JP7413847B2 - 廃電池からの有価金属回収方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る有価金属の回収方法は、廃電池から有価金属を回収する方法である。一般的に、廃電池から有価金属を回収するにあたっては、乾式処理に加えて湿式処理を行う場合があるが、本実施の形態に係る有価金属回収方法は、主として乾式処理に関わる。
<2-1.第1の実施形態>
図1は、本実施の形態に係る有価金属回収方法の流れの一例を示す工程図である。この有価金属回収方法は、廃電池を焙焼する焙焼工程S11と、焙焼物を破砕する破砕工程S12と、破砕物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分する磁選工程S13と、磁選された非着磁物に対して篩別処理を施して篩上物となる塊状物と篩下物となる粉末とに分離する篩別工程S14と、を有する。ここで、ニッケルやコバルト等の有価金属は、正極活物質に含まれる金属であり、これらの工程を経て鉄等の不純物と分離された状態で粉末状で回収されることになる。したがって、有価金属は篩下物に多く分配される。
焙焼工程S11は、廃電池に含有される電解液成分であるフッ素成分等を取り除いて無害化し、また、次工程での破砕を容易とすることを主な目的とする。
破砕工程S12では、焙焼工程S11にて廃電池を焙焼して得られた焙焼物を、破砕し、細かく分離する。
磁選工程S13では、破砕工程S12にて焙焼物を破砕して得られた破砕物に対して磁選処理を施すことによって着磁物と非着磁物とに区分する。磁選工程S13での処理は、廃電池に含まれる不純物である、鉄を主とする金属を着磁物として分離除去することである。
篩別工程S14では、磁選工程S13にて磁選され区分された非着磁物を、所定の目開きの篩(篩機)を用いて篩上物と篩下物とに篩別けして分離する。特に廃電池の場合、有価金属を多く含む正極活物質は破砕によって粉状化し、篩下に分配される。そのため、篩別けにより篩下物と篩上物とに分離することで、有価金属を効率的に回収できる。
次に、酸化焙焼工程S15では、篩別工程S14で得られた篩下物を酸化雰囲気下で焙焼する。酸化焙焼工程S15での焙焼処理により、篩下物に含まれる炭素成分(カーボン)を酸化して除去することができる。具体的に、得られる酸化焙焼物中の炭素の含有量をほぼ0質量%とする。
還元熔融工程S16では、酸化焙焼工程S15での焙焼処理により得られた酸化焙焼物を還元熔融することにより、不純物を含むスラグと、有価金属を含有する合金(メタル)とを得る。還元熔融工程S16では、酸化焙焼処理にて酸化させて得られた、不純物元素の酸化物はそのままで、その酸化焙焼処理で酸化してしまった有価金属の酸化物については還元及び熔融させることにより、不純物と分離して還元物を一体化した合金を得ることができる。なお、熔融物として得られる合金を「熔融合金」ともいう。
図4は、他の実施形態に係る有価金属回収方法の流れの一例を示す工程図である。この有価金属回収方法は、廃電池を焙焼する焙焼工程S21と、焙焼物を破砕する破砕工程S22と、破砕物に対して篩別処理を施して篩上物となる塊状物と篩下物となる粉末とに分離する篩別工程S23と、篩下物に対して磁選処理を施して着磁物と非着磁物とに区分する磁選工程S24と、を有する。
(焙焼工程)
廃電池として、外形が角形をした車載用のリチウムイオン電池の使用済み品を用意した。この廃電池を大気雰囲気下で920℃の温度で6時間かけて焙焼した。
次に、破砕工程では、破砕機としてチェーンミルを用いて、焙焼工程から得られた焙焼物を1バッチ10kgとして破砕した。このような破砕により得られた破砕物を回収し、そのまま次工程の磁選工程に供した。
次に、磁選工程では、磁選機として吊下げ磁選機を用い、ベルトコンベアにて搬送供給される破砕物に対して磁選処理を行った。このとき、ベルトコンベアの所定の位置(吊下げ式磁選機よりも上流側)の上部空間に邪魔板を吊下げて設置し、搬送される破砕物の高さ方向のサイズを調整し、サイズ調整された破砕物のみを磁選機に供給するようにした。調整したサイズ(試料の高さ)は、下記表1に示すとおりとした。また、1.0kg/分の搬送速度で破砕物を搬送し、磁選機に連続的に供給して磁選処理を施した。
次に、篩別工程では、磁選処理を経て得られた非着磁物(実施例1~7)、及び破砕物(比較例1)を秤量し、直径2.0mmの孔が多数開口した金属(ステンレス)板を篩に用いた篩機にかけ、篩下物と篩上物とに篩別けした。
下記表1に、実施例1~7及び比較例1での処理条件、篩別工程での篩別処理を経て回収された篩下物に含まれる鉄(Fe)の含有量の測定結果を示す。また、実施例1~7において磁選工程での磁選処理を経て回収された着磁物中の組成の結果も併せて示す。なお、ICP発光分光分析器を用いて各金属元素の含有量を測定した。
1A 着磁物
1B 非着磁物
1D 破砕物
1E 破砕物
11 ベルトコンベア
12 吊下げ式磁選機
13 (着磁物排出用)ベルトコンベア
20 磁石
30 邪魔板
Claims (4)
- 廃電池を焙焼する焙焼工程と、
焙焼物を破砕する破砕工程と、
破砕物に対して、鉄を含む不純物金属からなる着磁物と、少なくともコバルト及び/又はニッケルを含む有価金属からなる非着磁物とに区分し得る磁力で磁選処理を施す磁選工程と、
前記非着磁物を篩別けして篩上物と篩下物とに分離する篩別工程と、
を有し、
前記磁選工程では、
前記破砕工程で得られた前記破砕物を破砕物搬送用ベルトコンベアに載置して搬送し、該破砕物搬送用ベルトコンベアの上流側の上部空間に設置された邪魔板によって、該破砕物を高さ方向で一定のサイズ以下に調整し、
高さ方向のサイズが調整された破砕物に対して、前記破砕物搬送用ベルトコンベアの下流側の上部空間に、搬送される該破砕物とは接触しない高さに磁石が吊下げられて構成される吊下げ式磁選機を用いて、該破砕物に対して磁選処理を施し、
前記磁選処理により前記磁石に着磁した着磁物を、該磁石に巻き付くように取り付けられて構成され前記破砕物搬送用ベルトコンベアの搬送方向とは異なる方向が搬送方向となる着磁物搬送用ベルトコンベアを介して除去する、
廃電池からの有価金属回収方法。 - 前記篩下物を酸化焙焼する酸化焙焼工程と、
酸化焙焼物を還元熔融して、スラグと、有価金属を含有する合金とを得る還元熔融工程と、をさらに有する、
請求項1に記載の廃電池からの有価金属回収方法。 - 廃電池を焙焼する焙焼工程と、
焙焼物を破砕する破砕工程と、
破砕物を篩別けして篩上物と篩下物とに分離する篩別工程と、
前記篩下物に対して鉄を含む不純物金属からなる着磁物と、少なくともコバルト及び/又はニッケルを含む有価金属からなる非着磁物とに区分し得る磁力で磁選処理を施す磁選工程と、
を有し、
前記磁選工程では、
前記篩別工程で得られた前記篩下物を篩下物搬送用ベルトコンベアに載置して搬送し、該篩下物搬送用ベルトコンベアの上流側の上部空間に設置された邪魔板によって、該篩下物を高さ方向で一定のサイズ以下に調整し、
高さ方向のサイズが調整された篩下物に対して、前記篩下物搬送用ベルトコンベアの下流側の上部空間に、搬送される該篩下物とは接触しない高さに磁石が吊下げられて構成される吊下げ式磁選機を用いて、該篩下物に対して磁選処理を施し、
前記磁選処理により前記磁石に着磁した着磁物を、該磁石に巻き付くように取り付けられて構成され前記篩下物搬送用ベルトコンベアの搬送方向とは異なる方向が搬送方向となる着磁物搬送用ベルトコンベアを介して除去する、
廃電池からの有価金属回収方法。 - 前記非着磁物を酸化焙焼する酸化焙焼工程と、
酸化焙焼物を還元熔融して、スラグと、有価金属を含有する合金とを得る還元熔融工程と、をさらに有する、
請求項3に記載の廃電池からの有価金属回収方法。
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