,Ga,Mg及びCoを含む浸出残渣を得る第9工程と、この第9工程で得られた浸出残渣を洗浄し乾燥してLa,Sr,Ga,Mg及びCoを主成分とする固形物を得る第10工程と、この第10工程で得られた固形物を微粉末に粉砕する第11工程とを含むことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, an element of La, Sr, Ga, Mg and Co is provided between an air electrode layer containing elements of Sm, Sr and Co and a fuel electrode layer containing elements of Ni, Ce and Sm. In the method of recovering a metal from a used solid oxide fuel cell having a laminated structure in which a solid electrolyte layer containing is disposed, the used power generation cell is pulverized and has a maximum peak at a particle size of 70 to 150 μm A first step for producing a fine powder having a particle size distribution, a second step for producing a slurry so that the pulp concentration is 10 to 20% by mass by mixing the fine powder of the first step and water, and this A third step in which acid is added to the slurry prepared in the second step to adjust the slurry to a pH in the range of 2 to 4, and a concentration of 1.0 to 2.2 × 10 − in the slurry adjusted in pH in the third step. the addition of ToOsamuzai of 4 mol / liter 4 steps, a fifth step in which the slurry added with the collecting agent in the fourth step is foamed to attach the metal fine particles to the foam and the remaining metal fine particles are precipitated, and the metal precipitated in the fifth step A sixth step of obtaining a precipitate by filtering the fine particles, a seventh step of treating the precipitate obtained in the sixth step with nitric acid and leaching a metal containing Sm, Sr, Co and Ni; Eighth step of removing suspended solids from the treatment liquid of the seven steps, and leaching containing La, Sr, Ga, Mg and Co by solid-liquid separation of the treatment liquid from which the suspended solids were removed in the eighth step A ninth step for obtaining a residue; a tenth step for obtaining a solid material mainly composed of La, Sr, Ga, Mg and Co by washing and drying the leaching residue obtained in the ninth step; An eleventh step of pulverizing the solid material obtained in the step into a fine powder; It is characterized by including.
本発明の第1の観点の方法では、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルを、粒径70〜150μmで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕し、この微粉末と水とを混合して作製されたスラリーに酸を加えた後に捕収剤を添加し、このスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させ、この沈殿させた金属微粒子をろ過して得られた沈殿物を硝酸で処理して所定の金属を浸出させ、この処理液から固体酸化物層にとって不純物となる浮遊固形分を除去し更に固液分離して所定の金属を含む浸出残渣を得た後に、この浸出残渣を洗浄し乾燥して得られた所定の金属を主成分とする固形物を微粉末に粉砕したので、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルから固体電解質層を構成する金属を高い純度で回収することができる。 In the method according to the first aspect of the present invention, a power generation cell of a used solid oxide fuel cell is pulverized into a fine powder having a particle size distribution having a maximum particle size of 70 to 150 μm, and the fine powder and water After adding an acid to the slurry prepared by mixing and collecting a collector, the slurry is foamed to attach the metal fine particles to the foam, and the remaining metal fine particles are precipitated, and the precipitated metal Precipitates obtained by filtering the fine particles are treated with nitric acid to leach predetermined metals, and floating solids that become impurities for the solid oxide layer are removed from the treatment liquid, and solid-liquid separation is performed to separate the predetermined metals. After the leaching residue containing slag was obtained, the leaching residue was washed and dried, and the solid material containing a predetermined metal as a main component was pulverized into fine powder. Gold constituting the solid electrolyte layer from the cell It can be recovered in a high purity.
次に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。固体酸化物形燃料電池は、一般に、空気極層と燃料極層の間に固体電解質層が配された積層構造を有する発電セルと、この発電セルの空気極層の外側に積層させた空気極集電体と、発電セルの燃料極の外側に積層させた燃料極集電体と、空気極集電体の外側に積層された空気極集電体側セパレータと、燃料極集電体の外側に積層された燃料極側セパレータとを備える。 Next, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. A solid oxide fuel cell generally includes a power generation cell having a laminated structure in which a solid electrolyte layer is disposed between an air electrode layer and a fuel electrode layer, and an air electrode laminated outside the air electrode layer of the power generation cell. A current collector, a fuel electrode current collector laminated outside the fuel electrode of the power generation cell, an air electrode current collector side separator laminated outside the air electrode current collector, and an outside of the fuel electrode current collector And a stacked fuel electrode side separator.
発電セルの固体電解質層に使用される材料は、酸化物イオン伝導体であり、例えば、一般式:La1-XSrXGa1-Y-ZMgYAZO3(式中、AはCo,Fe,Ni及びCuからなる群より選ばれた1種又は2種以上の元素、X=0.05〜0.3、Y=0〜0.29、Z=0.01〜0.3、Y+Z=0.025〜0.3)で表されるランタンガレート系酸化物イオン伝導体などが使用される。また発電セルの燃料極層は、例えば、一般式:Ce1-mBmO2(式中、BはSm,La,Gd,Y及びCaからなる群より選ばれた1種又は2種以上の元素、mは0<m≦0.4)で表されるB(但し、BはSm,La,Gd,Y及びCaからなる群より選ばれた1種又は2種以上の元素を示す。以下、同じ)ドープされたセリア粒とニッケル粒とで構成された多孔質焼結体からなることが知られている。更に空気極は、(Sm,Sr)CoO3や、(La,Sr)MnO3などのセラミックスで構成されている。 The material used for the solid electrolyte layer of the power generation cell is an oxide ion conductor, for example, a general formula: La 1-X Sr X Ga 1-YZ Mg Y AZ 3 (where A is Co, One or more elements selected from the group consisting of Fe, Ni and Cu, X = 0.05 to 0.3, Y = 0 to 0.29, Z = 0.01 to 0.3, Y + Z = 0.025 to 0.3) is used. The fuel electrode layer of the power generation cell is, for example, a general formula: Ce 1-m B m O 2 (wherein B is one or more selected from the group consisting of Sm, La, Gd, Y and Ca) Wherein m is 0 <m ≦ 0.4) B (where B represents one or more elements selected from the group consisting of Sm, La, Gd, Y and Ca). The same applies hereinafter). It is known that the porous sintered body is composed of doped ceria grains and nickel grains. Furthermore, the air electrode is made of ceramics such as (Sm, Sr) CoO 3 and (La, Sr) MnO 3 .
本発明は、Sm,Sr及びCoの元素を含む空気極層と、Ni,Ce及びSmの元素を含む燃料極層との間に、La,Sr,Ga,Mg及びCoの元素を含む固体電解質層が配された積層構造を有する使用済み固体酸化物形燃料電池の発電セルから金属を回収する方法である。具体的には、例えば、空気極層が(Sm0.5Sr0.5)CoO3のセラミックスにより構成され、燃料極層がCe0.8Sm0.2O2とニッケル粒とで構成された多孔質焼結体により構成され、固体電解質層がLa0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.15Co0.05O3のランタンガレート系酸化物イオン伝導体により構成された発電セルなどから金属を回収する方法である。 The present invention relates to a solid electrolyte containing La, Sr, Ga, Mg and Co elements between an air electrode layer containing Sm, Sr and Co elements and a fuel electrode layer containing Ni, Ce and Sm elements. This is a method for recovering a metal from a power generation cell of a used solid oxide fuel cell having a laminated structure in which layers are arranged. Specifically, for example, the air electrode layer is composed of (Sm 0.5 Sr 0.5 ) CoO 3 ceramics, and the fuel electrode layer is composed of a porous sintered body composed of Ce 0.8 Sm 0.2 O 2 and nickel particles. In this method, the solid electrolyte layer recovers metal from a power generation cell or the like in which the lanthanum gallate oxide ion conductor of La 0.8 Sr 0.2 Ga 0.8 Mg 0.15 Co 0.05 O 3 is used.
本発明の実施の形態では、図1に示すように、次の第1工程1〜第11工程11を経ることにより、上記使用済みの発電セルのうち固体電解質層を構成する金属(固体電解質層の原料となる金属)を高い純度で回収することができる。第1工程1では、使用済み固体酸化物形燃料電池の発電セルを粉砕し、粒径が10〜200μm、好ましくは40〜70μmの範囲内であって、しかも粒径70〜150μm、好ましくは100〜130μmで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末を作製する。粉砕には衝撃作用による粉砕能力に優れ、摩砕作用により単体分離性が向上し、細かく粉砕し過ぎない等の理由から、複数の金属球を用いた振動ボールミルではなく、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルにて粉砕することが好適である。また粉砕後の微粉末の平均粒径を10〜200μmの範囲内に限定したのは、下限値未満では後述の第5工程5における浮遊選鉱の速度が遅くなり効率が低下してしまい、上限値を越えると粒子が重くなり過ぎ、第5工程5で浮遊すべき金属微粒子の浮揚が困難になるからである。更に粉砕後の微粉末の粒度分布において最大ピークとなる粒径を70〜150μmの範囲内に限定したのは、下限値未満では浮遊選鉱の速度が遅くなり、捕収剤の消費量が増加したり、ろ過性が悪化するなどの不具合があり、上限値を越えると粒子が重くなり過ぎ、第5工程5で浮遊すべき金属微粒子の浮揚が困難になるからである。なお、微粉末の平均粒径及び粒度分布は、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社製のFRA9220)を用いて測定した。また、微粉末の平均粒径としては、上記分析計で測定されたメディアン径を用いた。更に、微粉末の最大ピークとなる粒度分布の粒径としては、上記分析計で測定されたモード径(最頻粒子径)を用いた。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the metal (solid electrolyte layer) constituting the solid electrolyte layer in the used power generation cells through the following first step 11 to eleventh step 11. Metal) can be recovered with high purity. In the first step 1, the power generation cell of the used solid oxide fuel cell is pulverized to have a particle size of 10 to 200 μm, preferably 40 to 70 μm, and a particle size of 70 to 150 μm, preferably 100. A fine powder having a particle size distribution with a maximum peak at ˜130 μm is prepared. For pulverization, use of tungsten carbide cells, etc., instead of a vibrating ball mill using multiple metal balls, because of excellent grinding ability by impact action, improved single unit separation by grinding action, and fine grinding. It is preferable to pulverize with a vibration type disk mill. In addition, the average particle size of the fine powder after pulverization is limited to the range of 10 to 200 μm. If the average particle size is less than the lower limit, the flotation rate in the
第2工程2では、第1工程1で粉砕した微粉末と水とを混合し、パルプ濃度が10〜20質量%の範囲内、好ましくは12.5質量%となるようにスラリーを作製する。パルプ濃度を10〜20質量%の範囲内に限定したのは、下限値未満では回収率が低下し、上限値を越えると電解質品位が低下するからである。
In the
第3工程3では、第2工程2で作製したスラリーに酸を添加して、スラリーをpH2〜4の範囲内、好ましくはpH3に調整する。スラリーのpHを2〜4の範囲内に限定したのは、スラリーのpHが上記範囲から外れると、電解質品位が低下するからである。またpH調整に使用する酸は、緩衝作用によりpH調整が容易であるという理由から、酒石酸、クエン酸などのカルボン酸を使用することが好ましく、また粒子表面を清浄に保つという理由から、硝酸や硫酸などを使用することが好ましい。
In the third step 3, an acid is added to the slurry prepared in the
第4工程4では、第3工程3でpH調整したスラリーに濃度1.0〜2.2×10-4mol/リットル、好ましくは1.2〜2.0mol/リットルの捕収剤を添加する。捕収剤の濃度を1.0〜2.2×10-4mol/リットルの範囲内に限定したのは、下限値未満では電解質品位が低下し、上限値を越えると回収率が低下するからである。捕収剤には、空気極層と燃料極層に対する捕収効果が認められるという理由により、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルスルホン酸ナトリウム又はオレイン酸ナトリウムなどが好ましい。 In the fourth step 4, a collector having a concentration of 1.0 to 2.2 × 10 −4 mol / liter, preferably 1.2 to 2.0 mol / liter, is added to the slurry whose pH has been adjusted in the third step 3. . The reason why the concentration of the collecting agent is limited to the range of 1.0 to 2.2 × 10 −4 mol / liter is that the electrolyte quality decreases when the concentration is less than the lower limit, and the recovery rate decreases when the upper limit is exceeded. It is. As the collection agent, sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium dodecylsulfonate, sodium oleate, or the like is preferable because the collection effect on the air electrode layer and the fuel electrode layer is recognized.
第5工程5では、第4工程4で捕収剤を添加したスラリーに、必要に応じ起泡剤として少量のメチルイソブチルカービノールやパイン油を添加し、浮遊選鉱法により、浮遊する金属微粒子と、沈殿する金属微粒子とに分離する。浮遊選鉱は、その選別原理により多油浮選法、水面浮選法、及び泡沫浮選法の3者に分類されるが、本発明では、これらのうちの泡沫浮遊選鉱法により選鉱を行う。泡沫浮遊選鉱法とは、微粉末原鉱と水の混合物に、少量の起泡剤、捕収剤などを加えて、機械的に気泡を導入し、その気泡に特定の鉱物微粒子を付着させ、空気の浮力で表面に鉱物微粒子を浮揚させて選鉱する方法である。本発明の第5工程5では、この泡沫浮遊選鉱法により、気泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子と、気泡に付着せずに沈降して沈殿する金属微粒子とに分離する。気泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子は、主に空気極層に含まれるSm、Sr及びCoを含む金属微粒子と、燃料極層に含まれるNi、Ce及びCoを含む金属微粒子である。一方、気泡に付着せずに沈降して沈殿する金属微粒子は、主に固体電解質層に含まれるLa、Sr、Ga、Mg及びCoを含む金属微粒子である。このように、主に固体電解質層の金属微粒子が沈殿する技術的理由は、空気極層、燃料極層に比べて捕収剤による疎水性被膜形成の作用が小さいためであると推察される。
In the
第6工程6では、第5工程5で沈殿させた金属微粒子をろ過し、この金属微粒子の沈殿物を得る。
In the sixth step 6, the metal fine particles precipitated in the
第7工程7では、第6工程6で得られた金属微粒子の沈殿物を、濃度0.8〜4mol/リットル、好ましくは1.5〜2mol/リットルの硝酸で処理して、Sm,Sr,Co及びNiを含む金属を浸出させる。第6工程6でろ過して得られた金属微粒子の沈殿物は、この第7工程7を経ることにより、第5工程5の浮遊選鉱で分別しきれなかったSm,Sr,Co及びNiを除去できるため、高い電解質品位で固体電解質層の金属を回収できる。硝酸の濃度を0.8〜4mol/リットルの範囲内に限定したのは、下限値未満では空気極層や燃料極層の一部が浸出し難く、上限値を越えると燃料極層に含まれるNiが酸化被膜を形成して浸出し難くなるからである。また、硝酸で処理する際の温度は、10〜40℃、好ましくは15〜30℃に設定される。硝酸で処理する際の温度が10〜40℃の範囲内であれば、空気極層、燃料極層を選択的に浸出させる点において好適であり、下限値未満では浸出速度が低下し、上限値を越えると固体電解質層が浸出してしまい、好ましくない。更に、第6工程で得られた金属微粒子の沈殿物を硝酸で処理すると、浮揚して浮遊する僅かな固形分が発生する。この浮遊固形分が発生するのは次の理由によるものと考えられる。第6工程で得られた金属微粒子の沈殿物を硝酸で処理すると、多孔質の燃料極層を構成する成分のうちニッケル粒は溶けるけれども、Ce0.8Sm0.2O2はあまり溶けない。また燃料極層中のニッケル粒は固体電解質とCe0.8Sm0.2O2との接着剤の役割を果たしている。このニッケル粒が溶け出すと、Ce0.8Sm0.2O2を多く含む固形分が気泡を取込んだ状態で浮揚し、浮遊固形分となる。このCe0.8Sm0.2O2を多く含む固形分は固体電解質層にとって不純物であるため、Ce0.8Sm0.2O2を多く含む固形分を除去することは、固体電解質層を構成する金属を高い純度で回収するためには好ましい。
In the
第8工程8では、第7工程7の処理液から固体電解質層にとって不純物となる浮遊固形分を除去する。この浮遊固形分を除去する方法としては、網やヘラを用いて浮遊固形分をすくい取る方法や、処理液を浮遊固形分とともにオーバーフローさせる方法などが挙げられる。この浮遊固形分は、固体電解質層にとっては不純物であるけれども、空気極層や燃料極層等の他の部材の原料として活用できる。
In the eighth step 8, floating solids that are impurities for the solid electrolyte layer are removed from the treatment liquid in the
第9工程9では、第8工程8の浮遊固形分が除去された処理液を、例えば、ろ過のような方法で固液分離することにより、La,Sr,Ga,Mg及びCoを含む浸出残渣を得る。 In the ninth step 9, the leaching residue containing La, Sr, Ga, Mg and Co is obtained by solid-liquid separation of the treatment liquid from which the suspended solids in the eighth step 8 are removed, for example, by a method such as filtration. Get.
第10工程10では、第9工程9で得られた浸出残渣を洗浄した後、乾燥させて、La,Sr,Ga,Mg及びCoを主成分とする固形物を得る。洗浄及び乾燥は、特に限定されるものではないが、水、エタノール又はイソプロパノールで洗浄することが好ましく、乾燥は熱風乾燥にて、120〜150℃の温度で乾燥することが好ましい。
In the
第11工程11では、第10工程10で得られた固形物を、平均粒径が0.5〜10μmの範囲内、好ましくは1.3μmである微粉末に粉砕する。平均粒径が0.5〜10μmの範囲内にある微粉末は、固体電解質の緻密体を作製する点において好適だからである。また粉砕には、粒径分布の狭い粒子が安定して得られ、過度の粉砕を防いで粒度調整が容易である等の理由から、複数のセラミック球を用いた回転ボールミルにて粉砕することが好適である。
In the eleventh step 11, the solid matter obtained in the
以上、本発明の実施の形態における第1工程1〜第11工程11を経ることにより、特に第1工程1において粒径70〜150μm、好ましくは100〜130μmで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕し、第8工程8において処理液から固体電解質層にとって不純物となる浮遊固形分を除去することにより、使用済みの固体酸化物形燃料電池の発電セルから、固体電解質層を構成する金属、即ち固体電解質層の原料となる金属を高い純度で回収することができる。 As described above, through the first step 11 to the eleventh step 11 in the embodiment of the present invention, in particular, the first step 1 has a particle size distribution that has a maximum particle size of 70 to 150 μm, preferably 100 to 130 μm. The metal constituting the solid electrolyte layer from the power generation cell of the used solid oxide fuel cell by pulverizing into powder and removing floating solids that become impurities for the solid electrolyte layer from the treatment liquid in the eighth step 8 That is, the metal used as the raw material of the solid electrolyte layer can be recovered with high purity.
なお、以下の第12工程12〜第28工程28を経ることにより、第5工程5で浮遊した金属微粒子から、使用済みの発電セルの電解質層に含まれる金属を回収できる。第12工程12では、上記第5工程15で浮遊選鉱法により泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子を、濃度0.8〜4mol/リットルの硝酸で処理して、Sm,Sr,Co及びNiを含む金属を浸出させる。この泡に付着して浮揚し浮遊する金属微粒子は、主に燃料極層及び空気極層の原料である金属が含まれるけれども、第5工程5で沈殿しきれなかった固体電解質層の原料である金属も多く含まれるため、固体電解質層の原料である金属も回収できる。また硝酸で処理する際の温度は10〜40℃、好ましくは15〜25℃である。
In addition, by passing through the following 12th process 12-28th process 28, the metal contained in the electrolyte layer of a used power generation cell can be collect | recovered from the metal microparticles | floating suspended in the
第13工程13では、第12工程12の処理液を、例えば、ろ過のような方法で固液分離することによりLa,Sr,Ga,Mg,Co及びCeを含む浸出残渣を得る。第14工程14では、第13工程13で得られた浸出残渣を濃度5〜12mol/リットルの塩酸で浸出処理してLa,Sr,Ga,Mg及びCoを含む金属を浸出させる。また塩酸で処理する際の温度は60〜80℃に設定される。第15工程15では、第14工程14の処理液をろ過することによりLa,Sr,Ga,Mg及びCoを主として含有するろ液を得る。
In the
第16工程16では、第15工程15で得られたろ液にアルカリを加えた後、炭酸塩を加えて沈殿を析出させる。アルカリとしては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムが挙げられる。炭酸塩としては、炭酸ナトリウムや炭酸カリウムが挙げられる。アルカリを加えた後のpHとしては8〜12が好ましい。第17工程17では、第16工程16で生成した沈殿を、例えば、ろ過のような固液分離を行った後、洗浄してLa,Sr,Ga及びMgの酸化物と、Srの炭酸塩を得る。第18工程18では、第17工程17で得られた酸化物と炭酸塩を焼成し、ランタンガレート系酸化物とした後、平均粒径が0.5〜10μmの範囲内、好ましくは1.3μmである微粉末に粉砕する。
In the
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。 Next, examples of the present invention will be described in detail together with comparative examples.
<実施例1>
図1に示すように、先ず使用済みの発電セルを、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルで、平均粒径が47μmである微粉末であって、しかも粒径105μmで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕した後(第1工程1)、蒸留水700ミリリットルに、この微粉末100gを入れ、パルプ濃度が12.5質量%になるようにスラリーを作製した(第2工程2)。このスラリーに酒石酸を添加してpHを3に調整し(第3工程3)、捕収剤の濃度が1.85×10-4mol/リットルとなるように、捕収剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを所定量添加した(第4工程4)。次いでこのスラリーを浮選機(太田機械製作所製:ファーレンワルド浮選試験機)にて起泡させることにより、泡に付着させて浮揚し浮遊する金属微粒子と、沈降して沈殿する金属微粒子とに分離した(浮遊選鉱法:第5工程5)。このときの撹拌機の回転速度を1300〜1400rpmとし、エアの送量を400〜600ミリリットル/分とした。次に沈殿させた金属微粒子をろ過により回収した後(第6工程6)、この沈殿物を濃度2mol/リットルの硝酸600ミリリットルに入れて、室温で2時間浸出処理を行った(第7工程7)。この浸出処理で処理液に発生した浮遊固形分をヘラで取り除いた後(第8工程8)、処理液を固液分離して浸出残渣を得た(第9工程9)。更にこの浸出残渣を水で洗浄し乾燥させた後に(第10工程10)、回転ボールミルで粉砕して平均粒径1.3μmの固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た(第11工程11)。
<Example 1>
As shown in FIG. 1, first, a used power generation cell is a vibration type disk mill using a tungsten carbide cell or the like, and is a fine powder having an average particle size of 47 μm and has a maximum peak at a particle size of 105 μm. After being pulverized into fine powder having a particle size distribution (first step 1), 100 g of this fine powder was put into 700 ml of distilled water, and a slurry was prepared so that the pulp concentration would be 12.5% by mass (second step). 2). Tartaric acid is added to this slurry to adjust the pH to 3 (third step 3), and dodecylbenzenesulfonic acid as a collecting agent so that the concentration of the collecting agent is 1.85 × 10 −4 mol / liter. A predetermined amount of sodium was added (fourth step 4). Next, the slurry is foamed with a flotation machine (manufactured by Ota Machinery Co., Ltd .: Fahrenwald flotation tester), and thereby the fine metal particles that float and float on the foam and the fine metal particles that settle and settle. Separated (flotation method: fifth step 5). The rotational speed of the stirrer at this time was 1300 to 1400 rpm, and the air feed rate was 400 to 600 ml / min. Next, the precipitated fine metal particles were collected by filtration (sixth step 6), and the precipitate was put into 600 ml of nitric acid having a concentration of 2 mol / liter, and leaching treatment was performed for 2 hours at room temperature (seventh step 7). ). After removing the floating solids generated in the treatment liquid by this leaching treatment with a spatula (eighth step 8), the treatment liquid was subjected to solid-liquid separation to obtain a leaching residue (9th step 9). Further, this leaching residue was washed with water and dried (10th step 10), and then pulverized with a rotating ball mill to obtain a fine powder which becomes a metal constituting the solid electrolyte layer having an average particle size of 1.3 μm (11th step). Step 11).
<比較例1>
第1工程において、使用済みの発電セルを、タングステンカーバイドセルなどを用いた振動型ディスクミルで、平均粒径が37μmである微粉末であって、しかも粒径60μmで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末に粉砕したこと以外は、実施例1と同様の方法により固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た。
<Comparative Example 1>
In the first step, the used power generation cell is a vibration type disk mill using a tungsten carbide cell or the like, and is a fine powder having an average particle size of 37 μm, and further has a particle size distribution having a maximum peak at a particle size of 60 μm. The fine powder used as the metal which comprises a solid electrolyte layer was obtained by the method similar to Example 1 except having grind | pulverized to the fine powder which has.
<比較例2>
浸出処理で処理液に発生した浮遊固形分をヘラで取り除くという第8工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様の方法により固体電解質層を構成する金属となる微粉末を得た。
<Comparative example 2>
A fine powder serving as a metal constituting the solid electrolyte layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the eighth step of removing floating solids generated in the treatment liquid by the spatula with a spatula was not performed.
<比較試験1及び評価>
実施例1と比較例1及び2の第1工程で作製された微粉末の平均粒径及び粒度分布を、マイクロトラック粒度分析計(日機装株式会社製のFRA9220)を用いて測定した。その結果を表1及び図2に示す。
<Comparative test 1 and evaluation>
The average particle size and particle size distribution of the fine powders produced in the first step of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a Microtrac particle size analyzer (FRA 9220 manufactured by Nikkiso Co., Ltd.). The results are shown in Table 1 and FIG.
また、実施例1と比較例1及び2で得られた微粉末0.2gを王水で溶解した後、蒸発・乾固し、希塩酸で再溶解して不溶分を除去し、更にICP分析装置(ジャーレルアッシュ社製:ICAP−88)で電解質品位を測定した。その結果を、第8工程(浮遊固形分の除去)の有無とともに、表1に示す。 In addition, 0.2 g of the fine powder obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 was dissolved in aqua regia, evaporated and dried, then redissolved with dilute hydrochloric acid to remove insolubles, and further an ICP analyzer The electrolyte quality was measured by (Jarrel Ash Co., Ltd .: ICAP-88). The results are shown in Table 1 together with the presence or absence of the eighth step (removal of suspended solids).
Claims (1)
前記発電セルを粉砕して粒径70〜150μmで最大ピークとなる粒度分布を有する微粉末を作製する第1工程と、
前記第1工程の微粉末と水とを混合してパルプ濃度が10〜20質量%となるようにスラリーを作製する第2工程と、
前記第2工程で作製したスラリーに酸を添加して前記スラリーをpH2〜4の範囲に調整する第3工程と、
前記第3工程でpH調整したスラリーに濃度1.0〜2.2×10-4mol/リットルの捕収剤を添加する第4工程と、
前記第4工程の捕収剤を添加したスラリーを起泡させて金属微粒子を泡に付着させるとともに残りの金属微粒子を沈殿させる第5工程と、
前記第5工程で沈殿させた金属微粒子をろ過して沈殿物を得る第6工程と、
前記第6工程で得られた沈殿物を硝酸で処理してSm,Sr,Co及びNiを含む金属を浸出させる第7工程と、
前記第7工程の処理液から浮遊固形分を除去する第8工程と、
前記第8工程で浮遊固形分が除去された処理液を固液分離することによりLa,Sr,Ga,Mg及びCoを含む浸出残渣を得る第9工程と、
前記第9工程で得られた浸出残渣を洗浄し乾燥してLa,Sr,Ga,Mg及びCoを主成分とする固形物を得る第10工程と、
前記第10工程で得られた固形物を微粉末に粉砕する第11工程と
を含むことを特徴とする金属の回収方法。 A solid electrolyte layer containing La, Sr, Ga, Mg, and Co elements was disposed between the air electrode layer containing Sm, Sr, and Co elements and the fuel electrode layer containing Ni, Ce, and Sm elements. In a method for recovering a metal from a spent solid oxide fuel cell having a laminated structure,
A first step of pulverizing the power generation cell to produce a fine powder having a particle size distribution with a maximum particle size of 70 to 150 μm;
A second step of mixing the fine powder of the first step and water to produce a slurry such that the pulp concentration is 10 to 20% by mass;
A third step of adding an acid to the slurry prepared in the second step to adjust the slurry to a pH in the range of 2-4;
A fourth step of adding a collection agent having a concentration of 1.0 to 2.2 × 10 −4 mol / liter to the slurry adjusted in pH in the third step;
A fifth step of causing the slurry to which the collection agent of the fourth step has been added to foam to attach the metal fine particles to the foam and to precipitate the remaining metal fine particles;
A sixth step of obtaining a precipitate by filtering the metal fine particles precipitated in the fifth step;
A seventh step of treating the precipitate obtained in the sixth step with nitric acid to leach out a metal containing Sm, Sr, Co and Ni;
An eighth step of removing suspended solids from the treatment liquid of the seventh step;
A ninth step of obtaining a leaching residue containing La, Sr, Ga, Mg and Co by solid-liquid separation of the treatment liquid from which the suspended solids have been removed in the eighth step;
A tenth step in which the leaching residue obtained in the ninth step is washed and dried to obtain a solid containing La, Sr, Ga, Mg and Co as main components;
An eleventh step of pulverizing the solid material obtained in the tenth step into a fine powder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011041338A JP5660931B2 (en) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011041338A JP5660931B2 (en) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012178304A JP2012178304A (en) | 2012-09-13 |
JP5660931B2 true JP5660931B2 (en) | 2015-01-28 |
Family
ID=46980022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011041338A Active JP5660931B2 (en) | 2011-02-28 | 2011-02-28 | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5660931B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6423254B2 (en) * | 2014-11-19 | 2018-11-14 | Jx金属株式会社 | Separation and recovery of yttrium and nickel from solid oxide fuel cell scrap |
JP6423300B2 (en) * | 2015-03-27 | 2018-11-14 | Jx金属株式会社 | Separation and recovery of yttrium and nickel from solid oxide fuel cell scrap |
US10651479B2 (en) * | 2018-02-05 | 2020-05-12 | Bloom Energy Corporation | Method of recovering metal compounds from solid oxide fuel cell scrap |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2650697B2 (en) * | 1987-12-25 | 1997-09-03 | 日本重化学工業株式会社 | Production method of high purity metallic chromium |
JPH0483828A (en) * | 1990-07-26 | 1992-03-17 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | Method for recovering silver |
JPH11319634A (en) * | 1998-05-14 | 1999-11-24 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | Recovering method of valuable metal from cobalt enriched crust |
JP5311811B2 (en) * | 2007-12-17 | 2013-10-09 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells |
JP5311812B2 (en) * | 2007-12-17 | 2013-10-09 | 三菱マテリアル株式会社 | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells |
-
2011
- 2011-02-28 JP JP2011041338A patent/JP5660931B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012178304A (en) | 2012-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5311811B2 (en) | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells | |
CN107815550B (en) | Method for producing battery-grade manganese sulfate and zinc sulfate from waste zinc-manganese batteries | |
JP4865745B2 (en) | Method for recovering valuable metals from lithium batteries containing Co, Ni, Mn | |
JP4737395B2 (en) | Method for treating fine powder containing calcium component and lead component | |
WO2022142067A1 (en) | Wet separation process for waste lithium batteries and use thereof | |
JP2008231522A (en) | Method for recovering precious metal from battery slag containing cobalt, nickel and manganese | |
JP2017115179A (en) | Recovery method of valuable substance | |
JP2007276055A (en) | Method for regenerating cerium-based abrasive | |
CN113517484B (en) | Method for treating waste lithium cobalt oxide battery and product thereof | |
TW200827305A (en) | The recycling method of silicon sludge after slicing | |
JP5660931B2 (en) | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells | |
CN100436612C (en) | Tech. of recovering old silver platinum noble metals from antimony-smelting waste slag | |
CN103050745A (en) | Pretreatment method for lead plaster of waste lead-acid accumulators | |
JP5257501B2 (en) | Ore slurry manufacturing method and metal smelting method | |
JP2003272720A (en) | Recovery method for lithium cobaltate | |
JP5311812B2 (en) | Method for recovering metal from spent solid oxide fuel cells | |
KR101054840B1 (en) | Method for preparing tin oxide powder recycled indium tin oxide waste scrap | |
KR101058567B1 (en) | Rare Earth Extraction Method in Monazite | |
CN111252761A (en) | Purification method of graphite negative electrode material | |
JP4608773B2 (en) | Method of recovering valuable metals from used nickel metal hydride secondary batteries | |
JP5765459B2 (en) | Nickel recovery loss reduction method, nickel oxide ore hydrometallurgy method, and sulfurization treatment system | |
CN106282572A (en) | A kind of method of comprehensive utilization of the complex multi-metal materials such as cupric zinc | |
JPH11319634A (en) | Recovering method of valuable metal from cobalt enriched crust | |
JP2022114298A (en) | Method for recovering silver | |
CN110699550A (en) | Device and method for preparing lead oxide by using waste lead slag of cast strip and/or cast plate of storage battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140210 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20141031 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141104 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141202 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5660931 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |