从含铁溶液除去铁的方法和有用金属的回收方法技术

本发明专利技术的从含铁溶液除去铁的方法是从包含铁离子的含铁溶液中除去铁的方法，其中，将包含锰的锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中而得到含正极材料溶液，然后使上述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得到混合液，在该混合液中，使锰离子以二氧化锰的形式沉淀，并且使含铁溶液中所含的铁离子以固体形式沉淀。

Method of removing iron from an iron containing solution and a recovery method of useful metals

The removal of iron from iron containing solution method is the method of removing iron from iron, iron ion containing solution which will contain manganese cathode materials for lithium ion batteries is added to the acid solution obtained with cathode material solution, then the iron containing solution and positive solution mixture material get the mixture in the mixed liquid, the manganese ions to form manganese dioxide precipitation, and the iron ion of iron in solution to form solid precipitation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从含铁溶液除去铁的方法和有用金属的回收方法
本专利技术涉及从包含铁离子的含铁溶液除去铁的方法以及有用金属的回收方法，特别提及能够有效且容易地进行从含铁溶液除去铁、能够有助于处理效率的提高和成本的降低的技术。
技术介绍
例如，在出于对各种电池、半导体、电气电子部件等金属材料等用途中使用或废弃的金属进行再循环的目的而对其中可能含有的各种金属分别进行分离回收的工艺中，将使用过的金属进行粉碎，并利用使用酸等使其溶解的处理等多种处理得到包含铁离子的含铁溶液等含金属溶液。在从有时以金属离子形式包含多种金属的这种含金属溶液中以固体形式回收各金属离子时，为了使在含金属溶液中浸出的各金属分离而需要对含金属溶液依次实施与所分离的金属对应的多个阶段的溶剂萃取或中和等，再对各阶段中所得的各溶液实施反萃取、电解、碳酸化等处理等。作为这种金属的回收方法的一例，例如在从锂离子电池废料回收有用金属等的情况下，首先，将根据需要进行焙烧、破碎和筛分等各工序得到的粉状或粒状的锂离子电池废料进行酸浸出，使可能包含在该废料中的锂、镍、钴、锰、铁、铜、铝等溶解于酸性溶液中而得到浸出后液。接着，对该浸出后液实施溶剂萃取法，依次分离各金属元素。在此，首先回收铁和铝，接下来回收锰和铜，然后回收钴，之后回收镍，最后在水相中残留锂，由此可以回收各有用金属。
技术实现思路
专利技术要解决的课题如上述所示，为了从包含多种金属离子的含金属溶液中分离回收各金属，需要大量的处理。因此，若可以从含金属溶液中所含的多种金属离子中预先以固体形式除去特定的金属离子，则在之后的回收工序中可以简化或省略为了分离回收各金属而对含金属溶液实施的多种处理中已被除去的金属的回收所需的处理，因此从处理的效率和成本的观点出发是有效的。本专利技术是以解决这种问题为课题的专利技术，其目的在于提供能够从包含铁离子的含铁溶液中有效且容易地除去铁、有助于处理效率的提高和成本的降低的从含铁溶液除去铁的方法以及有用金属的回收方法。用于解决课题的手段专利技术人得到以下见解：在将锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中而使其浸出时，其所含的锰暂时溶解而成为锰离子，之后，该锰离子以二氧化锰的形式析出而沉淀。进而发现：将包含铁离子的含铁溶液与将锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中而得到的含正极材料溶液混合，从而促进上述二氧化锰的析出反应，并且铁离子成为固体而进入到残渣。而且认为：通过利用这种特性，可以从含铁溶液中有效且容易地除去铁。基于这种见解，本专利技术的从含铁溶液除去铁的方法是从包含铁离子的含铁溶液中除去铁的方法，其中，将包含锰的锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中而得到含正极材料溶液，然后使上述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得到混合液，在该混合液中，使锰离子以二氧化锰的形式沉淀，并且使含铁溶液中所含的铁离子以固体形式沉淀。该方法在含铁溶液中的铁离子的浓度为50mg/L～1g/L时尤为有效。在此，本专利技术的从含铁溶液除去铁的方法中，使上述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得的混合液的pH优选为1～2。并且，在此，使上述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得的混合液的ORP值优选为900mV以上。而且，本专利技术的从含铁溶液除去铁的方法中，优选在使上述包含锰的锂离子电池正极材料浸出时添加过氧化氢。本专利技术的从含铁溶液除去铁的方法中，优选在使上述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得的混合液中添加二氧化锰。此时，在上述混合液中添加的上述二氧化锰为包含锰的锂离子电池正极材料的浸出残渣中所含的二氧化锰是更合适的。另外，本专利技术的从含铁溶液除去铁的方法中，上述锂离子电池正极材料除锰外还包含构成锂离子电池正极材料的正极构成金属，含铁溶液可以预先还包含上述正极构成金属。具体而言，正极构成金属可以为钴和/或镍。本专利技术的有用金属的回收方法是使用上述从含铁溶液除去铁的方法来回收作为上述锂离子电池正极材料和含铁溶液中所含的正极构成金属的有用金属的方法，其中，在实施从含铁溶液除去铁的方法后，将含铁溶液中所含的有用金属与锂离子电池正极材料中所含的有用金属一起回收。专利技术效果根据本专利技术的从含铁溶液除去铁的方法，使含铁溶液与含正极材料溶液混合，由此随着使锰离子以二氧化锰的形式沉淀的反应，铁离子也以固体的形式沉淀，因此可以从含铁溶液有效且容易地除去铁。其结果是可以简化或省略例如后续工序等中用于从含铁溶液除去铁的处理，可以有助于处理效率的提高和成本的降低。附图说明图1为表示本专利技术的有用金属的回收方法的一个实施方式的流程图。具体实施方式以下详细说明本专利技术的实施方式。本专利技术的一个实施方式的从含铁溶液除去铁的方法包括：溶液混合工序，使通过将包含锰的锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中而得的含正极材料溶液与包含铁离子的含铁溶液混合。利用该溶液混合工序，锂离子电池正极材料中所含的锰被硫酸浸出后生成锰离子，该锰离子基于由与其他金属接触所致的氧化还原反应而发生以二氧化锰的形式析出的反应，并且含铁溶液中所含的铁离子以固体的形式沉淀，因此可以将其有效地除去。具体如下述所示。(含铁溶液)含铁溶液只要是包含铁作为金属离子的溶液即可。可列举例如：将包含铁的各种电池、半导体、电气电子部件、更详细而言为液晶显示器、工具涂层、玻璃涂层、光盘、硬盘、太阳能电池、锂离子电池正极材料和该正极材料中使用的溅射靶材料等金属材料进行酸浸出而得的溶液。在此，该含铁溶液可以为以50mg/L～1g/L的浓度、更优选50mg/L～400mg/L的浓度包含铁离子的溶液。若含铁溶液中的铁离子浓度过高，则无法充分除去铁，可能无法像所期待的那样发挥后续工序中的处理效率提高、成本降低的效果。在此，含铁溶液优选在与将锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液而得的含正极材料溶液混合之前预先包含这种构成锂离子电池正极材料的后述的正极构成金属，且该正极构成金属的形态不限。其原因在于：由此，与含正极材料溶液混合后分离回收其中所含的金属的情况下，可以将含铁溶液中所含的正极构成金属也一起进行回收，使处理效率提高。在含铁溶液包含正极构成金属的情况下，正极构成金属优选溶解于该含铁溶液中并且以离子形式包含，但是在以固体形式包含的情况下，例如也可以氧化物的形式包含。(含正极材料溶液)与上述含铁溶液混合的含正极材料溶液可以通过将锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中来得到。在此，锂离子电池正极材料可以是刚制造完的新品状态的锂离子电池正极材料、使用一定期间后的锂离子电池正极材料、或因电池制品的寿命或制造不良等理由而废弃的锂离子电池正极材料中的任一种。但是，从原料成本的降低、基于资源的再利用的再循环的观点出发，采用已经使用或废弃后的正极材料废料是有效的。锂离子电池正极材料可以为带铝箔的正极材料或正极活性物质、或它们中的至少一种、或例如将它们根据需要利用已经公知的方法进行焙烧、化学处理、破碎和/或筛分后的物质等。根据锂离子电池正极材料的种类等的不同，未必需要这种焙烧、化学处理、破碎、筛分。这种锂离子电池正极材料有时以例如氧化物的形式包含构成正极活性物质的锂、镍、钴和锰以及根据情况的构成铝箔的铝中的至少一种元素、即正极构成金属。其中，生成含正极材料溶液时使用的锂离子电池正极材料是在正极构成金属中至少包含锰的材料。由此，在使含铁溶液与含正极材料溶液混合时可以实现由锰所致的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含铁溶液除去铁的方法，是从包含铁离子的含铁溶液中除去铁的方法，其中，将包含锰的锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中而得到含正极材料溶液，然后使所述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得到混合液，在该混合液中，使锰离子以二氧化锰的形式沉淀，并且使含铁溶液中所含的铁离子以固体形式沉淀。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 JP 2015-0725861.一种从含铁溶液除去铁的方法，是从包含铁离子的含铁溶液中除去铁的方法，其中，将包含锰的锂离子电池正极材料添加到硫酸酸性溶液中而得到含正极材料溶液，然后使所述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得到混合液，在该混合液中，使锰离子以二氧化锰的形式沉淀，并且使含铁溶液中所含的铁离子以固体形式沉淀。2.根据权利要求1所述的从含铁溶液除去铁的方法，其中，含铁溶液中的铁离子的浓度为50mg/L～1g/L。3.根据权利要求1或2所述的从含铁溶液除去铁的方法，其中，使所述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得的混合液的pH为1～2。4.根据权利要求1～3中任一项所述的从含铁溶液除去铁的方法，其中，使所述含铁溶液与含正极材料溶液混合而得的混合液的ORP值为900mV以上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的从含铁溶液除去铁的方法，其中，在使所述包含锰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：荒川淳一，伊藤顺一，横田拓也，
申请(专利权)人：捷客斯金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP