锂离子电池废料的处理方法技术

本发明专利技术的锂离子电池废料的处理方法包括以下工序：浸出工序，对锂离子电池废料进行浸出，并对由此得到的浸出后液体进行固液分离，而得到第一分离后液体；脱铁工序，向第一分离后液体中添加氧化剂，将第一分离后液体的pH调整为3.0～4.0的范围内，其后进行固液分离，将第一分离后液体中的铁去除而得到第二分离后液体；及脱铝工序，将第二分离后液体中和至pH4.0～6.0的范围内之后，进行固液分离，将第二分离后液体中的铝去除而得到第三分离后液体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子电池废料的处理方法
本专利技术涉及一种处理锂离子电池废料的方法，尤其是提出一种能够有效地用于从各种锂离子电池废料回收有价金属的技术。
技术介绍
以各种电子设备为代表，在众多产业领域所使用的锂离子电池使用含有锰、镍和钴的锂金属盐作为正极活性物质的锂离子电池，近年来处于如下状况：随着其使用量的增加及使用范围的扩大，因电池的制品寿命或制造过程中的不良而导致被废弃的量不断增大。在该状况下，期待为了进行再利用而以较低成本且容易地从大量被废弃的锂离子电池废料中回收上述镍和钴等高价元素。为了回收有价金属而对锂离子电池废料进行处理时，首先，例如根据需要，使用过氧化氢水对历经焙烧、破碎及筛分等各工序所得到的粉状或粒状的锂离子电池废料进行酸浸出，使其中可能含有的锂、镍、钴、锰、铁、铜、铝等溶解于溶液中而得到浸出后液体。接着，对该浸出后液体实施溶剂萃取法，使各金属元素分离。在此，为了使浸出在浸出后液体的各种金属分离，对浸出后液体依次实施根据所分离的金属的多个阶段的溶剂萃取或中和等，进而对各阶段得到的各溶液实施反萃取、电解、碳酸化及其他处理。具体而言，首先回收铁和铝，接着，回收锰和铜，然后回收钴，其后回收镍，最后在水相中残留锂，由此能够将各有价金属回收。再者，作为这样的现有技术，在专利文献1记载有一种从含有镍和钴、以及铁、铝和锰及其他杂质元素的硫酸酸性水溶液中回收镍的方法，其利用氧化中和处理从硫酸酸性水溶液去除铁和铝，接着，通过中和处理分离回收含有镍和钴的混合氢氧化物，其后，通过溶剂萃取处理，由溶解该混合氢氧化物而得到的浓缩液得到分别含有钴和镍的反萃取液。另外，在专利文献2记载有如下内容：对含有由锂、锰、镍和钴所组成的金属群A、以及由铜、铝和铁所组成的金属群B的金属混合水溶液依次实施规定条件的溶剂萃取，而将各金属分离。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-180439号公报专利文献2：日本专利第5706457号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题然而，例如对废弃的民用设备内的锂离子电池废料等进行处理时，存在如下情况：在对锂离子电池废料进行浸出而得到的浸出后液体中，除正极材中所含的上述正极活性物质以外，还以较多的量混入有负极材等中所含的铁和铜、以及正极材所附着的铝箔或锂离子电池的壳体等所含的铝。若浸出后液体中所含的铁或铝的量较多，则为了可靠地去除这些大量铁或铝，需要增加溶剂萃取的工序数、或对萃取前液体进行稀释等操作，导致处理能力降低。因此，对铁和铝大量向浸出后液体混入的民用设备等锂离子电池的废料直接使用现有的处理方法并不理想。本专利技术的课题在于解决现有技术存在的上述问题，其目的在于提供一种锂离子电池废料的处理方法，即使是对锂离子电池废料进行浸出而得到的浸出后液体中以较多的量含有铁和铝的情况下，也能够有效地去除这些铁和铝。用于解决问题的手段专利技术人发现：对锂离子电池废料进行浸出之后，在从该浸出后液体回收锂离子电池废料中所含的有价金属之前，分别在规定的条件下对浸出后液体中的铁和铝进行氧化及中和，从而能够抑制有价金属的回收损耗，并且有效地去除铁和铝。基于这样的见解，本专利技术的锂离子电池废料的处理方法包括以下工序：浸出工序，对锂离子电池废料进行浸出，并对由此得到的浸出后液体进行固液分离，而得到第一分离后液体；脱铁工序，向第一分离后液体中添加氧化剂，将第一分离后液体的pH调整为3.0～4.0的范围内，其后进行固液分离，将第一分离后液体中的铁去除而得到第二分离后液体；及脱铝工序，将第二分离后液体中和至pH4.0～6.0的范围内之后，进行固液分离，将第二分离后液体中的铝去除而得到第三分离后液体。在此，本专利技术的锂离子电池废料的处理方法中，在锂离子电池废料含有铜的情况下，优选在上述浸出工序中，使锂离子电池废料中所含的铜保持固体形式残留，并通过固液分离将该铜去除。另外在此，本专利技术的锂离子电池废料的处理方法中，优选上述脱铁工序中添加于第一分离后液体的氧化剂为选自二氧化锰、正极活性物质、及对正极活性物质进行浸出而得到的含锰浸出残渣所组成的组中的一种以上。另外，在本专利技术的锂离子电池废料的处理方法中，优选第一分离后液体含有溶解于第一分离后液体中的锂，且第一分离后液体中的锂相对于铝的摩尔比(Li/Al比)为1.1以上。再者，在上述脱铝工序中，优选第二分离后液体的温度为60℃～90℃。在第三分离后液体中溶解而含有选自锰、铜、铁和铝中的至少一种的情况下，优选为还包括萃取工序，对第三分离后液体进行溶剂萃取，将选自锰、铜、铁和铝中的至少一种从第三分离后液体中去除。尤其是在上述萃取工序中，更优选对第三分离后液体使用含有磷酸酯系萃取剂及肟系萃取剂的混合萃取剂进行溶剂萃取。另外，本专利技术的锂离子电池废料的处理方法优选还包括钴/镍回收工序，从上述萃取工序后的萃取残液中回收钴和/或镍。更优选在上述钴/镍回收工序之后还包括回收锂的锂回收工序。专利技术效果根据本专利技术的锂离子电池废料的处理方法，即使是对锂离子电池废料进行浸出而得到的浸出后液体中以较多的量含有铁和铝的情况下，也可在从浸出后液体回收有价金属之前有效地去除浸出后液体中的铁和铝。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的锂离子电池废料的处理方法的流程图。图2是表示实施例的脱铁工序及脱铝工序中与pH上升相伴的液体中的铝浓度及铁浓度的变化的坐标图。具体实施方式以下，针对本专利技术的实施方式详细地进行说明。本专利技术的锂离子电池废料的处理方法如图1所示，包括以下工序：浸出工序，对锂离子电池废料进行浸出，并对由此得到的浸出后液体进行固液分离，而得到第一分离后液体；脱铁工序，向第一分离后液体中添加氧化剂，将第一分离后液体的pH调整为3.0～4.0的范围内，其后进行固液分离，将第一分离后液体中的铁去除而得到第二分离后液体；及脱铝工序，将第二分离后液体中和至pH4.0～6.0的范围内之后，进行固液分离，将第二分离后液体中的铝去除而得到第三分离后液体。(锂离子电池)本专利技术中作为对象的锂离子电池只要是移动电话及其他各种电子设备等中可使用的锂离子电池，则不论何种锂离子电池均可，其中，从资源的有效利用的观点出发，优选以因电池制品的寿命、制造不良或其他原因而废弃的所谓锂离子电池废料为对象。作为锂离子电池废料，可将所谓电池渣当作对象，也可以是在该电池渣中混合有附有铝箔的正极材或正极活性物质的物质，另外，可以为根据需要对电池渣进行了焙烧、化学处理、破碎和/或筛分的物质等。存在如下情况：在电池渣中，除含有锰、镍和钴的锂金属盐即正极活性物质以外，还含有包含碳、铁和铜的负极材或附着有正极活性物质的铝箔或锂离子电池的铝壳体。具体而言，在锂离子电池中可含有由构成正极活性物质的锂、镍、钴、锰中的一种元素构成的单独金属氧化物和/或由两种以上元素构成的复合金属氧化物、以及铝、铜、铁、碳等。本专利技术中，尤其有效的是将含0.5质量％～5质量％的铁且含0.5质量％～10质量％的铝的锂离子电池废料作为对象。其原因在于：这样的含有较大量的铁和铝的锂离子电池废料利用现有的方法无法有效地进行处理。(浸出工序)浸出工序中，例如将通过破碎、筛分而在筛下所得到的粉末状的上述锂离子电池废料添加于硫酸酸性溶液等浸出液中使其浸出。其后，对由此得到的浸出后液体使用压滤机或增稠器等公知的装置及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池废料的处理方法，其包括以下工序：浸出工序，对锂离子电池废料进行浸出，并对由此得到的浸出后液体进行固液分离，而得到第一分离后液体；脱铁工序，向第一分离后液体中添加氧化剂，将第一分离后液体的pH调整为3.0～4.0的范围内，其后进行固液分离，将第一分离后液体中的铁去除而得到第二分离后液体；及脱铝工序，将第二分离后液体中和至pH4.0～6.0的范围内之后，进行固液分离，将第二分离后液体中的铝去除而得到第三分离后液体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.16 JP 2016-0528011.一种锂离子电池废料的处理方法，其包括以下工序：浸出工序，对锂离子电池废料进行浸出，并对由此得到的浸出后液体进行固液分离，而得到第一分离后液体；脱铁工序，向第一分离后液体中添加氧化剂，将第一分离后液体的pH调整为3.0～4.0的范围内，其后进行固液分离，将第一分离后液体中的铁去除而得到第二分离后液体；及脱铝工序，将第二分离后液体中和至pH4.0～6.0的范围内之后，进行固液分离，将第二分离后液体中的铝去除而得到第三分离后液体。2.如权利要求1所述的锂离子电池废料的处理方法，其中，锂离子电池废料含有铜，在所述浸出工序中，使锂离子电池废料中所含的铜保持固体形式残留，并通过固液分离将该铜去除。3.如权利要求1或2所述的锂离子电池废料的处理方法，其中，所述脱铁工序中添加于第一分离后液体的氧化剂为选自二氧化锰、正极活性物质、及对正极活性物质进行浸出而得到的含锰浸出残渣所组成的组中的一种以上。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤顺一，荒川淳一，横田拓也，樋口直树，
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