稀有金属盐的回收方法技术

本发明专利技术涉及一种稀有金属盐的回收方法，其包含下述工序：酸处理工序，通过使含有1价和多价稀有金属的材料与酸水溶液接触来获得含有稀有金属的酸性水溶液；分离工序，通过满足特定的条件(1)的纳滤膜，由上述含有稀有金属的酸性水溶液获得包含上述1价稀有金属的透过水和包含上述多价稀有金属的非透过水；以及浓缩工序，通过反渗透膜，获得与上述分离工序的透过水相比上述1价稀有金属的浓度高的非透过水、和与上述分离工序的透过水相比上述1价稀有金属的浓度低的透过水。有金属的浓度低的透过水。有金属的浓度低的透过水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稀有金属盐的回收方法


[0001]本专利技术涉及从锂离子电池、在其制造工序中产生的废料、废液、矿石、熔渣等回收锂、铯、镍、钴等稀有金属的方法，进一步详细而言，涉及用于使用微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜而有效率地回收稀有金属的方法以及装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着世界的经济发展，矿物资源的需求扩大显著。例如，锂作为锂离子电池的材料的需求提高，碳酸锂除此以外也用于耐热玻璃添加剂和声表面波滤波器。特别是高纯度的物质作为便携电话以及汽车导航等的滤波器和发射器而被使用。
[0003]此外，钴作为特种钢和磁性材料的合金用元素而在各种产业界中被广泛利用。例如，特种钢在航空宇宙、发电机、特殊工具的领域中被使用，磁性材料被用于小型头戴式听筒和小型电动机等。钴也作为锂离子电池的正极材料的原料而被使用，随着智能手机等移动式信息处理终端、以及汽车用和电力储存用的电池的普及，钴的需求提高。
[0004]镍有效利用光泽和耐蚀性高而作为不锈钢被利用，近年来与钴同样地作为锂离子电池的材料的需求提高。
[0005]这样，各种稀有金属的需求正在提高，从贵重资源再循环的观点考虑从使用完的锂离子电池、由其制造工序产生的废料等回收锂、钴、镍等稀有金属的努力推进。
[0006]例如，从废锂离子电池的资源回收虽然以钴、镍等稀有金属为中心而进行了实用化，但使用螯合剂的溶剂提取法是主流，因此具有对环境的负荷大，除此以外在成本方面也不利这样的问题(非专利文献1)。
[0007]为了解决该问题，提出了从使废锂离子电池进行酸浸出而得的水溶液使用了超滤膜、纳滤膜、反渗透膜这样的分离膜的分离回收方法(专利文献1)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：国际公开第2019/018333号
[0011]非专利文献
[0012]非专利文献1：“平成29年度鉱物資源開発
の
推進
のための
探査等事業鉱物資源基盤整備調査事業(鉱物資源確保戦略策定
に
係
る
基礎調査)報告書”，株式会社三菱総合研究所環境
·
エネルギー
事業本部，2018年3月

技术实现思路

[0013]专利技术所要解决的课题
[0014]然而，对于现有的方法，关于作为分离膜而使用的纳滤膜，酸性水溶液中的分离性能的长期稳定性存在问题，1价稀有金属与多价稀有金属的选择分离性低，稀有金属的回收效率存在课题。本专利技术的目的是提供有效率并且稳定地从锂离子电池、在其制造工序中产生的废料、废液、矿石回收稀有金属的方法。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]为了解决上述课题，本专利技术采用下述构成。
[0017]〔1〕
[0018]一种稀有金属盐的回收方法，其包含下述工序：
[0019]酸处理工序，使含有1价稀有金属和多价稀有金属的材料与酸水溶液接触，从而获得含有稀有金属的酸性水溶液；
[0020]分离工序，通过满足下述条件(1)的纳滤膜，由上述含有稀有金属的酸性水溶液获得包含上述1价稀有金属的透过水和包含多价稀有金属的非透过水；以及
[0021]浓缩工序，通过反渗透膜，获得与分离工序的透过水相比上述1价稀有金属的浓度高的非透过水、和与分离工序的透过水相比上述1价稀有金属的浓度低的透过水。
[0022](1)以0.5MPa的操作压力使25℃、pH6.5的2000mg/L的硫酸镁水溶液、2000mg/L的氯化镁水溶液分别透过时的硫酸镁除去率与氯化镁除去率之差为20％以下，
[0023]并且，以0.5MPa的操作压力使25℃、pH6.5的1000mg/L的葡萄糖水溶液、1000mg/L的异丙醇水溶液分别透过时的葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为40％以上，葡萄糖除去率为70％以上。
[0024]〔2〕
[0025]根据〔1〕所述的稀有金属盐的回收方法，上述分离工序中的原水含有锂作为上述1价稀有金属，
[0026]上述原水中的锂离子浓度为0.5mg/L以上且50000mg/L以下的范围。
[0027]〔3〕
[0028]根据〔1〕或〔2〕所述的稀有金属盐的回收方法，上述分离工序中的原水中的上述多价稀有金属的离子浓度的总和为0.5mg/L以上且100000mg/L以下的范围。
[0029]〔4〕
[0030]根据〔1〕～〔3〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，上述分离工序中的原水包含钴、镍、锰之中的至少一种金属作为上述多价稀有金属。
[0031]〔5〕
[0032]根据〔1〕～〔4〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，上述分离工序至少包含采用纳滤膜的第1分离步骤和第2a分离步骤，
[0033]将在上述第1分离步骤中获得的透过水在第2a分离步骤中进行处理。
[0034]〔6〕
[0035]根据〔1〕～〔5〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，上述分离工序至少包含采用纳滤膜的第1分离步骤和第2b分离步骤，
[0036]将在上述第1分离步骤中获得的非透过水在第2b分离步骤中进行处理。
[0037]〔7〕
[0038]根据〔1〕～〔6〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，上述分离工序获得锂离子浓度(mg/L)与多价金属离子浓度(mg/L)相比为1000倍以上的透过水。
[0039]〔8〕
[0040]根据〔1〕～〔7〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，上述分离工序中的操作压力为被供给到上述纳滤膜的上述原水的渗透压以下。
[0041]〔9〕
[0042]根据〔1〕～〔8〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，在上述酸处理工序与上述分离工序之间包含下述前处理工序：将上述含有稀有金属的酸性水溶液用平均表面孔径为0.05～10μm的微滤膜进行处理。
[0043]〔10〕
[0044]根据〔1〕～〔9〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，在上述酸处理工序与上述分离工序之间包含下述前处理工序：将上述含有稀有金属的酸性水溶液通过平均表面孔径为3～16nm的超滤膜进行处理。
[0045]〔11〕
[0046]根据〔9〕或〔10〕所述的稀有金属盐的回收方法，在上述前处理工序中，进行处理的上述含有稀有金属的酸性水溶液的温度为0℃～100℃。
[0047]〔12〕
[0048]根据〔1〕～〔11〕中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，上述浓缩工序包含通过满足下述条件(2)的反渗透膜，获得与上述分离工序的透过水相比上述1价稀有金属的浓度高的非透过水、和与上述分离工序的透过水相比上述1价稀有金属的浓度低的透过水的浓缩工序。
[0049](2)在25℃、pH1的硫酸水溶液中浸渍24小时后，以5.5MPa的操作压力，使25℃、pH6.5的包含30mg/L的硼酸、100mg/L的异丙醇、和30000mg本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种稀有金属盐的回收方法，其包含下述工序：酸处理工序，使含有1价稀有金属和多价稀有金属的材料与酸水溶液接触从而获得含有稀有金属的酸性水溶液；分离工序，通过满足下述条件(1)的纳滤膜，由所述含有稀有金属的酸性水溶液获得包含所述1价稀有金属的透过水和包含所述多价稀有金属的非透过水；以及浓缩工序，通过反渗透膜，获得与所述分离工序的透过水相比所述1价稀有金属的浓度高的非透过水、和与所述分离工序的透过水相比所述1价稀有金属的浓度低的透过水，(1)以0.5MPa的操作压力使25℃、pH6.5的2000mg/L的硫酸镁水溶液、2000mg/L的氯化镁水溶液分别透过时的硫酸镁除去率与氯化镁除去率之差为20％以下，并且，以0.5MPa的操作压力使25℃、pH6.5的1000mg/L的葡萄糖水溶液、1000mg/L的异丙醇水溶液分别透过时的葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为40％以上，葡萄糖除去率为70％以上。2.根据权利要求1所述的稀有金属盐的回收方法，所述分离工序中的原水含有锂作为所述1价稀有金属，所述原水中的锂离子浓度为0.5mg/L以上且50000mg/L以下的范围。3.根据权利要求1或2所述的稀有金属盐的回收方法，所述分离工序中的原水中的所述多价稀有金属的离子浓度的总和为0.5mg/L以上且100000mg/L以下的范围。4.根据权利要求1～3中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，所述分离工序中的原水包含钴、镍、锰之中的至少一种金属作为所述多价稀有金属。5.根据权利要求1～4中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，所述分离工序至少包含采用纳滤膜的第1分离步骤和第2a分离步骤，将在所述第1分离步骤中获得的透过水在第2a分离步骤中进行处理。6.根据权利要求1～5中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，所述分离工序至少包含采用纳滤膜的第1分离步骤和第2b分离步骤，将在所述第1分离步骤中获得的非透过水在第2b分离步骤中进行处理。7.根据权利要求1～6中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，所述分离工序获得锂离子浓度与多价金属离子浓度相比为1000倍以上的透过水，所述锂离子浓度和多价金属离子浓度的单位都是mg/L。8.根据权利要求1～7中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，所述分离工序中的操作压力为被供给到所述纳滤膜的所述原水的渗透压以下。9.根据权利要求1～8中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，在所述酸处理工序与所述分离工序之间包含下述前处理工序：将所述含有稀有金属的酸性水溶液用平均表面孔径为0.05～10μm的微滤膜进行处理。10.根据权利要求1～9中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，在所述酸处理工序与所述分离工序之间包含下述前处理工序：将所述含有稀有金属的酸性水溶液通过平均表面孔径为3～16nm的超滤膜进行处理。11.根据权利要求9或10所述的稀有金属盐的回收方法，在所述前处理工序中，进行处理的所述含有稀有金属的酸性水溶液的温度为0℃～100℃。12.根据权利要求1～11中任一项所述的稀有金属盐的回收方法，所述浓缩工序包含通
或OR5，R5表示氢原子、碳原子数1～6的烷基、苯基或苄基；另一方面，R3和R4各自独立地表示氢、碳原子数1～6的烷基、苯基、苄基、COOR6、CONHR6、CON(R6)2或OR6，R6表示氢原子、碳原子数1～6的烷基、苯基或苄基。19.根据权利要求1～18中任一项所述的稀有...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉崎友哉，征矢恭典，小岩雅和，花田茂久，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：