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JP2025149953A - Method for producing metal sulfate crystals and metal sulfate - Google Patents

Method for producing metal sulfate crystals and metal sulfate

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JP2025149953A
JP2025149953A JP2025049896A JP2025049896A JP2025149953A JP 2025149953 A JP2025149953 A JP 2025149953A JP 2025049896 A JP2025049896 A JP 2025049896A JP 2025049896 A JP2025049896 A JP 2025049896A JP 2025149953 A JP2025149953 A JP 2025149953A
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cobalt
metal
solution
metal sulfate
crystals
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JP2025049896A
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Japanese (ja)
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大輔 原口
崚太 矢澤
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】遊離HSOを含むpHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から、遊離HSOの付着がなく、かつ、Na等の不純物量が少ない高品質な金属硫酸塩結晶を得ることが可能な金属硫酸塩結晶の製造方法を提供する。
【解決手段】金属硫酸塩を含むpHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から金属硫酸塩結晶を晶析させて回収する金属硫酸塩結晶の製造方法であって、pHが4.0未満の前記金属硫酸塩溶液に、前記金属硫酸塩を構成する金属のアルカリ性金属化合物を添加してpHを4.5以上とするアルカリ性金属化合物添加工程と、pHを4.5以上とした前記金属硫酸塩溶液から前記金属硫酸塩結晶を晶析させ、前記金属硫酸塩結晶を含む金属硫酸塩結晶含有スラリーを得る晶析工程と、前記金属硫酸塩結晶含有スラリーを前記金属硫酸塩結晶と残液に分離する固液分離工程と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】なし
The present invention provides a method for producing metal sulfate crystals that can obtain high-quality metal sulfate crystals that are free from free H2SO4 adhesion and have low amounts of impurities such as Na from a metal sulfate solution that contains free H2SO4 and has a pH of less than 4.0 .
[Solution] A method for producing metal sulfate crystals, in which metal sulfate crystals are crystallized and recovered from a metal sulfate solution containing metal sulfate and having a pH of less than 4.0, is characterized by comprising: an alkaline metal compound addition step of adding an alkaline metal compound of a metal constituting the metal sulfate to the metal sulfate solution having a pH of less than 4.0 to adjust the pH to 4.5 or higher; a crystallization step of crystallizing the metal sulfate crystals from the metal sulfate solution with a pH of 4.5 or higher to obtain a metal sulfate crystal-containing slurry containing the metal sulfate crystals; and a solid-liquid separation step of separating the metal sulfate crystal-containing slurry into the metal sulfate crystals and a residual liquid.
[Selection diagram] None

Description

本発明は、pHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から金属硫酸塩結晶を晶析させて回収する金属硫酸塩結晶の製造方法および金属硫酸塩に関するものである。 The present invention relates to a method for producing metal sulfate crystals by crystallizing and recovering metal sulfate crystals from a metal sulfate solution having a pH of less than 4.0, and to metal sulfates.

近年、使用済みのリチウムイオン電池を破砕したリチウムイオン電池粉砕物からリチウムを回収して再利用することが行われている。リチウムイオン電池からリチウムを回収する際には、使用済みのリチウムイオン電池を焼成、粉砕して得るリチウムイオン電池焼成物、いわゆるブラックマスと称される再生原料を用いることが一般的である。
上述のリチウムイオン電池焼成物においては、リチウム以外にもコバルト、ニッケル、マンガン等の有価金属が含まれている。そこで、リチウムイオン電池焼成物からコバルト、ニッケル、マンガン等の有価金属を回収する技術が提案されている。
In recent years, lithium has been recovered from crushed lithium-ion batteries and reused. When recovering lithium from lithium-ion batteries, it is common to use a recycled raw material called black mass, which is obtained by sintering and crushing used lithium-ion batteries.
The above-mentioned fired lithium-ion battery product contains valuable metals other than lithium, such as cobalt, nickel, manganese, etc. Therefore, techniques have been proposed for recovering valuable metals such as cobalt, nickel, and manganese from the fired lithium-ion battery product.

例えば、特許文献1には、リチウムイオン電池廃棄物を湿式処理して得られた、少なくともコバルト、ニッケル、マンガン及びアルミニウムが溶解した酸性溶液に対し、pH調整および固液分離を行ってアルニウムを除去し、得られたコバルト、ニッケル、マンガンを含む中和残渣を硫酸酸性溶液に溶解させ、この硫酸酸性溶液を加熱濃縮または冷却し、固液分離することで、コバルト、ニッケル、マンガンの硫酸塩を得る方法が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method for obtaining sulfates of cobalt, nickel, and manganese by adjusting the pH of an acidic solution containing at least cobalt, nickel, manganese, and aluminum obtained by wet processing of lithium-ion battery waste and performing solid-liquid separation to remove aluminum, dissolving the resulting neutralized residue containing cobalt, nickel, and manganese in a sulfuric acidic solution, heating and concentrating or cooling this sulfuric acidic solution, and performing solid-liquid separation.

また、リチウムイオン電池の原料として用いられる硫酸コバルト結晶を製造する方法として、例えば特許文献2には、不純物を含む塩化コバルト溶液に対して硫化物処理と溶媒抽出を行うことで不純物を除去し、有機溶媒にコバルトを抽出させた後、硫酸で逆抽出して硫酸コバルト溶液を得て、この硫酸コバルト溶液を晶析工程に付すことで硫酸コバルト結晶を得る方法が開示されている。 Furthermore, as a method for producing cobalt sulfate crystals used as a raw material for lithium-ion batteries, for example, Patent Document 2 discloses a method in which a cobalt chloride solution containing impurities is subjected to sulfide treatment and solvent extraction to remove the impurities, the cobalt is extracted into an organic solvent, and then back-extracted with sulfuric acid to obtain a cobalt sulfate solution, which is then subjected to a crystallization process to obtain cobalt sulfate crystals.

特許第7232119号公報Patent No. 7232119 特開2023-161557号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2023-161557

ところで、特許文献1、2においては、硫酸酸性の硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)を加熱濃縮または冷却することによって、硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)を晶析させて回収している。
ここで、上述の硫酸酸性の硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)においては、遊離HSOが共存することになる。このような硫酸酸性の硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)から回収された硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)は表面に遊離HSOが付着した酸性度の高い結晶となってしまう。
このような酸性度の高い結晶を別製品の原料として供給する場合、湿式製造プロセスに供給する場合ではアルカリなどの中和薬剤の添加量が多くなってしまったり、乾式製造プロセスに供給する場合は発生する遊離HSO由来の硫黄酸化物ガスによって設備の腐食などの問題が発生したりする危険性がある。
In Patent Documents 1 and 2, a sulfuric acidic cobalt sulfate solution (metal sulfate solution) is heated and concentrated or cooled to crystallize and recover cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals).
Here, in the above-mentioned cobalt sulfate solution (metal sulfate solution) acidified with sulfuric acid, free H2SO4 coexists. Cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) recovered from such a cobalt sulfate solution (metal sulfate solution) acidified with sulfuric acid become highly acidic crystals with free H2SO4 attached to their surfaces.
When such highly acidic crystals are supplied as a raw material for another product, if they are supplied to a wet manufacturing process, a large amount of neutralizing agent such as alkali will need to be added, and if they are supplied to a dry manufacturing process, there is a risk of problems such as corrosion of equipment due to sulfur oxide gas derived from the free H2SO4 that is generated.

なお、回収された硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)を湿式製造プロセスに供する具体例としては、晶析操作によって製造された硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)を水で溶解して硫酸コバルト水溶液(金属硫酸塩水溶液)とした後に種々のアルカリなどの薬剤などを添加してコバルト固体粒子(金属固体粒子)、例えば水酸化コバルトCo(OH)、オキシ水酸化コバルトCoOOH、酸化コバルトCoなどとして回収した後に、さらに正極活物質などに加工することなどが挙げられる。
このときに硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)に過剰な遊離HSOが付着していて溶解した硫酸コバルト水溶液(金属硫酸塩水溶液)が酸性を呈すると、コバルト固体粒子(金属固体)を生成する際のアルカリ薬剤たとえば水酸化ナトリウムNaOHなどの投入量が増大してしまい高コストとなる。また、水酸化ナトリウムNaOHなどの投入量が増大した場合、回収されるコバルト固体(金属固体)へのNa移行、Na不純物含有量が増大してしまう懸念がある。
A specific example of subjecting the recovered cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) to a wet production process is to dissolve the cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) produced by crystallization in water to form an aqueous cobalt sulfate solution (aqueous metal sulfate solution), and then add various alkalis or other chemicals to recover solid cobalt particles (solid metal particles), such as cobalt hydroxide Co(OH) 2 , cobalt oxyhydroxide CoOOH, or cobalt oxide Co 3 O 4 , which can then be further processed into a positive electrode active material or the like.
If excessive free H2SO4 adheres to the cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) and the dissolved cobalt sulfate aqueous solution (metal sulfate aqueous solution) becomes acidic, the amount of alkaline agent, such as sodium hydroxide (NaOH), added when producing the cobalt solid particles (metal solid) will increase, resulting in high costs. Furthermore, if the amount of sodium hydroxide (NaOH) added increases, there is a concern that Na may migrate to the recovered cobalt solids (metal solids) and the Na impurity content may increase.

また、遊離HSOを多く含む晶析原料液中、すなわちpHが低い硫酸酸性の硫酸コバルト水溶液(金属硫酸塩水溶液)を加熱濃縮処理に供して硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)を晶析して回収する処理方法において、反応容器が金属で製作されている場合、加熱に伴い金属部分が腐食を受ける可能性がある。例えば工業規模での化学製造プロセス設備において汎用的に用いられるSUS304やSUS316などは、硫酸酸性下では多少の腐食を受けることが知られている。反応容器の金属腐食については腐食によって溶液側にCrやFeなどの元素が溶解する反応と同義であり、回収される硫酸コバルト結晶が金属容器由来の元素によって汚染されてしまう懸念もある。また当然ながら腐食によって設備寿命の低下や操業トラブルや生産性の低下、処理コストの増大なども懸念される。反応容器をより耐食性の高い金属材料で製作する方法もあるが、この場合だと設備コストが高額になってしまうという問題がある。 Furthermore, in a process for crystallizing and recovering cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) from a crystallization raw material solution containing a large amount of free H2SO4 , i.e., a low-pH, sulfuric acid-acidic cobalt sulfate aqueous solution (metal sulfate aqueous solution), by subjecting the solution to a heating and concentration treatment, if the reaction vessel is made of metal, the metal parts may be corroded by heating. For example, SUS304 and SUS316, which are commonly used in industrial-scale chemical manufacturing process equipment, are known to be slightly corroded under sulfuric acid acidity. Metal corrosion of the reaction vessel is synonymous with a reaction in which elements such as Cr and Fe dissolve into the solution due to corrosion, and there is also a concern that the recovered cobalt sulfate crystals may be contaminated by elements derived from the metal vessel. Naturally, corrosion can also lead to concerns about reduced equipment life, operational troubles, reduced productivity, and increased processing costs. While there is a method for fabricating the reaction vessel from a more corrosion-resistant metal material, this method has the drawback of high equipment costs.

なお、遊離HSOを多く含み、pHが低い硫酸酸性の硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)のpHを上昇させる方法として最も簡便であるのは水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液を添加する方法であるが、このような方法では中和処理に伴い溶液中にNaSO(aq)が生成されることとなり、硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)中に大量のNaが溶存することとなってしまう。
SO(aq)+2NaOH(aq)→NaSO(aq)+HO(l)
このような方法でpHを上昇させた大量のNaが溶存した硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)から製造した硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)については Naが多く含有される非常に純度の低いものとなってしまう。
The simplest method for increasing the pH of a cobalt sulfate solution (metal sulfate solution) that contains a large amount of free H 2 SO 4 and is acidic due to sulfuric acid and has a low pH is to add an alkaline solution such as sodium hydroxide. However, this method generates Na 2 SO 4 (aq) in the solution during the neutralization treatment, resulting in a large amount of Na being dissolved in the cobalt sulfate solution (metal sulfate solution).
H 2 SO 4 (aq) + 2NaOH (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O (l)
Cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) produced from a cobalt sulfate solution (metal sulfate solution) having a large amount of dissolved Na and having an increased pH by this method will have a very low purity and contain a large amount of Na.

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、遊離HSOを含むpHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な金属硫酸塩結晶を得ることが可能な金属硫酸塩結晶の製造方法および金属硫酸塩を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a method for producing metal sulfate crystals, which can obtain high-quality metal sulfate crystals that are free from adhesion of free H2SO4 and have low amounts of impurities such as sodium, from a metal sulfate solution containing free H2SO4 and having a pH of less than 4.0, and a metal sulfate.

上記課題を解決するために、本発明の態様1の金属硫酸塩結晶の製造方法は、金属硫酸塩を含むpHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から金属硫酸塩結晶を晶析させて回収する金属硫酸塩結晶の製造方法であって、pHが4.0未満の前記金属硫酸塩溶液に、前記金属硫酸塩を構成する金属のアルカリ性金属化合物を添加してpHを4.5以上とするアルカリ性金属化合物添加工程と、pHを4.5以上とした前記金属硫酸塩溶液から前記金属硫酸塩結晶を晶析させ、前記金属硫酸塩結晶を含む金属硫酸塩結晶含有スラリーを得る晶析工程と、前記金属硫酸塩結晶含有スラリーを前記金属硫酸塩結晶と残液に分離する固液分離工程と、を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the method for producing metal sulfate crystals of aspect 1 of the present invention is a method for producing metal sulfate crystals by crystallizing and recovering metal sulfate crystals from a metal sulfate solution containing metal sulfate and having a pH of less than 4.0, and is characterized by comprising: an alkaline metal compound addition step of adding an alkaline metal compound of the metal that constitutes the metal sulfate to the metal sulfate solution having a pH of less than 4.0 to adjust the pH to 4.5 or higher; a crystallization step of crystallizing the metal sulfate crystals from the metal sulfate solution with a pH of 4.5 or higher to obtain a metal sulfate crystal-containing slurry containing the metal sulfate crystals; and a solid-liquid separation step of separating the metal sulfate crystal-containing slurry into the metal sulfate crystals and a residual liquid.

本発明の態様1の金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、金属硫酸塩を含むpHが4.0未満の金属硫酸塩溶液に前記金属硫酸塩を構成する金属のアルカリ性金属化合物を添加してpHを4.5以上とするアルカリ性金属化合物を備えているので、遊離HSOとアルカリ性金属化合物とを反応させることにより、遊離HSOを十分に減少させることができる。また、反応によって硫酸金属塩が生成されるため、金属硫酸塩溶液にナトリウム等の不純物が混入することを抑制できる。
そして、pHを4.5以上とした前記金属硫酸塩溶液から前記金属硫酸塩結晶を晶析させ、前記金属硫酸塩を含む金属硫酸塩含有スラリーを得る晶析工程と、前記金属硫酸塩含有スラリーを前記金属硫酸塩と残液に分離する固液分離工程と、を備えているので、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な金属硫酸塩を得ることができる。
According to the method for producing metal sulfate crystals of Aspect 1 of the present invention, an alkaline metal compound of a metal constituting a metal sulfate is added to a metal sulfate solution containing a metal sulfate and having a pH of less than 4.0 to adjust the pH to 4.5 or higher, so that the free H2SO4 can be sufficiently reduced by reacting the free H2SO4 with the alkaline metal compound. Furthermore, because the reaction produces a metal sulfate, it is possible to prevent impurities such as sodium from being mixed into the metal sulfate solution.
The method includes a crystallization step in which metal sulfate crystals are crystallized from the metal sulfate solution having a pH of 4.5 or higher to obtain a metal sulfate-containing slurry containing the metal sulfate, and a solid-liquid separation step in which the metal sulfate-containing slurry is separated into the metal sulfate and a residual liquid. This makes it possible to obtain a high-quality metal sulfate that is free from adhesion of free H2SO4 and has a small amount of impurities such as sodium.

本発明の態様2の金属硫酸塩結晶の製造方法は、本発明の態様1の金属硫酸塩結晶の製造方法において、前記アルカリ性金属化合物添加後のpHを6以上7以下の範囲内とすることを特徴としている。
本発明の態様2の金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、前記アルカリ性金属化合物工程後のpHを6以上7以下の範囲内としているので、不純物元素を除去することができ、高純度の金属硫酸塩結晶を得ることができる。また、前記アルカリ性金属化合物工程後の前記金属硫酸塩溶液において、金属イオンと硫酸イオンがほぼ1:1の割合となるため、その後の晶析工程において、電気伝導度から金属イオン濃度を推定することができ、金属の濃縮度を簡便に確認することができる。
A method for producing metal sulfate crystals according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the method for producing metal sulfate crystals according to the first aspect of the present invention, the pH after the addition of the alkaline metal compound is set in the range of 6 or more and 7 or less.
According to the method for producing metal sulfate crystals of Aspect 2 of the present invention, the pH after the alkaline metal compound step is set within a range of 6 to 7, thereby removing impurity elements and producing high-purity metal sulfate crystals. Furthermore, since the metal ions and sulfate ions in the metal sulfate solution after the alkaline metal compound step are in a ratio of approximately 1:1, the metal ion concentration can be estimated from the electrical conductivity in the subsequent crystallization step, making it possible to easily confirm the degree of metal concentration.

本発明の態様3の金属硫酸塩結晶の製造方法は、本発明の態様1または態様2の金属硫酸塩結晶の製造方法において、前記晶析工程は、pHを4.5以上とした前記金属硫酸塩溶液を加熱処理することにより、前記金属硫酸塩結晶を晶析させることを特徴としている。
本発明の態様3の金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、前記晶析工程は、pHを4.5以上とした前記金属硫酸塩溶液を加熱処理しているので、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な金属硫酸塩結晶を得ることができる。また、前記金属硫酸塩結晶を効率良く晶析させることができる。
A method for producing metal sulfate crystals according to Aspect 3 of the present invention is characterized in that, in the method for producing metal sulfate crystals according to Aspect 1 or Aspect 2 of the present invention, the crystallization step comprises heat-treating the metal sulfate solution having a pH of 4.5 or higher, thereby crystallizing the metal sulfate crystals.
According to the method for producing metal sulfate crystals of Aspect 3 of the present invention, the crystallization step involves heat-treating the metal sulfate solution adjusted to a pH of 4.5 or higher, so that high-quality metal sulfate crystals can be obtained that are free of free H2SO4 and have low amounts of impurities such as sodium. Furthermore, the metal sulfate crystals can be efficiently crystallized.

本発明の態様4の金属硫酸塩結晶の製造方法は、本発明の態様1から態様3のいずれかひとつの金属硫酸塩結晶の製造方法において、前記アルカリ性金属化合物添加工程で添加される前記アルカリ性金属化合物の少なくとも一部は、pHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から分取した分取溶液に、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを添加することによって生成された金属水酸化物沈殿または金属炭酸塩沈殿であることを特徴としている。
本発明の態様4の金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、前記アルカリ性金属化合物添加工程で添加される前記アルカリ性金属化合物の少なくとも一部として、pHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から分取した分取溶液に水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを添加することによって生成された金属水酸化物沈殿または金属炭酸塩沈殿を添加しているので、金属硫酸塩溶液から回収効率良く金属硫酸塩結晶を製造することができる。
A method for producing metal sulfate crystals according to Aspect 4 of the present invention is characterized in that, in the method for producing metal sulfate crystals according to any one of Aspects 1 to 3 of the present invention, at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step is a metal hydroxide precipitate or a metal carbonate precipitate produced by adding sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium bicarbonate to a separated solution separated from a metal sulfate solution having a pH of less than 4.0.
According to the method for producing metal sulfate crystals of Aspect 4 of the present invention, at least a part of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step is a metal hydroxide precipitate or a metal carbonate precipitate produced by adding sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium bicarbonate to a solution separated from a metal sulfate solution having a pH of less than 4.0. This allows for efficient recovery of metal sulfate crystals from the metal sulfate solution.

本発明の態様5の金属硫酸塩結晶の製造方法は、本発明の態様1から態様3のいずれかひとつの金属硫酸塩結晶の製造方法において、前記アルカリ性金属化合物添加工程で添加される前記アルカリ性金属化合物の少なくとも一部は、前記固液分離工程で分離された残液に、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを添加することによって生成された金属水酸化物沈殿または金属炭酸塩沈殿であることを特徴としている。
本発明の態様5の金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、前記アルカリ性金属化合物添加工程で添加される前記アルカリ性金属化合物の少なくとも一部として、前記固液分離工程で分離された残液に、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを添加することによって生成された金属水酸化物沈殿または金属炭酸塩沈殿を添加しているので、金属硫酸塩溶液から回収効率良く金属硫酸塩結晶を製造することができる。
A method for producing metal sulfate crystals according to Aspect 5 of the present invention is characterized in that, in the method for producing metal sulfate crystals according to any one of Aspects 1 to 3 of the present invention, at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step is a metal hydroxide precipitate or a metal carbonate precipitate produced by adding sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium bicarbonate to the residual liquid separated in the solid-liquid separation step.
According to the method for producing metal sulfate crystals of Aspect 5 of the present invention, at least a part of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound adding step is a metal hydroxide precipitate or a metal carbonate precipitate produced by adding sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium bicarbonate to the residual liquid separated in the solid-liquid separation step. This makes it possible to produce metal sulfate crystals with high recovery efficiency from the metal sulfate solution.

本発明の態様6の金属硫酸塩結晶の製造方法は、本発明の態様4または態様5の金属硫酸塩結晶の製造方法において、前記金属水酸化物沈殿または前記金属炭酸塩を水洗浄することを特徴としている。
本発明の態様6の金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、前記金属水酸化物沈殿または前記金属炭酸塩を水洗浄しているので、前記金属水酸化物沈殿または前記金属炭酸塩に付着したナトリウム分を除去することができ、ナトリウムが不純物として混入することをさらに抑制でき、さらに高純度の金属硫酸塩結晶を製造することができる。
A sixth aspect of the present invention is a method for producing metal sulfate crystals, which is characterized in that, in the fourth or fifth aspect of the present invention, the metal hydroxide precipitate or the metal carbonate is washed with water.
According to the method for producing metal sulfate crystals of Aspect 6 of the present invention, the metal hydroxide precipitate or the metal carbonate is washed with water, so that sodium adhering to the metal hydroxide precipitate or the metal carbonate can be removed, further suppressing the incorporation of sodium as an impurity, and enabling the production of metal sulfate crystals of even higher purity.

本発明の態様7の金属硫酸塩結晶の製造方法は、本発明の態様1から態様6のいずれかひとつの金属硫酸塩結晶の製造方法において、前記金属硫酸塩結晶が硫酸コバルト結晶であることを特徴としている。
本発明の態様7の金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、前記金属硫酸塩結晶が硫酸コバルト結晶とされているので、pHが4.0未満の硫酸コバルト溶液に水酸化コバルトおよび炭酸コバルトの少なくとも一方または両方を添加してpHを4.5以上とする金属化合物添加工程を備えているので、遊離HSOと水酸化コバルトおよび炭酸コバルトの少なくとも一方または両方とを反応させることにより、遊離HSOを十分に減少させることができる。また、反応によって硫酸コバルトが生成されるため、硫酸コバルト溶液にナトリウム等の不純物が混入することを抑制できる。
そして、pHを4.5以上とした前記硫酸コバルト溶液から前記硫酸コバルト結晶を晶析させ、前記硫酸コバルト結晶を含む硫酸コバルト結晶含有スラリーを得る晶析工程と、前記硫酸コバルト結晶含有スラリーを前記硫酸コバルト結晶と残液に分離する固液分離工程と、を備えているので、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な硫酸コバルト結晶を得ることができる。
A seventh aspect of the present invention is a method for producing metal sulfate crystals according to any one of the first to sixth aspects of the present invention, characterized in that the metal sulfate crystals are cobalt sulfate crystals.
According to the method for producing metal sulfate crystals of Aspect 7 of the present invention, the metal sulfate crystals are cobalt sulfate crystals, and the method includes a metal compound addition step of adding at least one of cobalt hydroxide and cobalt carbonate to a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0 to adjust the pH to 4.5 or higher, so that the free H2SO4 can be sufficiently reduced by reacting the free H2SO4 with at least one of cobalt hydroxide and cobalt carbonate. Furthermore, because cobalt sulfate is produced by the reaction, impurities such as sodium can be prevented from being mixed into the cobalt sulfate solution.
The method includes a crystallization step of crystallizing the cobalt sulfate crystals from the cobalt sulfate solution having a pH of 4.5 or higher to obtain a cobalt sulfate crystal-containing slurry containing the cobalt sulfate crystals, and a solid-liquid separation step of separating the cobalt sulfate crystal-containing slurry into the cobalt sulfate crystals and a residual liquid, so that high-quality cobalt sulfate crystals can be obtained that are free of free H2SO4 and have a low amount of impurities such as sodium.

本発明の態様8の金属硫酸塩は、金属濃度1質量%となるよう水溶解した際のpHが5.4以上となることを特徴としている。 The metal sulfate of aspect 8 of the present invention is characterized in that when dissolved in water to give a metal concentration of 1% by mass, the pH is 5.4 or higher.

本発明の態様9の金属硫酸塩は、金属濃度1質量%となるよう水溶解した際のpHが6.0以上となることを特徴としている。 The metal sulfate of aspect 9 of the present invention is characterized in that when dissolved in water to give a metal concentration of 1% by mass, the pH is 6.0 or higher.

本発明によれば、遊離HSOを多く含むpHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な金属硫酸塩結晶を得ることが可能な金属硫酸塩結晶の製造方法および金属硫酸塩を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing metal sulfate crystals, which can obtain high-quality metal sulfate crystals that are free from adhesion of free H2SO4 and have low amounts of impurities such as sodium, from a metal sulfate solution that contains a large amount of free H2SO4 and has a pH of less than 4.0, and a metal sulfate.

本発明の第一の実施形態である金属硫酸塩結晶(硫酸コバルト結晶)の製造方法を示すフロー図である。1 is a flow diagram showing a method for producing a metal sulfate crystal (cobalt sulfate crystal) according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第二の実施形態である金属硫酸塩結晶(硫酸コバルト結晶)の製造方法を示すフロー図である。FIG. 2 is a flow chart showing a method for producing a metal sulfate crystal (cobalt sulfate crystal) according to a second embodiment of the present invention. 実施例におけるpHと溶存コバルト濃度との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between pH and dissolved cobalt concentration in an example. 実施例における電気伝導度とコバルト濃度との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between electrical conductivity and cobalt concentration in Examples. 実施例における電気伝導度とニッケル濃度との関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between electrical conductivity and nickel concentration in Examples.

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。 An example of an embodiment of the present invention is described below.

本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法は、pHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から金属硫酸塩を晶析させて回収するものである。
本実施形態においては、対象となる金属硫酸塩溶液は、使用済みのリチウムイオン電池を粉砕して得られるリチウムイオン電池滓(いわゆる、ブラックマス)や二次電池の正極材等の製造工程で生じた不良品(いわゆる、ブラックパウダー)を硫酸処理することで得られた金属硫酸塩溶液とされている。
ここで、本実施形態である金属硫酸塩を構成する金属としては、例えば、コバルト、ニッケル等が挙げられる。
The method for producing metal sulfate crystals according to this embodiment involves crystallizing and recovering metal sulfate from a metal sulfate solution having a pH of less than 4.0.
In this embodiment, the target metal sulfate solution is a metal sulfate solution obtained by sulfuric acid treatment of lithium ion battery slag (so-called black mass) obtained by crushing used lithium ion batteries or defective products (so-called black powder) generated in the manufacturing process of positive electrode materials for secondary batteries, etc.
Here, examples of metals constituting the metal sulfate of this embodiment include cobalt and nickel.

(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法について、図1を参照して説明する。
なお、本発明の第一の実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法においては、硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)から硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)を回収するものとされている。
本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法は、図1に示すように、アルカリ性金属化合物添加工程S01と、晶析工程S02と、固液分離工程S03と、を少なくとも備えている。
(First embodiment)
A method for producing metal sulfate crystals according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the method for producing metal sulfate crystals according to the first embodiment of the present invention, cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) are recovered from a cobalt sulfate solution (metal sulfate solution).
As shown in FIG. 1, the method for producing metal sulfate crystals according to this embodiment includes at least an alkaline metal compound adding step S01, a crystallization step S02, and a solid-liquid separation step S03.

(アルカリ性金属化合物添加工程S01)
このアルカリ性金属化合物添加工程S01においては、晶析原料液となるpHが4.0未満(例えば0.5以上4.0未満)の硫酸コバルト溶液に対して、アルカリ性金属化合物を添加することによって、硫酸コバルト溶液のpHを4.5以上とする。
アルカリ性金属化合物としては、水酸化コバルト(金属水酸化物)または炭酸コバルト(金属炭酸塩)を用いることができる。
なお、本実施形態においては、アルカリ性金属化合物添加工程S01後の硫酸コバルト溶液のpHを5.0以上とすることが好ましく、5.5以上とすることがより好ましい。アルカリ性金属化合物添加工程S01後の硫酸コバルト溶液のpHを6.0以上7.0以下の範囲内とすることがさらに好ましい。
(Alkaline metal compound addition step S01)
In this alkaline metal compound addition step S01, an alkaline metal compound is added to a cobalt sulfate solution serving as a crystallization raw material liquid having a pH of less than 4.0 (for example, 0.5 or more and less than 4.0), thereby adjusting the pH of the cobalt sulfate solution to 4.5 or more.
As the alkaline metal compound, cobalt hydroxide (metal hydroxide) or cobalt carbonate (metal carbonate) can be used.
In this embodiment, the pH of the cobalt sulfate solution after the alkaline metal compound addition step S01 is preferably 5.0 or higher, more preferably 5.5 or higher, and even more preferably within the range of 6.0 to 7.0.

ここで、pHが4.0未満の硫酸コバルト溶液においては、多くの遊離HSOが存在している。このpHが4.0未満の硫酸コバルト溶液に対して水酸化コバルトを添加することで、以下のように、遊離HSOが水酸化コバルトと反応することで消費され、pHが上昇することになる。
SO(aq)+Co(OH)(s)→CoSO(aq)+2HO(l)
Here, a large amount of free H 2 SO 4 is present in a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0. When cobalt hydroxide is added to this cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0, the free H 2 SO 4 reacts with the cobalt hydroxide and is consumed, as shown below, resulting in an increase in pH.
H2SO4 (aq)+Co(OH) 2 (s) CoSO4 (aq)+ 2H2O (l)

また、pHが4.0未満の硫酸コバルト溶液に対して炭酸コバルトを添加することで、以下のように、遊離HSOが炭酸コバルトと反応することで消費され、pHが上昇することになる。
SO(aq)+CoCO(s)→CoSO(aq)+HO(l)+CO(g)
なお、上述の反応によって生成した硫酸コバルトにおいても、硫酸コバルト結晶の原料となる。
Furthermore, when cobalt carbonate is added to a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0, the free H 2 SO 4 reacts with the cobalt carbonate and is consumed, resulting in an increase in pH, as shown below.
H 2 SO 4 (aq) + CoCO 3 (s) → CoSO 4 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
The cobalt sulfate produced by the above reaction can also be used as a raw material for cobalt sulfate crystals.

(晶析工程S02)
この晶析工程S02においては、pHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液から硫酸コバルト結晶を加熱濃縮や冷却などによって晶析させ、硫酸コバルト結晶を含む硫酸コバルト結晶含有スラリーを得る。
本実施形態では、pHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液を加熱処理するとともに減圧下で濃縮することによって、硫酸コバルト結晶を晶析させ、硫酸コバルト結晶を含む硫酸コバルト結晶含有スラリーを生成する。
(Crystallization step S02)
In this crystallization step S02, cobalt sulfate crystals are crystallized from the cobalt sulfate solution adjusted to a pH of 4.5 or higher by heating and concentrating, cooling, or the like, to obtain a cobalt sulfate crystal-containing slurry.
In this embodiment, a cobalt sulfate solution having a pH of 4.5 or higher is heated and concentrated under reduced pressure to crystallize cobalt sulfate crystals, thereby producing a cobalt sulfate crystal-containing slurry.

ここで、加熱温度は30℃以上40℃以下の範囲内とすることが好ましい。また、加熱温度での保持時間は2時間以上24時間以下の範囲内とすることが好ましい。さらに、減圧時の圧力は100hPa以下とすることが好ましい。
加熱温度を40℃以下とすることで、硫酸塩の水和水が減少することを抑制でき、均質な硫酸コバルト結晶を得ることができる。一方、加熱温度を30℃以上とすることにより、蒸発を促進させて効率的に濃縮することができる。
また、晶析時にpHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液では、遊離HSOがほぼなくコバルトイオンと硫酸イオンがほぼ1:1の割合となるため、電気伝導度からコバルトイオン濃度を推定することができ、電気伝導度の測定結果から金属の濃縮度を確かめても良い。
Here, the heating temperature is preferably in the range of 30° C. to 40° C. The holding time at the heating temperature is preferably in the range of 2 hours to 24 hours. Furthermore, the pressure during decompression is preferably 100 hPa or less.
By setting the heating temperature to 40° C. or less, it is possible to suppress the reduction of the hydration water of the sulfate and obtain homogeneous cobalt sulfate crystals, while by setting the heating temperature to 30° C. or more, evaporation is promoted and efficient concentration is achieved.
Furthermore, in a cobalt sulfate solution whose pH is adjusted to 4.5 or higher during crystallization, there is almost no free H2SO4 and the ratio of cobalt ions to sulfate ions is approximately 1:1. Therefore, the cobalt ion concentration can be estimated from the electrical conductivity, and the concentration of the metal can be confirmed from the results of measuring the electrical conductivity.

(固液分離工程S03)
この固液分離工程S03においては、上述の晶析工程S02で生成した硫酸コバルト結晶(固形成分)と残液(液体成分)とを分離する。
硫酸コバルト結晶(固形成分)と残液(液体成分)とを分離する方法としては、重力沈降分離方式、遠心分離方式またはフィルタープレス等のろ布ろ過方式などの既存の固液分離法を用いることができる。
(Solid-liquid separation step S03)
In this solid-liquid separation step S03, the cobalt sulfate crystals (solid components) produced in the above-mentioned crystallization step S02 are separated from the residual liquid (liquid component).
As a method for separating the cobalt sulfate crystals (solid component) from the residual liquid (liquid component), an existing solid-liquid separation method such as gravity settling, centrifugal separation, or filter cloth filtration using a filter press or the like can be used.

このようにして、pHが4.0未満の硫酸コバルト溶液から硫酸コバルト結晶が製造されることになる。 In this way, cobalt sulfate crystals are produced from a cobalt sulfate solution with a pH of less than 4.0.

ここで、本実施形態においては、アルカリ性金属化合物添加工程S01において添加する前記アルカリ性金属化合物の少なくとも一部として、図1に示すように、分取工程S05と、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06と、第二固液分離工程S07と、洗浄工程S08と、によって得られた水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を用いている。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step S01 is a cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate obtained through the separation step S05, the carbonate source or hydroxide source addition step S06, the second solid-liquid separation step S07, and the washing step S08.

(分取工程S05)
この分取工程S05においては、晶析原料液となるpHが4.0未満の硫酸コバルト溶液、もしくは、晶析原料液となるpHが4.0未満の硫酸コバルト溶液に対して、アルカリ性金属化合物添加工程を経て得られるpHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液の一部を分取して分取溶液を得る。
ここで、晶析原料液となるpHが4.0未満の硫酸コバルト溶液もしくは晶析原料液となるpHが4.0未満の硫酸コバルト溶液に対して、アルカリ性金属化合物添加工程を経て得られるpHを4.5以上 とした硫酸コバルト溶液に対する分取溶液の割合に特に制限はないが、例えば、質量比で1.0%以上20.0%以下の範囲内とすることが好ましい。
(Preparative separation step S05)
In this fractionation step S05, a fraction of a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0 to be used as a crystallization raw material liquid, or a fraction of a cobalt sulfate solution having a pH of 4.5 or more obtained by subjecting the cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0 to a step of adding an alkaline metal compound to the cobalt sulfate solution to be used as a crystallization raw material liquid, is fractionated to obtain a fractionated solution.
Here, the ratio of the fractionated solution to the cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0 to be used as the crystallization raw material liquid or the cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0 to be used as the crystallization raw material liquid and having a pH of 4.5 or higher obtained by the alkaline metal compound addition step is not particularly limited, but is preferably, for example, within a range of 1.0% to 20.0% by mass.

また、分取溶液におけるコバルト濃度は40g/L以上90g/L以下の範囲内であることが好ましい。
後述の炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06で炭酸化物源または水酸化物源を添加する際に、分取溶液のコバルト濃度が90g/L以下であれば、得られる懸濁スラリーの粘度の上昇を抑制でき、均一に攪拌することができる。そのため、液中のコバルトと炭酸化物源または水酸化物源の反応が促進され、炭酸化物源または水酸化物源の添加量が少なくなり、不純物の混入を抑制することができる。一方、分取溶液のコバルト濃度を40g/L以上とすることにより、炭酸化物源または水酸化物源との反応効率が向上する。
The cobalt concentration in the separated solution is preferably in the range of 40 g/L to 90 g/L.
When adding a carbonate source or hydroxide source in the carbonate source or hydroxide source addition step S06 described below, if the cobalt concentration in the separated solution is 90 g/L or less, an increase in the viscosity of the resulting suspension slurry can be suppressed and uniform stirring can be achieved. This promotes the reaction between the cobalt in the solution and the carbonate source or hydroxide source, reduces the amount of carbonate source or hydroxide source added, and suppresses the incorporation of impurities. On the other hand, by setting the cobalt concentration in the separated solution to 40 g/L or more, the efficiency of the reaction with the carbonate source or hydroxide source is improved.

さらに、晶析原料液となるpHが4.0未満の硫酸コバルト溶液に対して、アルカリ性金属化合物添加工程S01を経て得られるpHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液を分取して得られた分取溶液の電気伝導度は、3.7S/m以上5.4S/m以下の範囲内であることが好ましい。
この分取溶液では、遊離HSOがほぼなくコバルトイオンと硫酸イオンがほぼ1:1の割合であり、後述する炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06において、電気伝導度からコバルトイオン濃度を推定することができ、分取溶液の電気伝導度が3.7S/m以上であれば分取溶液中のコバルトイオン濃度が40g/L以上となり、分取溶液の電気伝導度が5.4S/m以下であれば分取溶液のコバルト濃度が90g/L以下となっていることを確かめられる。
Furthermore, the electrical conductivity of a fractionated solution obtained by fractionating a cobalt sulfate solution having a pH of 4.5 or more, which is obtained by passing the alkaline metal compound addition step S01 through the cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0, which serves as a crystallization raw material liquid, is preferably within a range of 3.7 S/m or more and 5.4 S/m or less.
This separated solution contains almost no free H2SO4 , and the ratio of cobalt ions to sulfate ions is approximately 1:1. In the carbonate or hydroxide source addition step S06 described below, the cobalt ion concentration can be estimated from the electrical conductivity. If the electrical conductivity of the separated solution is 3.7 S/m or higher, it can be confirmed that the cobalt ion concentration in the separated solution is 40 g/L or higher, and if the electrical conductivity of the separated solution is 5.4 S/m or lower, it can be confirmed that the cobalt ion concentration in the separated solution is 90 g/L or lower.

(炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06)
この炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06においては、分取溶液に対して、炭酸化物源または水酸化物源として水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ガスのいずれかを添加することにより、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿と、溶存硫酸ナトリウム、あるいは、添加して未反応の水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのいずれかを含む懸濁スラリーを得る。
(Carbonate source or hydroxide source addition step S06)
In this carbonate source or hydroxide source adding step S06, any one of sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, and carbon dioxide gas is added to the separated solution as a carbonate source or hydroxide source, thereby obtaining a suspension slurry containing a cobalt hydroxide precipitate or a cobalt carbonate precipitate and dissolved sodium sulfate, or any one of added and unreacted sodium hydroxide, sodium carbonate, and sodium bicarbonate.

分取溶液(硫酸コバルト溶液)に水酸化ナトリウムを添加することにより、以下のような中和反応で、水酸化コバルト沈殿が生成することになる。
SO(aq)+2NaOH(aq)→NaSO(aq)+HO(l)
CoSO(aq)+2NaOH(aq)→NaSO(aq)+Co(OH)(s)
By adding sodium hydroxide to the separated solution (cobalt sulfate solution), a cobalt hydroxide precipitate is produced through the following neutralization reaction:
H 2 SO 4 (aq) + 2NaOH (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O (l)
CoSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + Co (OH) 2 (s)

分取溶液(硫酸コバルト溶液)に炭酸ナトリウム(NaCO)を添加することにより、以下のような中和反応で、炭酸コバルト沈殿が生成することになる。
SO(aq)+NaCO(aq)→NaSO(aq)+HO(l)+CO(g)
CoSO(aq)+NaCO(aq)→NaSO(aq)+CoCO(s)
By adding sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) to the separated solution (cobalt sulfate solution), a cobalt carbonate precipitate is produced by the following neutralization reaction:
H 2 SO 4 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
CoSO 4 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + CoCO 3 (s)

分取溶液(硫酸コバルト溶液)に炭酸水素ナトリウム(NaHCO)を添加することにより、以下のような中和反応で、炭酸コバルト沈殿が生成することになる。
SO(aq)+2NaHCO(aq)→NaSO(aq)+2HO(l)+2CO(g)
CoSO(aq)+2NaHCO(aq)→NaSO(aq)+CoCO(s)+HO(l)+CO(g)
By adding sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) to the separated solution (cobalt sulfate solution), a cobalt carbonate precipitate is produced by the following neutralization reaction.
H 2 SO 4 (aq) + 2NaHCO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O (l) + 2 CO 2 (g)
CoSO 4 (aq) + 2NaHCO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + CoCO 3 (s) + H 2 O (l) + CO 2 (g)

ここで、炭酸化物源または水酸化物源(水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ガス)を添加後の分取溶液のpHを6.5以上11.0以下の範囲内とすることが好ましい。
炭酸化物源または水酸化物源を添加後の分取溶液のpHを6.5以上とすることで、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を十分に生成させることが可能となる。一方、炭酸化物源または水酸化物源を添加後の分取溶液のpHを11.0以下とすることで、炭酸化物源または水酸化物源の添加量が過剰となることを抑制できる。
なお、炭酸化物源または水酸化物源を添加後の分取溶液のpHは6.5以上であることがさらに好ましい。また、炭酸化物源または水酸化物源を添加後の分取溶液のpHは7.3以下であることがさらに好ましく、7.0以下であることがより好ましい。
Here, it is preferable that the pH of the separated solution after addition of the carbonate source or hydroxide source (sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, carbon dioxide gas) is within the range of 6.5 to 11.0.
By adjusting the pH of the separated solution after addition of the carbonate or hydroxide source to 6.5 or higher, it becomes possible to sufficiently generate a cobalt hydroxide precipitate or a cobalt carbonate precipitate, while by adjusting the pH of the separated solution after addition of the carbonate or hydroxide source to 11.0 or lower, it becomes possible to prevent the addition of an excessive amount of the carbonate or hydroxide source.
The pH of the separated solution after addition of the carbonate or hydroxide source is more preferably 6.5 or higher, and more preferably 7.3 or lower, and even more preferably 7.0 or lower.

また、得られた懸濁スラリーの粘度は、20cP以上128cP以下の範囲内であることが好ましい。
懸濁スラリーの粘度を上述の範囲内とすることにより、攪拌の際に大きなエネルギーを必要とせず、輸送時の配管の閉塞や破損等のトラブルの発生を抑制することができる。
The viscosity of the resulting suspension slurry is preferably in the range of 20 cP to 128 cP.
By setting the viscosity of the suspension slurry within the above range, a large amount of energy is not required during stirring, and the occurrence of problems such as blockage or breakage of pipes during transportation can be suppressed.

ここで、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06において、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを添加する場合に、酸性の分取溶液に対して炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを加えた場合には、初期の段階で炭酸イオンが発泡を伴いながら炭酸ガスとして雰囲気に遊離することになる。すると、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムの使用量の増大、発泡による液の飛散当のトラブルが発生するおそれがある。
よって、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを添加する場合には、炭酸ナトリウム水溶液または炭酸水素ナトリウム水溶液に対して、分取溶液を加えて混合することが好ましい。
Here, when sodium carbonate or sodium bicarbonate is added to the acidic solution in the carbonate or hydroxide source addition step S06, carbonate ions are liberated as carbon dioxide gas into the atmosphere while generating bubbles in the early stage, which may result in problems such as an increased amount of sodium carbonate or sodium bicarbonate used and splashing of the liquid due to bubbles.
Therefore, when sodium carbonate or sodium bicarbonate is added, it is preferable to add the preparative solution to an aqueous sodium carbonate solution or an aqueous sodium bicarbonate solution and mix them.

(第二固液分離工程S07)
この第二固液分離工程S07においては、上述の炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06で生成した水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿(固形成分)と液体成分とを分離する。この第二固液分離工程S07により、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06で添加されたナトリウム成分の大部分を分離除去することができる。
水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿(固形成分)と液体成分とを分離する方法としては、重力沈降分離方式、遠心分離方式またはフィルタープレス等のろ布ろ過方式などの既存の固液分離法を用いることができる。
(Second solid-liquid separation step S07)
In the second solid-liquid separation step S07, the cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate (solid component) generated in the carbonate source or hydroxide source addition step S06 is separated from the liquid component, and the majority of the sodium component added in the carbonate source or hydroxide source addition step S06 can be separated and removed by the second solid-liquid separation step S07.
As a method for separating the cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate (solid component) from the liquid component, an existing solid-liquid separation method such as gravity settling, centrifugal separation, or filter cloth filtration using a filter press or the like can be used.

(洗浄工程S08)
この洗浄工程S08においては、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を水洗浄する。これにより、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿の表面に付着したナトリウム成分を除去する。
水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿は水に殆ど溶解しないため、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿の表面に付着していた硫酸ナトリウムを選択的により洗浄除去することができる。
ここで、洗浄工程S08においては、洗浄後の洗浄液の電気伝導度が200mS/m以下となるまで、純水で洗浄することが好ましい。洗浄後の洗浄液の電気伝導度が200mS/m以下となるまで洗浄することで、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿の表面に付着したナトリウム成分を十分に除去できていることになる。
(Cleaning step S08)
In this washing step S08, the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate is washed with water to remove sodium components adhering to the surface of the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate.
Since the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate is hardly soluble in water, the sodium sulfate adhering to the surface of the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate can be selectively washed away.
In the washing step S08, washing with pure water is preferably performed until the electrical conductivity of the washing solution after washing is 200 mS/m or less. By washing until the electrical conductivity of the washing solution after washing is 200 mS/m or less, the sodium component adhering to the surface of the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate can be sufficiently removed.

本実施形態においては、上述のようにして得られた水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を、アルカリ性金属化合物添加工程S01で添加することになる。 In this embodiment, the cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate obtained as described above is added in the alkaline metal compound addition step S01.

以上のような構成とされた本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、pHが4.0未満の硫酸コバルト溶液にアルカリ性金属化合物(水酸化コバルト又は炭酸コバルト)を添加してpHを4.5以上とするアルカリ性金属化合物添加工程S01を備えているので、遊離HSOとアルカリ性金属化合物とを反応させることにより、遊離HSOを十分に減少させることができる。また、反応によって硫酸コバルトが生成されるため、硫酸コバルト溶液にナトリウム等の不純物が混入することを抑制できる。 The method for producing metal sulfate crystals of this embodiment configured as described above includes the alkaline metal compound addition step S01 of adding an alkaline metal compound (cobalt hydroxide or cobalt carbonate) to a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0 to adjust the pH to 4.5 or higher, so that the free H2SO4 can be sufficiently reduced by reacting the free H2SO4 with the alkaline metal compound. Furthermore, because cobalt sulfate is produced by the reaction, it is possible to prevent impurities such as sodium from being mixed into the cobalt sulfate solution.

そして、pHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液から硫酸コバルト結晶を晶析させ、硫酸コバルト結晶を含む硫酸コバルト結晶含有スラリーを得る晶析工程S02と、硫酸コバルト結晶含有スラリーを硫酸コバルト結晶(固形成分)と残液(液体成分)に分離する固液分離工程S03と、を備えているので、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な硫酸コバルト結晶を得ることができる。
また、こうして得られた硫酸コバルト結晶を純水(pH6.5~7.0)にコバルト濃度が1質量%濃度以上となるよう溶解させた場合の溶解液のpHは5.4以上7.0以下、もしくは6.0以上6.5以下となる。
The method includes a crystallization step S02 in which cobalt sulfate crystals are crystallized from a cobalt sulfate solution having a pH of 4.5 or higher to obtain a cobalt sulfate crystal-containing slurry, and a solid-liquid separation step S03 in which the cobalt sulfate crystal-containing slurry is separated into cobalt sulfate crystals (solid component) and a residual liquid (liquid component). This makes it possible to obtain high-quality cobalt sulfate crystals that are free of free H2SO4 and have a low amount of impurities such as sodium.
Furthermore, when the cobalt sulfate crystals thus obtained are dissolved in pure water (pH 6.5 to 7.0) so that the cobalt concentration is 1% by mass or more, the pH of the solution is 5.4 to 7.0, or 6.0 to 6.5.

本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法において、アルカリ性金属化合物添加工程S01後の硫酸コバルト溶液のpHを6.0以上7.0以下の範囲内とした場合には、例えばAl、Fe、Cu、Zn等の不純物元素を十分に除去することができる。また、アルカリ性金属化合物添加工程S01後の硫酸コバルト溶液のpHを4.5以上特に6.0以上7.0以下の範囲内とすることで、コバルトイオンと硫酸イオンがほぼ1:1の割合となるため、晶析工程S02において、電気伝導度からコバルト濃度を推定することが可能となる。 In the method for producing metal sulfate crystals according to this embodiment, if the pH of the cobalt sulfate solution after the alkaline metal compound addition step S01 is set within the range of 6.0 or more and 7.0 or less, impurity elements such as Al, Fe, Cu, and Zn can be sufficiently removed. Furthermore, by setting the pH of the cobalt sulfate solution after the alkaline metal compound addition step S01 to 4.5 or more, particularly within the range of 6.0 or more and 7.0 or less, the ratio of cobalt ions to sulfate ions is approximately 1:1, making it possible to estimate the cobalt concentration from electrical conductivity in the crystallization step S02.

本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法において、晶析工程S02として、pHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液を加熱処理するとともに減圧下で濃縮することによって、硫酸コバルト結晶を晶析させる場合には、硫酸コバルト溶液から硫酸コバルト結晶を効率良く晶析させることが可能となる。 In the method for producing metal sulfate crystals of this embodiment, when cobalt sulfate crystals are crystallized in the crystallization step S02 by heating a cobalt sulfate solution adjusted to a pH of 4.5 or higher and concentrating it under reduced pressure, it becomes possible to efficiently crystallize cobalt sulfate crystals from the cobalt sulfate solution.

本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法において、アルカリ性金属化合物添加工程S01で添加されるアルカリ性金属化合物の少なくとも一部が、分取工程S05と、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S06と、第二固液分離工程S07と、洗浄工程S08によって得られた水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿とされている場合には、pH4.0未満の硫酸コバルト溶液から回収効率良く硫酸コバルト結晶を製造することができる。 In the method for producing metal sulfate crystals of this embodiment, if at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step S01 is converted into a cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate obtained through the fractionation step S05, the carbonate source or hydroxide source addition step S06, the second solid-liquid separation step S07, and the washing step S08, cobalt sulfate crystals can be produced with high recovery efficiency from a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0.

また、第二固液分離工程S07によって、液体成分中に存在するナトリウムを十分に除去することが可能となる。
さらに、洗浄工程S08によって、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を水洗浄する場合には、水酸化コバルト沈殿に付着したナトリウム分をさらに除去することができ、ナトリウムが不純物として混入することをさらに抑制でき、さらに高純度の硫酸コバルト結晶を製造することができる。
Furthermore, the second solid-liquid separation step S07 makes it possible to sufficiently remove sodium present in the liquid component.
Furthermore, when the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate is washed with water in the washing step S08, sodium adhering to the cobalt hydroxide precipitate can be further removed, the incorporation of sodium as an impurity can be further suppressed, and cobalt sulfate crystals of even higher purity can be produced.

(第二の実施形態)
本発明の第二の実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法について、図2を参照して説明する。本発明の第一の実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法は、硫酸コバルト溶液(金属硫酸塩溶液)から硫酸コバルト結晶(金属硫酸塩結晶)を回収するものである。なお、第一の実施形態と同様の構成には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法は、図2に示すように、アルカリ性金属化合物添加工程S01と、晶析工程S02と、固液分離工程S03と、を少なくとも備えている。
Second Embodiment
A method for producing metal sulfate crystals according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 2. The method for producing metal sulfate crystals according to the first embodiment of the present invention involves recovering cobalt sulfate crystals (metal sulfate crystals) from a cobalt sulfate solution (metal sulfate solution). Note that components similar to those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.
As shown in FIG. 2, the method for producing metal sulfate crystals according to this embodiment includes at least an alkaline metal compound adding step S01, a crystallization step S02, and a solid-liquid separation step S03.

そして、第二の実施形態においては、アルカリ性金属化合物添加工程S01において添加するアルカリ性金属化合物の少なくとも一部として、図2に示すように、残液回収工程S15と、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16と、第二固液分離工程S17と、洗浄工程S18と、によって得られた水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を用いている。 In the second embodiment, as shown in FIG. 2, at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step S01 is a cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate obtained through the residual liquid recovery step S15, the carbonate source or hydroxide source addition step S16, the second solid-liquid separation step S17, and the washing step S18.

(残液回収工程S15)
この残液回収工程S15においては、固液分離工程S03で分離された残液(液体成分)を回収する。この残液には、硫酸コバルト結晶として未回収の硫酸コバルトが一部溶存している。
また、残液におけるコバルト濃度は40g/L以上90g/L以下の範囲内であることが好ましい。
後述の炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16で炭酸化物源または水酸化物源を添加する際に、残液のコバルト濃度が90g/L以下であれば、得られる懸濁スラリーの粘度の上昇を抑制でき、均一に攪拌することができる。そのため、液中のコバルトと炭酸化物源または水酸化物源の反応が促進され、炭酸化物源または水酸化物源の添加量が少なくなり、不純物の混入を抑制することができる。一方、残液のコバルト濃度を40g/L以上とすることにより、炭酸化物源または水酸化物源との反応効率が向上する。
残液はコバルト濃度が150g/L以上となっていることがあり、この場合にはコバルト濃度が好ましい範囲におさまるよう、残液と純水と混合して調整する。
(Residual liquid recovery step S15)
In the residual liquid recovery step S15, the residual liquid (liquid component) separated in the solid-liquid separation step S03 is recovered. This residual liquid contains a portion of unrecovered cobalt sulfate dissolved as cobalt sulfate crystals.
The cobalt concentration in the residual liquid is preferably in the range of 40 g/L or more and 90 g/L or less.
When adding a carbonate source or hydroxide source in the carbonate source or hydroxide source addition step S16 described below, if the cobalt concentration in the residual liquid is 90 g/L or less, an increase in the viscosity of the resulting suspension slurry can be suppressed and uniform stirring can be achieved. This promotes the reaction between the cobalt in the liquid and the carbonate source or hydroxide source, reduces the amount of carbonate source or hydroxide source to be added, and suppresses the incorporation of impurities. On the other hand, by setting the cobalt concentration in the residual liquid to 40 g/L or more, the efficiency of the reaction with the carbonate source or hydroxide source is improved.
The residual liquid may have a cobalt concentration of 150 g/L or more. In this case, the residual liquid is mixed with pure water to adjust the cobalt concentration to fall within a desired range.

さらに、残液の電気伝導度は、3.7S/m以上5.4S/m以下の範囲内することが好ましい。
この残液では、pHが4.5以上となっており、遊離HSOがほぼなくコバルトイオンと硫酸イオンがほぼ1:1の割合であり、後述する炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16において、電気伝導度からコバルトイオン濃度を推定することができ、分取溶液の電気伝導度が3.7S/m以上であれば分取溶液中のコバルトイオン濃度が40g/L以上となり、残液の電気伝導度が5.4S/m以下であれば残液のコバルト濃度が90g/L以下となっていることを確かめられる。
Furthermore, the electrical conductivity of the residual liquid is preferably in the range of 3.7 S/m to 5.4 S/m.
This residual liquid has a pH of 4.5 or higher, is almost free of free H2SO4 , and has a cobalt ion to sulfate ion ratio of approximately 1:1. In the carbonate source or hydroxide source addition step S16 described below, the cobalt ion concentration can be estimated from the electrical conductivity. If the electrical conductivity of the separated solution is 3.7 S/m or higher, the cobalt ion concentration in the separated solution will be 40 g/L or higher, and if the electrical conductivity of the residual liquid is 5.4 S/m or lower, it can be confirmed that the cobalt concentration of the residual liquid is 90 g/L or lower.

(炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16)
この炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16においては、残液回収工程S15で回収した残液に対して炭酸化物源または水酸化物源として水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ガスのいずれかを添加することにより、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿と、溶存硫酸ナトリウム、あるいは、添加して未反応の水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのいずれかを含む懸濁スラリーを得る。
残液に水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを添加することにより、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿が生成することになる。
(Carbonate source or hydroxide source addition step S16)
In this carbonate source or hydroxide source adding step S16, any one of sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, and carbon dioxide gas is added as a carbonate source or hydroxide source to the residual liquid recovered in the residual liquid recovering step S15, thereby obtaining a suspension slurry containing a cobalt hydroxide precipitate or a cobalt carbonate precipitate and dissolved sodium sulfate, or any one of added and unreacted sodium hydroxide, sodium carbonate, and sodium bicarbonate.
Addition of sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium hydrogen carbonate to the residual liquid results in the formation of a cobalt hydroxide precipitate or a cobalt carbonate precipitate.

ここで、炭酸化物源または水酸化物源(水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ガス)を添加後の残液のpHを6.5以上11.0以下の範囲内とすることが好ましい。
炭酸化物源または水酸化物源を添加後の残液のpHを6.5以上とすることで、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を十分に生成させることが可能となる。一方、炭酸化物源または水酸化物源を添加後の残液のpHを11.0以下とすることで、炭酸化物源または水酸化物源の添加量が過剰となることを抑制できる。
なお、炭酸化物源または水酸化物源を添加後の残液のpHは6.5以上であることがさらに好ましい。また、炭酸化物源または水酸化物源を添加後の残液のpHは7.3以下であることがさらに好ましく、7.0以下であることがより好ましい。
Here, it is preferable that the pH of the residual liquid after adding the carbonate source or hydroxide source (sodium hydroxide or sodium carbonate, sodium bicarbonate, carbon dioxide gas) is in the range of 6.5 to 11.0.
By adjusting the pH of the residual liquid after the addition of the carbonate source or hydroxide source to 6.5 or higher, it becomes possible to sufficiently generate a cobalt hydroxide precipitate or a cobalt carbonate precipitate, while by adjusting the pH of the residual liquid after the addition of the carbonate source or hydroxide source to 11.0 or lower, it becomes possible to prevent the addition of an excessive amount of the carbonate source or hydroxide source.
The pH of the residual liquid after addition of the carbonate source or hydroxide source is more preferably 6.5 or higher, and more preferably 7.3 or lower, and even more preferably 7.0 or lower.

また、得られた懸濁スラリーの粘度は、20cP以上128cP以下の範囲内であることが好ましい。
懸濁スラリーの粘度を上述の範囲内とすることにより、攪拌の際に大きなエネルギーを必要とせず、輸送時の配管の閉塞や破損等のトラブルの発生を抑制することができる。
The viscosity of the resulting suspension slurry is preferably in the range of 20 cP to 128 cP.
By setting the viscosity of the suspension slurry within the above range, a large amount of energy is not required during stirring, and the occurrence of problems such as blockage or breakage of pipes during transportation can be suppressed.

ここで、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16において、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを添加する場合に、酸性の残液に対して炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを加えた場合には、初期の段階で炭酸イオンが発泡を伴いながら炭酸ガスとして雰囲気に遊離することになる。すると、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムの使用量の増大、発泡による液の飛散等のトラブルが発生するおそれがある。
よって、炭酸ナトリウムまたは炭酸水素ナトリウムを添加する場合には、炭酸ナトリウム水溶液または炭酸水素ナトリウム水溶液に対して、残液を加えて混合することが好ましい。
Here, when sodium carbonate or sodium bicarbonate is added to the acidic residual liquid in the carbonate source or hydroxide source addition step S16, carbonate ions are liberated as carbon dioxide gas into the atmosphere while generating bubbles in the early stage, which may result in problems such as an increased amount of sodium carbonate or sodium bicarbonate used and splashing of the liquid due to bubbles.
Therefore, when sodium carbonate or sodium bicarbonate is added, it is preferable to add the residual liquid to the aqueous sodium carbonate or sodium bicarbonate solution and mix them.

(第二固液分離工程S17)
この第二固液分離工程S17においては、上述の炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16で生成した水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿(固形成分)と液体成分とを分離する。この第二固液分離工程S17により、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16で添加されたナトリウム成分の大部分を分離除去することができる。
水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿(固形成分)と液体成分とを分離する方法としては、重力沈降分離方式、遠心分離方式またはフィルタープレス等のろ布ろ過方式などの既存の固液分離法を用いることができる。
(Second solid-liquid separation step S17)
In this second solid-liquid separation step S17, the cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate (solid component) generated in the carbonate source or hydroxide source addition step S16 is separated from the liquid component. By this second solid-liquid separation step S17, most of the sodium component added in the carbonate source or hydroxide source addition step S16 can be separated and removed.
As a method for separating the cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate (solid component) from the liquid component, an existing solid-liquid separation method such as gravity settling, centrifugal separation, or filter cloth filtration using a filter press or the like can be used.

(洗浄工程S18)
この洗浄工程S18においては、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を水洗浄する。これにより、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿の表面に付着したナトリウム成分を除去する。
水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿は水に殆ど溶解しないため、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿の表面に付着していた硫酸ナトリウムを選択的に洗浄除去することができる。
ここで、洗浄工程S18においては、洗浄後の洗浄液の電気伝導度が200mS/m以下となるまで、純水で洗浄することが好ましい。洗浄後の洗浄液の電気伝導度が200mS/m以下となるまで洗浄することで、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿の表面に付着したナトリウム成分を十分に除去できていることになる。
(Cleaning step S18)
In this washing step S18, the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate is washed with water to remove sodium components adhering to the surface of the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate.
Since the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate is hardly soluble in water, the sodium sulfate adhering to the surface of the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate can be selectively washed away.
In the washing step S18, washing with pure water is preferably performed until the electrical conductivity of the washing solution after washing is 200 mS/m or less. By washing until the electrical conductivity of the washing solution after washing is 200 mS/m or less, the sodium component adhering to the surface of the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate can be sufficiently removed.

本実施形態においては、上述のようにして得られた水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を、アルカリ性金属化合物添加工程S01で添加することになる。 In this embodiment, the cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate obtained as described above is added in the alkaline metal compound addition step S01.

以上のような構成とされた本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法によれば、第一の実施形態と同様に、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な硫酸コバルト結晶を得ることができる。
また、こうして得られた硫酸コバルト結晶を純水(pH6.5~7.0)にコバルト濃度が1質量%濃度以上となるよう溶解させた場合の溶解液のpHは5.4以上7.0以下、もしくは6.0以上6.5以下となる。
According to the method for producing metal sulfate crystals of this embodiment configured as described above, similar to the first embodiment, high-quality cobalt sulfate crystals can be obtained that are free of free H2SO4 and have a low amount of impurities such as sodium.
Furthermore, when the cobalt sulfate crystals thus obtained are dissolved in pure water (pH 6.5 to 7.0) so that the cobalt concentration is 1% by mass or more, the pH of the solution is 5.4 to 7.0, or 6.0 to 6.5.

そして、本実施形態である金属硫酸塩結晶の製造方法において、アルカリ性金属化合物添加工程S01で添加されるアルカリ性金属化合物の少なくとも一部が、残液回収工程S15と、炭酸化物源または水酸化物源添加工程S16と、第二固液分離工程S17と、洗浄工程S18と、によって得られた水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿とされている場合には、pH4.0未満の硫酸コバルト溶液から回収効率良く硫酸コバルト結晶を製造することができる。 In the method for producing metal sulfate crystals of this embodiment, if at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step S01 is converted into a cobalt hydroxide precipitate or cobalt carbonate precipitate obtained through the residual liquid recovery step S15, the carbonate source or hydroxide source addition step S16, the second solid-liquid separation step S17, and the washing step S18, cobalt sulfate crystals can be produced with high recovery efficiency from a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0.

また、第二固液分離工程S17によって、液体成分中に存在するナトリウムを十分に除去することが可能となる。
さらに、洗浄工程S18によって、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を水洗浄する場合には、水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿に付着したナトリウム分をさらに除去することができ、ナトリウムが不純物として混入することをさらに抑制でき、さらに高純度の硫酸コバルト結晶を製造することができる。
Furthermore, the second solid-liquid separation step S17 makes it possible to sufficiently remove sodium present in the liquid component.
Furthermore, when the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate is washed with water in the washing step S18, sodium adhering to the cobalt hydroxide precipitate or the cobalt carbonate precipitate can be further removed, the incorporation of sodium as an impurity can be further suppressed, and cobalt sulfate crystals of even higher purity can be produced.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this and can be modified as appropriate without departing from the technical concept of the invention.

本実施形態においては、金属硫酸塩として硫酸コバルトを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、他の金属硫酸塩に対して適用してもよい。例えば、金属硫酸塩が硫酸ニッケルである場合には、上述の各工程によって、pHが4.0未満の硫酸ニッケル溶液から硫酸ニッケル結晶を晶析させて回収することが可能となる。
こうして得られた硫酸ニッケル結晶を純水(pH6.5~7.0)にニッケル濃度が1質量%濃度以上となるよう溶解させた場合の溶解液のpHは5.4以上7.0以下、もしくは6.0以上6.5以下となる。
In this embodiment, the metal sulfate is described using cobalt sulfate as an example, but the present invention is not limited thereto and may be applied to other metal sulfates. For example, when the metal sulfate is nickel sulfate, the above-described steps make it possible to crystallize and recover nickel sulfate crystals from a nickel sulfate solution having a pH of less than 4.0.
When the nickel sulfate crystals thus obtained are dissolved in pure water (pH 6.5 to 7.0) so that the nickel concentration is 1% by mass or more, the pH of the solution is 5.4 to 7.0, or 6.0 to 6.5.

ここで、pHが4.0未満の硫酸ニッケル溶液に対してアルカリ性金属化合物として水酸化ニッケルを添加した場合には、以下のように、遊離HSOが水酸化ニッケルと反応することで消費され、pHが上昇することになる。
SO(aq)+Ni(OH)(s)→NiSO(aq)+2HO(l)
Here, when nickel hydroxide is added as an alkaline metal compound to a nickel sulfate solution having a pH of less than 4.0, the free H 2 SO 4 reacts with the nickel hydroxide and is consumed, as shown below, resulting in an increase in pH.
H2SO4 (aq)+Ni(OH) 2 (s) NiSO4 (aq)+ 2H2O (l)

また、pHが4.0未満の硫酸ニッケル溶液に対してアルカリ性金属化合物として炭酸ニッケルを添加した場合には、以下のように、遊離HSOが炭酸ニッケルと反応することで消費され、pHが上昇することになる。
SO(aq)+NiCO(s)→NiSO(aq)+HO(l)+CO(g)
なお、上述の反応によって生成した硫酸ニッケルにおいても、硫酸ニッケル結晶の原料となる。
Furthermore, when nickel carbonate is added as an alkaline metal compound to a nickel sulfate solution having a pH of less than 4.0, the free H 2 SO 4 reacts with the nickel carbonate and is consumed, resulting in an increase in pH, as shown below.
H 2 SO 4 (aq) + NiCO 3 (s) → NiSO 4 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
The nickel sulfate produced by the above reaction can also be used as a raw material for nickel sulfate crystals.

また、第一の実施形態における分取溶液(硫酸ニッケル溶液)、または、第二の実施形態における残液(硫酸ニッケル溶液)に対して、水酸化ナトリウムを添加することにより、以下のような中和反応で、水酸化ニッケル沈殿が生成することになる。
SO(aq)+2NaOH(aq)→NaSO(aq)+HO(l)
NiSO(aq)+2NaOH(aq)→NaSO(aq)+Ni(OH)(s)
Furthermore, by adding sodium hydroxide to the separated solution (nickel sulfate solution) in the first embodiment or the residual solution (nickel sulfate solution) in the second embodiment, a nickel hydroxide precipitate is produced by the following neutralization reaction.
H 2 SO 4 (aq) + 2NaOH (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O (l)
NiSO4 (aq)+2NaOH(aq)→ Na2SO4 ( aq )+Ni(OH) 2 (s)

分取溶液(硫酸ニッケル溶液)または残液(硫酸ニッケル溶液)に対して、炭酸ナトリウム(NaCO)を添加することにより、以下のような中和反応で、炭酸ニッケル沈殿が生成することになる。
SO(aq)+NaCO(aq)→NaSO(aq)+HO(l)+CO(g)
NiSO(aq)+NaCO(aq)→NaSO(aq)+NiCO(s)
By adding sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) to the separated solution (nickel sulfate solution) or the remaining solution (nickel sulfate solution), a nickel carbonate precipitate is produced by the following neutralization reaction.
H 2 SO 4 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
NiSO 4 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + NiCO 3 (s)

分取溶液(硫酸ニッケル溶液)または残液(硫酸ニッケル溶液)に対して、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)を添加することにより、以下のような中和反応で、炭酸ニッケル沈殿が生成することになる。
SO(aq)+2NaHCO(aq)→NaSO(aq)+2HO(l)+2CO(g)
NiSO(aq)+2NaHCO(aq)→NaSO(aq)+NiCO(s)+HO(l)+CO(g)
By adding sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ) to the separated solution (nickel sulfate solution) or the remaining solution (nickel sulfate solution), a nickel carbonate precipitate is produced by the following neutralization reaction.
H 2 SO 4 (aq) + 2NaHCO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + 2H 2 O (l) + 2 CO 2 (g)
NiSO 4 (aq) + 2NaHCO 3 (aq) → Na 2 SO 4 (aq) + NiCO 3 (s) + H 2 O (l) + CO 2 (g)

なお、分取溶液および残液に対して炭酸化物源または水酸化物源として水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ガスを添加して得られる懸濁スラリーの粘度は、20cP以上128cP以下の範囲内であることが好ましい。
また、分取溶液および残液の電気伝導度は、3.7S/m以上5.4S/m以下の範囲内することが好ましい。
さらに、炭酸化物源または水酸化物源(水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ガス)を添加後の残液のpHを6.5以上7.3以下の範囲内とすることが好ましい。
The viscosity of the suspension slurry obtained by adding sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium bicarbonate, or carbon dioxide gas as a carbonate or hydroxide source to the fractionated solution and residual liquid is preferably in the range of 20 cP to 128 cP.
The electrical conductivity of the separated solution and the residual solution is preferably in the range of 3.7 S/m to 5.4 S/m.
Furthermore, it is preferable that the pH of the residual liquid after addition of the carbonate source or hydroxide source (sodium hydroxide or sodium carbonate, sodium bicarbonate, carbon dioxide gas) is within the range of 6.5 to 7.3.

また、本実施形態においては、アルカリ性金属化合物添加工程S01で添加されるアルカリ性金属化合物の少なくとも一部として、pHが4.0未満の硫酸コバルト溶液やpHが4.0未満の硫酸コバルト溶液に対して、アルカリ性金属化合物添加工程S01を経て得られるpHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液から分取した分取溶液や固液分離工程S03で分離された残液を用いて得られた水酸化コバルト沈殿または炭酸コバルト沈殿を使用するものとして説明したが、これに限定されることはなく、添加するアルカリ性金属化合物の製法に特に制限はない。 In addition, in this embodiment, as at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step S01, a cobalt hydroxide precipitate or a cobalt carbonate precipitate obtained from a cobalt sulfate solution having a pH of less than 4.0 or a fractionated solution separated from a cobalt sulfate solution having a pH of 4.5 or higher obtained through the alkaline metal compound addition step S01 or a residual liquid separated in the solid-liquid separation step S03 is used. However, this is not limited to this, and there are no particular restrictions on the method for producing the alkaline metal compound to be added.

また、本実施形態では、晶析工程S02においては、pHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液を加熱処理するとともに減圧下で濃縮することによって、硫酸コバルト結晶を晶析させる構成として説明したが、硫酸コバルト結晶の晶析方法に限定はなく、例えば、pHを4.5以上とした硫酸コバルト溶液を冷却することによって硫酸コバルト結晶を晶析させてもよい。 In addition, in this embodiment, the crystallization step S02 is described as being configured to crystallize cobalt sulfate crystals by heating a cobalt sulfate solution adjusted to a pH of 4.5 or higher and concentrating it under reduced pressure. However, the method for crystallizing cobalt sulfate crystals is not limited; for example, cobalt sulfate crystals may be crystallized by cooling a cobalt sulfate solution adjusted to a pH of 4.5 or higher.

以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。 Below, we will explain the results of confirmation experiments conducted to confirm the effectiveness of this invention.

(実施例1)
硫酸コバルト7水和物(特級試薬)を所定量秤量し、純水で溶解した後にコバルト1mol/Lとなるように定容した。また、定容の際には、47質量%硫酸を定容前に添加して、定容後の溶液全体のpHが1.0となるように調製した(初期pH)。この溶液を晶析原料液(硫酸コバルト溶液)とした。
ここで、この晶析原料液(硫酸コバルト溶液)のICP発光分光分析による濃度分析値は、Co:59g/L、Na:12mg/Lであった。
Example 1
A predetermined amount of cobalt sulfate heptahydrate (special grade reagent) was weighed and dissolved in pure water to a constant volume so that the cobalt concentration was 1 mol/L. Before the constant volume adjustment, 47% by mass of sulfuric acid was added to adjust the pH of the entire solution to 1.0 (initial pH). This solution was used as the crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution).
Here, the concentration analysis values of this crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) by ICP emission spectrometry were Co: 59 g/L, Na: 12 mg/L.

このpH1.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)を用い、複数の溶液を分取し、十分に撹拌しながら8mol/L水酸化ナトリウム溶液を滴下し、各溶液のpHを4.0~11.0まで調整して1時間撹拌した。
pH調整および撹拌後、場合によっては生成沈澱を含むスラリーおよび溶液を回収し、全て1.0μmメンブレンで濾別後、濾過液中のコバルト濃度を測定した。その際の各pHに対する溶液中の溶存コバルト濃度を図3に示す。
Using this crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) with a pH of 1.0, a plurality of solutions were taken, and while thoroughly stirring, an 8 mol/L sodium hydroxide solution was added dropwise to adjust the pH of each solution to 4.0 to 11.0, followed by stirring for 1 hour.
After adjusting the pH and stirring, the slurry and solution, which may have formed a precipitate, were recovered and filtered through a 1.0 μm membrane. The cobalt concentration in the filtrate was measured. The dissolved cobalt concentration in the solution at each pH is shown in Figure 3.

図3に示すように、pH7.0未満では水酸化コバルトの生成が不十分で溶液中に溶存コバルトが検出されている。一方、pH7.0以上では溶存コバルトは殆ど検出されず、水酸化コバルトの沈澱生成が十分に進行していることが確認できる。 As shown in Figure 3, at pH levels below 7.0, the production of cobalt hydroxide is insufficient and dissolved cobalt is detected in the solution. On the other hand, at pH levels above 7.0, dissolved cobalt is barely detected, confirming that the precipitation of cobalt hydroxide is progressing satisfactorily.

(実施例2)
実施例1と同様に、pH1.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)を準備した。pH1.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)の一部を分取し、十分に撹拌しながら8mol/L水酸化ナトリウム溶液を滴下し、溶液のpHを11.0まで調整して水酸化コバルト沈澱を生成させて、水酸化コバルトスラリーとした。
このスラリーを1時間撹拌保持した後、1.0μmメンブレンで濾別し、メンブレンに残った水酸化コバルト沈澱に十分に純水を滴下して通液濾過し、表面に付着している溶液を洗浄した。十分に純水通液洗浄かつ濾過した後、25℃で静置乾燥して水酸化コバルト沈澱を回収した。回収された水酸化コバルト沈殿中のNa濃度は0.1質量%未満であった。
Example 2
A crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) with a pH of 1.0 was prepared in the same manner as in Example 1. A portion of the crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) with a pH of 1.0 was taken, and an 8 mol/L sodium hydroxide solution was added dropwise to the solution while thoroughly stirring, adjusting the pH of the solution to 11.0 to produce a cobalt hydroxide precipitate, thereby producing a cobalt hydroxide slurry.
The slurry was stirred for 1 hour and then filtered through a 1.0 μm membrane. Pure water was dropped into the cobalt hydroxide precipitate remaining on the membrane and filtered to wash away any solution adhering to the surface. After thorough washing with pure water and filtration, the cobalt hydroxide precipitate was allowed to stand and dry at 25° C., and the cobalt hydroxide precipitate was recovered. The Na concentration in the recovered cobalt hydroxide precipitate was less than 0.1% by mass.

回収された水酸化コバルト沈殿を、初期pH1.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に投入し、撹拌混合しながら溶解させてpH4.5に調整した。
SO(aq)+Co(OH)(s)→CoSO(aq)+2HO(l)
(水酸化コバルト沈殿を晶析原液に15g/Lで添加したところ、晶析原液中でのCo濃度は8g/L上昇し、Na濃度は15mg/L上昇した。)
pH4.5に調整後の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に対して加熱処理を行い、減圧下で溶液中コバルト濃度が200g/Lとなるまで濃縮させて硫酸コバルト7水和物を晶析させた。
The recovered cobalt hydroxide precipitate was added to a crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) having an initial pH of 1.0, and dissolved while stirring and mixing, until the pH was adjusted to 4.5.
H2SO4 (aq)+Co(OH) 2 (s) CoSO4 (aq)+ 2H2O (l)
(When cobalt hydroxide precipitate was added to the crystallization stock solution at 15 g/L, the Co concentration in the crystallization stock solution increased by 8 g/L and the Na concentration increased by 15 mg/L.)
The crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) after being adjusted to pH 4.5 was subjected to a heat treatment and concentrated under reduced pressure until the cobalt concentration in the solution reached 200 g/L, thereby crystallizing cobalt sulfate heptahydrate.

晶析させた結晶を含む濃縮後の硫酸コバルト結晶含有スラリーについて、濾過、遠心脱水後に回収し、25℃で静置乾燥して硫酸コバルト7水和物の結晶を回収した。
回収された硫酸コバルト7水和物の結晶のCoとNaの含有量を分析した。分析結果を表1に示す。表1に示すように、Coの含有量が20.9質量%、Naの含有量は5質量ppm未満であり、十分に高純度な結晶であった。
静置乾燥して回収された硫酸コバルト7水和物の結晶をさらに約10g秤量し、コバルト濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7)に溶解させてpHを測定した。結果を表1に示す。溶解液のpHは6.0であり、十分に遊離HSOの付着が低い結晶が回収できることが確認された。
The concentrated cobalt sulfate crystal-containing slurry containing the precipitated crystals was filtered, centrifuged, and then recovered and allowed to stand and dry at 25° C. to recover cobalt sulfate heptahydrate crystals.
The Co and Na contents of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were analyzed. The analysis results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the Co content was 20.9 mass% and the Na content was less than 5 mass ppm, indicating that the crystals were of sufficiently high purity.
Approximately 10 g of the cobalt sulfate heptahydrate crystals recovered after standing and drying were further weighed and dissolved in pure water (pH 6.5 to 7) to a cobalt concentration of 1.00 mass%, and the pH was measured. The results are shown in Table 1. The pH of the solution was 6.0, confirming that crystals with sufficiently low free H2SO4 adhesion could be recovered.

(実施例3)
晶析原料液(硫酸コバルト溶液)のpH(初期pH)を2.0とした以外は実施例1と同様の手順で晶析原料液(硫酸コバルト溶液)を調製した。
pH2.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)の一部を分取し、十分に撹拌しながら8mol/L水酸化ナトリウム溶液を滴下し、溶液のpHを11.0まで調整して水酸化コバルト沈澱を生成させて、水酸化コバルトスラリーとした。
このスラリーを1時間撹拌保持した後、1.0μmメンブレンで濾別し、メンブレンに残った水酸化コバルト沈澱に十分に純水を滴下して通液濾過し、表面に付着している溶液を洗浄した。十分に純水通液洗浄かつ濾過した後、25℃で静置乾燥して水酸化コバルト沈澱を回収した。回収された水酸化コバルト沈殿中のNa濃度は0.1質量%未満であった。
Example 3
A crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the pH (initial pH) of the crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) was set to 2.0.
A portion of the crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) with a pH of 2.0 was taken, and an 8 mol/L sodium hydroxide solution was added dropwise with thorough stirring to adjust the pH of the solution to 11.0, thereby forming a cobalt hydroxide precipitate and producing a cobalt hydroxide slurry.
The slurry was stirred for 1 hour and then filtered through a 1.0 μm membrane. Pure water was dropped into the cobalt hydroxide precipitate remaining on the membrane and filtered to wash away any solution adhering to the surface. After thorough washing with pure water and filtration, the cobalt hydroxide precipitate was allowed to stand and dry at 25° C., and the cobalt hydroxide precipitate was recovered. The Na concentration in the recovered cobalt hydroxide precipitate was less than 0.1% by mass.

回収された水酸化コバルト沈殿を、pH2.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に投入し、撹拌混合しながら溶解させてpH5.0に調整した。
SO(aq)+Co(OH)(s)→CoSO(aq)+2HO(l)
(水酸化コバルト沈殿を晶析原液に6g/Lで添加したところ、晶析原液中でのCo濃度は3g/L上昇し、Na濃度は6mg/L上昇した。)
pH5.0に調整後の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に対して加熱処理を行い、減圧下で溶液中コバルト濃度が200g/Lとなるまで濃縮させて硫酸コバルト7水和物を晶析させた。
The recovered cobalt hydroxide precipitate was added to a crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) having a pH of 2.0, and dissolved while stirring and mixing, and the pH was adjusted to 5.0.
H2SO4 (aq)+Co(OH) 2 (s) CoSO4 (aq)+ 2H2O (l)
(When cobalt hydroxide precipitate was added to the crystallization stock solution at 6 g/L, the Co concentration in the crystallization stock solution increased by 3 g/L and the Na concentration increased by 6 mg/L.)
The crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) after being adjusted to pH 5.0 was subjected to a heat treatment and concentrated under reduced pressure until the cobalt concentration in the solution reached 200 g/L, thereby crystallizing cobalt sulfate heptahydrate.

晶析させた結晶を含む濃縮後の硫酸コバルト結晶含有スラリーについて、濾過、遠心脱水後に回収し、25℃で静置乾燥して硫酸コバルト7水和物の結晶を回収した。
回収された硫酸コバルト7水和物の結晶のCoとNaの含有量を分析した。分析結果を表1に示す。表1に示すように、Coの含有量が21.0質量%、Naの含有量は5質量ppm未満であり、十分に高純度な結晶であった。
静置乾燥して回収された硫酸コバルト7水和物の結晶をさらに約10g秤量し、コバルト濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7)に溶解させてpHを測定した。結果を表1に示す。溶解液のpHは6.1であり、十分に遊離HSOの付着が低い結晶が回収できることが確認された。
The concentrated cobalt sulfate crystal-containing slurry containing the precipitated crystals was filtered, centrifuged, and then recovered and allowed to stand and dry at 25° C. to recover cobalt sulfate heptahydrate crystals.
The Co and Na contents of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were analyzed. The analysis results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the Co content was 21.0 mass% and the Na content was less than 5 mass ppm, indicating that the crystals were of sufficiently high purity.
Approximately 10 g of the cobalt sulfate heptahydrate crystals recovered after standing and drying were further weighed and dissolved in pure water (pH 6.5 to 7) to a cobalt concentration of 1.00 mass%, and the pH was measured. The results are shown in Table 1. The pH of the solution was 6.1, confirming that crystals with sufficiently low free H2SO4 adhesion could be recovered.

(実施例4)
晶析原料液(硫酸コバルト溶液)のpH(初期pH)を3.0とした以外は実施例1と同様の手順で晶析原料液(硫酸コバルト溶液)を調製した。
pH3.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)の一部を分取し、十分に撹拌しながら8mol/L水酸化ナトリウム溶液を滴下し、溶液のpHを7.0まで調整して水酸化コバルト沈澱を生成させて、水酸化コバルトスラリーとした。
このスラリーを1時間撹拌保持した後、1.0μmメンブレンで濾別し、メンブレンに残った水酸化コバルト沈澱に十分に純水を滴下して通液濾過し、表面に付着している溶液を洗浄した。十分に純水通液洗浄かつ濾過した後、25℃で静置乾燥して水酸化コバルト沈澱を回収した。回収された水酸化コバルト沈殿中のNa濃度は0.1質量%未満であった。
Example 4
A crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the pH (initial pH) of the crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) was set to 3.0.
A portion of the crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) with pH 3.0 was taken, and an 8 mol/L sodium hydroxide solution was added dropwise with thorough stirring to adjust the pH of the solution to 7.0, thereby forming a cobalt hydroxide precipitate and producing a cobalt hydroxide slurry.
The slurry was stirred for 1 hour and then filtered through a 1.0 μm membrane. Pure water was dropped into the cobalt hydroxide precipitate remaining on the membrane and filtered to wash away any solution adhering to the surface. After thorough washing with pure water and filtration, the cobalt hydroxide precipitate was allowed to stand and dry at 25° C., and the cobalt hydroxide precipitate was recovered. The Na concentration in the recovered cobalt hydroxide precipitate was less than 0.1% by mass.

回収された水酸化コバルト沈殿を、pH3.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に投入し、撹拌混合しながら溶解させてpH5.5に調整した。
SO(aq)+Co(OH)(s)→CoSO(aq)+2HO(l)
(水酸化コバルト沈殿を晶析原液に1g/Lで添加したところ、晶析原液中でのCo濃度は0.5g/L上昇し、Na濃度は1mg/L上昇した。)
pH5.5に調整後の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に対して加熱処理を行い、減圧下で溶液中コバルト濃度が200g/Lとなるまで濃縮させて硫酸コバルト7水和物を晶析させた。
The recovered cobalt hydroxide precipitate was added to a crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) having a pH of 3.0, and dissolved while stirring and mixing, and the pH was adjusted to 5.5.
H2SO4 (aq)+Co(OH) 2 (s) CoSO4 (aq)+ 2H2O (l)
(When cobalt hydroxide precipitate was added to the crystallization stock solution at 1 g/L, the Co concentration in the crystallization stock solution increased by 0.5 g/L and the Na concentration increased by 1 mg/L.)
The crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) after being adjusted to pH 5.5 was subjected to a heat treatment and concentrated under reduced pressure until the cobalt concentration in the solution reached 200 g/L, thereby crystallizing cobalt sulfate heptahydrate.

晶析させた結晶を含む濃縮後の硫酸コバルト結晶含有スラリーについて、濾過、遠心脱水後に回収し、25℃で静置乾燥して硫酸コバルト7水和物の結晶を回収した。
回収された硫酸コバルト7水和物の結晶のCoとNaの含有量を分析した。分析結果を表1に示す。表1に示すように、Coの含有量が21.0質量%、Naの含有量は5質量ppm未満であり、十分に高純度な結晶であった。
静置乾燥して回収された硫酸コバルト7水和物の結晶をさらに約10g秤量し、コバルト濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7)に溶解させてpHを測定した。結果を表1に示す。溶解液のpHは6.2であり、十分に遊離HSOの付着が低い結晶が回収できることが確認された。
The concentrated cobalt sulfate crystal-containing slurry containing the precipitated crystals was filtered, centrifuged, and then recovered and allowed to stand and dry at 25° C. to recover cobalt sulfate heptahydrate crystals.
The Co and Na contents of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were analyzed. The analysis results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the Co content was 21.0 mass% and the Na content was less than 5 mass ppm, indicating that the crystals were of sufficiently high purity.
Approximately 10 g of the cobalt sulfate heptahydrate crystals recovered after standing and drying were further weighed and dissolved in pure water (pH 6.5 to 7) to a cobalt concentration of 1.00 mass%, and the pH was measured. The results are shown in Table 1. The pH of the solution was 6.2, confirming that crystals with sufficiently low free H2SO4 adhesion could be recovered.

(実施例5)
晶析原料液(硫酸コバルト溶液)のpH(初期pH)を3.5とした以外は実施例1と同様の手順で晶析原料液(硫酸コバルト溶液)を調製した。
pH3.5の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)の一部を分取し、十分に撹拌しながら8mol/L水酸化ナトリウム溶液を滴下し、溶液のpHを7.0まで調整して水酸化コバルト沈澱を生成させて、水酸化コバルトスラリーとした。
このスラリーを1時間撹拌保持した後、1.0μmメンブレンで濾別し、メンブレンに残った水酸化コバルト沈澱に十分に純水を滴下して通液濾過し、表面に付着している溶液を洗浄した。十分に純水通液洗浄かつ濾過した後、25℃で静置乾燥して水酸化コバルト沈澱を回収した。回収された水酸化コバルト沈殿中のNa濃度は0.1質量%未満であった。
Example 5
A crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the pH (initial pH) of the crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) was set to 3.5.
A portion of the crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) with a pH of 3.5 was taken, and an 8 mol/L sodium hydroxide solution was added dropwise with thorough stirring to adjust the pH of the solution to 7.0, thereby forming a cobalt hydroxide precipitate and producing a cobalt hydroxide slurry.
The slurry was stirred for 1 hour and then filtered through a 1.0 μm membrane. Pure water was dropped into the cobalt hydroxide precipitate remaining on the membrane and filtered to wash away any solution adhering to the surface. After thorough washing with pure water and filtration, the cobalt hydroxide precipitate was allowed to stand and dry at 25° C., and the cobalt hydroxide precipitate was recovered. The Na concentration in the recovered cobalt hydroxide precipitate was less than 0.1% by mass.

回収された水酸化コバルト沈殿を、pH3.5の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に投入し、撹拌混合しながら溶解させてpH6.0に調整した。
SO(aq)+Co(OH)(s)→CoSO(aq)+2HO(l)
(水酸化コバルト沈殿を晶析原液に1g/Lで添加したところ、晶析原液中でのCo濃度は0.5g/L上昇し、Na濃度は1mg/L上昇した。)
pH6.0に調整後の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に対して加熱処理を行い、減圧下で溶液中コバルト濃度が200g/Lとなるまで濃縮させて硫酸コバルト7水和物を晶析させた。
The recovered cobalt hydroxide precipitate was added to a crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) having a pH of 3.5, and dissolved while stirring and mixing, and the pH was adjusted to 6.0.
H2SO4 (aq)+Co(OH) 2 (s) CoSO4 (aq)+ 2H2O (l)
(When cobalt hydroxide precipitate was added to the crystallization stock solution at 1 g/L, the Co concentration in the crystallization stock solution increased by 0.5 g/L and the Na concentration increased by 1 mg/L.)
The crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) after being adjusted to pH 6.0 was subjected to a heat treatment and concentrated under reduced pressure until the cobalt concentration in the solution reached 200 g/L, thereby crystallizing cobalt sulfate heptahydrate.

晶析させた結晶を含む濃縮後の硫酸コバルト結晶含有スラリーについて、濾過、遠心脱水後に回収し、25℃で静置乾燥して硫酸コバルト7水和物の結晶を回収した。
回収された硫酸コバルト7水和物の結晶のCoとNaの含有量を分析した。分析結果を表1に示す。表1に示すように、Coの含有量が20.9質量%、Naの含有量は5質量ppm未満であり、十分に高純度な結晶であった。
静置乾燥して回収された硫酸コバルト7水和物の結晶をさらに約10g秤量し、コバルト濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7)に溶解させてpHを測定した。結果を表1に示す。溶解液のpHは6.2であり、十分に遊離HSOの付着が低い結晶が回収できることが確認された。
The concentrated cobalt sulfate crystal-containing slurry containing the precipitated crystals was filtered, centrifuged, and then recovered and allowed to stand and dry at 25° C. to recover cobalt sulfate heptahydrate crystals.
The Co and Na contents of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were analyzed. The analysis results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the Co content was 20.9 mass% and the Na content was less than 5 mass ppm, indicating that the crystals were of sufficiently high purity.
Approximately 10 g of the cobalt sulfate heptahydrate crystals recovered after standing and drying were further weighed and dissolved in pure water (pH 6.5 to 7) to a cobalt concentration of 1.00 mass%, and the pH was measured. The results are shown in Table 1. The pH of the solution was 6.2, confirming that crystals with sufficiently low free H2SO4 adhesion could be recovered.

(比較例1~4)
実施例2~5で用いたpH1.0~3.5の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)について、水酸化コバルトの添加によるpH調整を実施せずにそのままのpH1.0~3.5で実施例2~5と同様の条件で硫酸コバルト7水和物を晶析回収した。
回収した硫酸コバルト7水和物結晶について、実施例2~5と同様に、Co含有量、Na含有量を測定した。回収された硫酸コバルト7水和物の結晶をさらに約10g秤量し、コバルト濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7)に溶解させてpHを測定した。評価結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1 to 4)
The crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) having a pH of 1.0 to 3.5 used in Examples 2 to 5 was crystallized and recovered as cobalt sulfate heptahydrate under the same conditions as in Examples 2 to 5, without adjusting the pH by adding cobalt hydroxide, at a pH of 1.0 to 3.5.
The Co content and Na content of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were measured in the same manner as in Examples 2 to 5. Approximately 10 g of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were further weighed and dissolved in pure water (pH 6.5 to 7) to give a cobalt concentration of 1.00 mass%, and the pH was measured. The evaluation results are shown in Table 1.

その結果、硫酸コバルト7水和物の結晶のCo含有量、Na含有量は、実施例2~5と同等品質であったが、コバルト濃度1.00質量%水溶解液のpHについては実施例1~5よりも大きく下回るpH値となっており、遊離HSOが大量に付着した硫酸コバルト7水和物が回収されることとなった。
晶析原料液(硫酸コバルト溶液)のpH調整をせずに硫酸酸性のまま晶析処理に供すると、遊離HSOが付着していない硫酸コバルト7水和物を回収することは困難であることが確認された。
As a result, the Co content and Na content of the cobalt sulfate heptahydrate crystals were of the same quality as those in Examples 2 to 5. However, the pH of the aqueous solution with a cobalt concentration of 1.00 mass % was significantly lower than those in Examples 1 to 5 , and cobalt sulfate heptahydrate with a large amount of free H2SO4 attached was recovered.
It was confirmed that if the crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) is subjected to crystallization treatment while remaining acidic with sulfuric acid without adjusting the pH, it is difficult to recover cobalt sulfate heptahydrate free of free H 2 SO 4 .

(比較例5~8)
実施例2~5で用いたpH1.0~3.5の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)について、水酸化コバルトの添加によるpH調整の代わりに水酸化ナトリウム水溶液の添加によるpH調整を実施し、実施例2~5と同様にpH4.5~6.0に調整し、実施例2~5と同様の条件で硫酸コバルト7水和物を晶析回収した。
(Comparative Examples 5 to 8)
The crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution) having a pH of 1.0 to 3.5 used in Examples 2 to 5 was adjusted to a pH of 4.5 to 6.0 by adding an aqueous sodium hydroxide solution instead of adjusting the pH by adding cobalt hydroxide, as in Examples 2 to 5, and cobalt sulfate heptahydrate was crystallized and recovered under the same conditions as in Examples 2 to 5.

回収した硫酸コバルト7水和物結晶について、実施例2~5と同様に、Co含有量、Na含有量を測定した。回収された硫酸コバルト7水和物の結晶をさらに約10g秤量し、コバルト濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7)に溶解させてpHを測定した。評価結果を表1に示す。なお、比較例においては水酸化コバルトを作成していないので、表1の「pH調整」の項目を「-」と記載した。 The Co content and Na content of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were measured in the same manner as in Examples 2 to 5. Approximately 10 g of the recovered cobalt sulfate heptahydrate crystals were further weighed and dissolved in pure water (pH 6.5 to 7) to achieve a cobalt concentration of 1.00% by mass, and the pH was measured. The evaluation results are shown in Table 1. Note that in the comparative example, cobalt hydroxide was not produced, so the "pH adjustment" item in Table 1 is marked with "-."

その結果、Co含有量、コバルト濃度1.00質量%水溶解液のpHについては実施例と同等品質であったが、Na含有量ついては実施例よりも大きく上回る数値となり、ナトリウム不純物が多い硫酸コバルト7水和物が回収されることとなった。
水酸化ナトリウム水溶液の添加によるpH調整は簡便な方法であるが、晶析原料液(硫酸コバルト溶液)中のナトリウム濃度が過度に上昇してしまい、硫酸コバルト7水和物へのナトリウム混入も増大し、高純度の硫酸コバルト7水和物を回収するには不適な方法であることが確認された。
As a result, the Co content and the pH of the aqueous solution with a cobalt concentration of 1.00 mass% were of the same quality as in the Examples, but the Na content was significantly higher than in the Examples, and cobalt sulfate heptahydrate with a high sodium impurity content was recovered.
Although adjusting the pH by adding an aqueous sodium hydroxide solution is a simple method, it excessively increases the sodium concentration in the crystallization raw material solution (cobalt sulfate solution), and also increases the amount of sodium mixed into cobalt sulfate heptahydrate. Therefore, it was confirmed that this method is unsuitable for recovering high-purity cobalt sulfate heptahydrate.

(比較例11、実施例11~16)
次に、表3に示す組成の硫酸コバルト溶液に対して炭酸ナトリウムを添加してpHを8.69として、炭酸コバルト沈殿を得た。
そして、表2に示す組成のpH2.0の晶析原料液(硫酸コバルト溶液)に対して、上述のようにして得られた炭酸コバルト沈殿を添加し、表4に示す晶析時のpHとなるように調整し、硫酸コバルト結晶を晶析させた。得られた硫酸コバルト結晶の組成とコバルト濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7)に溶解させてpHを測定した結果を表4に示す。
(Comparative Example 11, Examples 11 to 16)
Next, sodium carbonate was added to a cobalt sulfate solution having the composition shown in Table 3 to adjust the pH to 8.69, thereby obtaining a cobalt carbonate precipitate.
The cobalt carbonate precipitate obtained as described above was added to a crystallization raw material liquid (cobalt sulfate solution) having a pH of 2.0 and the composition shown in Table 2, and the pH was adjusted to the pH during crystallization shown in Table 4, thereby crystallizing cobalt sulfate crystals. The composition of the obtained cobalt sulfate crystals and the pH measured after dissolving the crystals in pure water (pH 6.5 to 7) to give a cobalt concentration of 1.00 mass% are shown in Table 4.

表4に示すように、晶析時のpHを4.5以上とした実施例11~16においては、晶析時のpHを4.5未満とした比較例11に比べて、結晶中のAl、Fe、Mn、Znの含有量が低減した。また、実施例11~16によれば、比較例11に比べて酸性度の低い結晶を得ることができた。 As shown in Table 4, in Examples 11 to 16, in which the pH during crystallization was 4.5 or higher, the content of Al, Fe, Mn, and Zn in the crystals was reduced compared to Comparative Example 11, in which the pH during crystallization was less than 4.5. Furthermore, in Examples 11 to 16, crystals with lower acidity were obtained than in Comparative Example 11.

(実施例21~25)
表3に示す組成の硫酸コバルト溶液に対して炭酸ナトリウムを添加して、表5に示すpHとして、炭酸コバルト沈殿と、溶存硫酸ナトリウム、あるいは、添加して未反応の炭酸ナトリウムを含む懸濁スラリーを得た。この懸濁スラリーのコバルト濃度、電気伝導度、粘度を測定した。測定結果を表5に示す。
得られた懸濁スラリーを固液分離(重力沈降分離方式)し、炭酸コバルト沈殿を得た。この炭酸コバルト沈殿の組成を表5に示す。
(Examples 21 to 25)
Sodium carbonate was added to a cobalt sulfate solution having the composition shown in Table 3, and the pH was adjusted to the pH shown in Table 5 to obtain a suspension slurry containing cobalt carbonate precipitate and dissolved sodium sulfate or unreacted sodium carbonate. The cobalt concentration, electrical conductivity, and viscosity of this suspension slurry were measured. The measurement results are shown in Table 5.
The resulting suspension slurry was subjected to solid-liquid separation (gravity settling separation method) to obtain a cobalt carbonate precipitate, the composition of which is shown in Table 5.

pHが7.5以上である実施例24、25に比べてpHが7.0以下である実施例21~23においては、炭酸コバルト沈殿におけるMn、Mg、Caの含有量が低減していることが確認される。 Compared to Examples 24 and 25, where the pH was 7.5 or higher, Examples 21 to 23, where the pH was 7.0 or lower, showed a reduced content of Mn, Mg, and Ca in the cobalt carbonate precipitate.

(実施例31)
次に、表6に示す組成の遊離硫酸を中和後のpHが4.72の 硫酸コバルト溶液(分取溶液や残液を模した溶液)に対して純水を添加して、表7に示すようにCo濃度を調整するとともに電気伝導度を測定(株式会社堀場製作所製、ポータブル型電気伝導度測定装置、D-210C)し、Co濃度と電気伝導度との関係について確認した。評価結果を表7および図4に示す。
Co濃度が40g/L以上90g/L以下の範囲内においては、電気伝導度が3.7S/m以上5.4S/m以下の範囲内となり、Co濃度と電気伝導度とが比例関係にあり、電気伝導度を測定することでCo濃度を推定可能なことが確認された。
(Example 31)
Next, pure water was added to a cobalt sulfate solution (simulating a fractionated solution or residual solution) with a pH of 4.72 after neutralization of free sulfuric acid with the composition shown in Table 6, to adjust the Co concentration as shown in Table 7. The electrical conductivity was measured (using a portable electrical conductivity measuring device, D-210C, manufactured by HORIBA, Ltd.) to confirm the relationship between the Co concentration and electrical conductivity. The evaluation results are shown in Table 7 and Figure 4.
When the Co concentration was in the range of 40 g/L or more and 90 g/L or less, the electrical conductivity was in the range of 3.7 S/m or more and 5.4 S/m or less, and it was confirmed that the Co concentration and the electrical conductivity were in a proportional relationship and that the Co concentration could be estimated by measuring the electrical conductivity.

(実施例41)
表8に示す組成のpH3.0の硫酸コバルト溶液(分取溶液や残液を模した溶液)に対して純水を添加して、表8に示すようにCo濃度を調整した。そして、硫酸コバルト溶液に対して炭酸ナトリウムを添加して、炭酸コバルト沈殿と、溶存硫酸ナトリウム、あるいは、添加して未反応の炭酸ナトリウムを含む懸濁スラリーを得た。
この懸濁スラリーをガラス製ビーカーに入れ、デジタル粘度計(英弘精機株式会社製、BROOKFIELD、LVDV-E)を用いて粘度を測定した。測定結果を表8に示す。
(Example 41)
Pure water was added to a cobalt sulfate solution (a solution simulating a preparative solution or a residual solution) having a pH of 3.0 and a composition shown in Table 8 to adjust the Co concentration as shown in Table 8. Sodium carbonate was then added to the cobalt sulfate solution to obtain a suspension slurry containing cobalt carbonate precipitate and dissolved sodium sulfate or unreacted sodium carbonate after addition.
The suspension slurry was placed in a glass beaker and the viscosity was measured using a digital viscometer (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd., Brookfield, LVDV-E). The measurement results are shown in Table 8.

表8から、Co濃度が40g/L以上90g/L以下に対応するスラリー粘度では攪拌が容易であることが確認された。 Table 8 confirms that slurry viscosities corresponding to Co concentrations of 40 g/L or more and 90 g/L or less are easy to stir.

(実施例101)
硫酸ニッケル6水和物(特級試薬)を所定量秤量し、純水で溶解した後にニッケル1mol/Lとなるように定容した。また、定容の際には、47質量%硫酸を定容前に添加して、定容後の溶液全体のpHが2.0となるように調製した。この溶液を晶析原料液(硫酸ニッケル溶液)とした。
ここで、この晶析原料液(硫酸ニッケル溶液)のICP発光分光分析による濃度分析値は、Ni:63g/L、Na:10mg/Lであった。
(Example 101)
A predetermined amount of nickel sulfate hexahydrate (special grade reagent) was weighed and dissolved in pure water to obtain a nickel concentration of 1 mol/L. Furthermore, before the volumetric adjustment, 47% by mass of sulfuric acid was added to the solution to adjust the pH of the entire solution to 2.0. This solution was used as the crystallization raw material solution (nickel sulfate solution).
Here, the concentration analysis values of this crystallization raw material solution (nickel sulfate solution) by ICP emission spectrometry were Ni: 63 g/L, Na: 10 mg/L.

こうして得られたpH2.0(初期pH)の晶析原料液(硫酸ニッケル溶液)の一部を分取し、十分に撹拌しながら1.0mol/L炭酸ナトリウム溶液を滴下し、溶液のpHを11.0まで調整して炭酸ニッケル沈澱を生成させて、炭酸ニッケルスラリーとした。
このスラリーを1時間撹拌保持した後、1.0μmメンブレンで濾別し、メンブレンに残った炭酸ニッケル沈澱に十分に純水を滴下して通液濾過し、表面に付着している溶液を洗浄した。十分に純水通液洗浄かつ濾過した後、25℃で静置乾燥して炭酸ニッケル沈澱を回収した。回収された炭酸ニッケル沈殿中のNa濃度は0.1質量%未満であった。
A portion of the crystallization raw material liquid (nickel sulfate solution) having a pH of 2.0 (initial pH) thus obtained was taken, and a 1.0 mol/L sodium carbonate solution was added dropwise to the solution while thoroughly stirring, thereby adjusting the pH of the solution to 11.0 to produce a nickel carbonate precipitate, thereby producing a nickel carbonate slurry.
The slurry was stirred for 1 hour and then filtered through a 1.0 μm membrane. Pure water was dropped thoroughly onto the nickel carbonate precipitate remaining on the membrane, and the solution adhering to the surface was washed away. After thorough washing with pure water and filtration, the mixture was left to dry at 25° C. to recover the nickel carbonate precipitate. The Na concentration in the recovered nickel carbonate precipitate was less than 0.1% by mass.

回収された炭酸ニッケル沈殿を、pH2.0の晶析原料液(硫酸ニッケル溶液)に投入して撹拌混合しながら溶解させて下記の反応を起こしpH4.5に調整した。
SO(aq)+NiCO(s)→NiSO(aq)+HO(l)+CO(g)
pH4.5に調整後の晶析原料液(硫酸ニッケル溶液)に対して加熱処理を行い、減圧下で溶液中ニッケル濃度が250g/Lとなるまで濃縮させて硫酸ニッケル6水和物を晶析させた。
The recovered nickel carbonate precipitate was added to a crystallization raw material solution (nickel sulfate solution) of pH 2.0 and dissolved under stirring to cause the following reaction, and the pH was adjusted to 4.5.
H 2 SO 4 (aq) + NiCO 3 (s) → NiSO 4 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g)
The crystallization raw material liquid (nickel sulfate solution) after being adjusted to pH 4.5 was subjected to a heat treatment and concentrated under reduced pressure until the nickel concentration in the solution reached 250 g/L, thereby crystallizing nickel sulfate hexahydrate.

晶析させた結晶を含む濃縮後の硫酸ニッケル結晶含有スラリーについて、濾過、遠心脱水後に回収し、25℃で静置乾燥して硫酸ニッケル6水和物の結晶を回収した。
回収された硫酸ニッケル6水和物の結晶のNiとNaの含有量を分析した。分析結果を表9に示す。表9に示すように、Niの含有量が22.3質量%、Naの含有量は5質量ppm未満であり、十分に高純度な結晶であった。
The concentrated nickel sulfate crystal-containing slurry containing the precipitated crystals was filtered, centrifuged, and then recovered and allowed to stand and dry at 25° C. to recover nickel sulfate hexahydrate crystals.
The Ni and Na contents of the recovered nickel sulfate hexahydrate crystals were analyzed. The analysis results are shown in Table 9. As shown in Table 9, the Ni content was 22.3 mass% and the Na content was less than 5 mass ppm, indicating that the crystals were of sufficiently high purity.

静置乾燥して回収された硫酸ニッケル6水和物の結晶をさらに約10g秤量し、ニッケル濃度1.00質量%となるように純水(pH6.5~7.0)に溶解させてpHを測定した。結果を表9に示す。溶解液のpHは5.4であり、十分に遊離HSOの付着が低い結晶が回収できることが確認された。 Approximately 10 g of the recovered nickel sulfate hexahydrate crystals were weighed and dissolved in pure water (pH 6.5 to 7.0) to a nickel concentration of 1.00% by mass, and the pH was measured. The results are shown in Table 9. The pH of the solution was 5.4, confirming that crystals with sufficiently low free H2SO4 adhesion could be recovered.

(実施例102~104)
晶析原料液のpH (初期pH) 、炭酸ニッケル沈殿作製時のpH(作製pH)、硫酸ニッケル晶析時のpH(晶析時pH)を表9のように変化させ、その他の条件については実施例101の実験条件と同様に実験を行った。評価結果を表9に示す。
(Examples 102 to 104)
The pH of the crystallization raw material solution (initial pH), the pH during preparation of the nickel carbonate precipitate (preparation pH), and the pH during crystallization of nickel sulfate (crystallization pH) were changed as shown in Table 9, and the other conditions were the same as those in Example 101. The evaluation results are shown in Table 9.

(比較例111、実施例111~115)
次に、表11に示す組成の硫酸ニッケル溶液に対して炭酸ナトリウムを添加してpHを8.77として、炭酸ニッケル沈殿を得た。
そして、表10に示す組成のpH2.5の晶析原料液(硫酸ニッケル溶液)に対して、上述のようにして得られた炭酸ニッケル沈殿を添加し、表12に示すpHとなるように調整し、硫酸ニッケル結晶を晶析させた。得られた硫酸ニッケル結晶の組成を表12に示す。
(Comparative Example 111, Examples 111 to 115)
Next, sodium carbonate was added to a nickel sulfate solution having the composition shown in Table 11 to adjust the pH to 8.77, thereby obtaining a nickel carbonate precipitate.
The nickel carbonate precipitate obtained as described above was added to a crystallization raw material solution (nickel sulfate solution) having a pH of 2.5 and a composition shown in Table 10, and the pH was adjusted to the pH shown in Table 12, thereby crystallizing nickel sulfate crystals. The composition of the obtained nickel sulfate crystals is shown in Table 12.

表12に示すように、晶析時のpHを4.5以上とした実施例111~115においては、晶析時のpHを4.5未満とした比較例111に比べて、結晶中のAl、Fe、Mn、Znの含有量が低減した。また、実施例111~115によれば、比較例111に比べて酸性度の低い結晶を得ることができた。 As shown in Table 12, in Examples 111 to 115, in which the pH during crystallization was 4.5 or higher, the content of Al, Fe, Mn, and Zn in the crystals was reduced compared to Comparative Example 111, in which the pH during crystallization was less than 4.5. Furthermore, in Examples 111 to 115, crystals with lower acidity than Comparative Example 111 were obtained.

(実施例121~125)
表11に示す組成の硫酸ニッケル溶液に対して炭酸ナトリウムを添加して、表13に示すpHとして、炭酸ニッケル沈殿と、溶存硫酸ナトリウム、あるいは、添加して未反応の炭酸ナトリウムを含む懸濁スラリーを得た。この懸濁スラリーのニッケル濃度、電気伝導度、粘度を測定した。測定結果を表13に示す。
得られた懸濁スラリーを固液分離(重力沈降分離方式)し、炭酸ニッケル沈殿を得た。この炭酸ニッケル沈殿の組成を表13に示す。
(Examples 121 to 125)
Sodium carbonate was added to a nickel sulfate solution having the composition shown in Table 11, and the pH was adjusted to the pH shown in Table 13 to obtain a suspension slurry containing nickel carbonate precipitate and dissolved sodium sulfate or added, unreacted sodium carbonate. The nickel concentration, electrical conductivity, and viscosity of this suspension slurry were measured. The measurement results are shown in Table 13.
The resulting suspension slurry was subjected to solid-liquid separation (gravity settling separation method) to obtain a nickel carbonate precipitate. The composition of this nickel carbonate precipitate is shown in Table 13.

pHが7.5以上である実施例124、125に比べてpHが7.0以下である実施例121~123においては、炭酸ニッケル沈殿におけるMn、Mg、Caの含有量が低減していることが確認される。 Compared to Examples 124 and 125, where the pH was 7.5 or higher, Examples 121 to 123, where the pH was 7.0 or lower, showed a reduced content of Mn, Mg, and Ca in the nickel carbonate precipitate.

(実施例131)
次に、表14に示す組成の遊離硫酸を中和後のpH4.9の硫酸ニッケル溶液(分取溶液や残液を模した溶液)に対して純水を添加して、表15に示すようにNi濃度を調整するとともに電気伝導度を測定(株式会社堀場製作所製、ポータブル型電気伝導度測定装置、D-210C)し、Ni濃度と電気伝導度との関係について確認した。評価結果を表15および図5に示す。
Ni濃度が40g/L以上90g/L以下の範囲内においては、電気伝導度が3.7S/m以上5.4S/m以下の範囲内となり、Ni濃度と電気伝導度とが比例関係にあり、電気伝導度を測定することでNi濃度を推定可能なことが確認された。
(Example 131)
Next, pure water was added to a nickel sulfate solution (simulating a preparative solution or residual solution) with a pH of 4.9 after neutralization of free sulfuric acid having the composition shown in Table 14 to adjust the Ni concentration as shown in Table 15. The electrical conductivity was measured (using a portable electrical conductivity measuring device, D-210C, manufactured by HORIBA, Ltd.) to confirm the relationship between the Ni concentration and electrical conductivity. The evaluation results are shown in Table 15 and FIG. 5.
When the Ni concentration was in the range of 40 g/L or more and 90 g/L or less, the electrical conductivity was in the range of 3.7 S/m or more and 5.4 S/m or less, and it was confirmed that the Ni concentration and the electrical conductivity were in a proportional relationship and that the Ni concentration could be estimated by measuring the electrical conductivity.

(実施例141)
表16に示す組成のpH3.5の硫酸ニッケル溶液(分取溶液や残液を模した溶液)に対して純水を添加して、表16に示すようにNi濃度を調整した。そして、硫酸ニッケル溶液に対して炭酸ナトリウムを添加して、炭酸ニッケル沈殿と、溶存硫酸ナトリウム、あるいは、添加して未反応の炭酸ナトリウムを含む懸濁スラリーを得た。
この懸濁スラリーをガラス製ビーカーに入れ、デジタル粘度計(英弘精機株式会社製、BROOKFIELD、LVDV-E)を用いて粘度を測定した。測定結果を表16に示す。
(Example 141)
Pure water was added to a nickel sulfate solution (a solution simulating a preparative solution or a residual liquid) having a pH of 3.5 and a composition shown in Table 16, to adjust the Ni concentration as shown in Table 16. Sodium carbonate was then added to the nickel sulfate solution to obtain a suspension slurry containing nickel carbonate precipitate and dissolved sodium sulfate or added, unreacted sodium carbonate.
The suspension slurry was placed in a glass beaker, and the viscosity was measured using a digital viscometer (manufactured by Eiko Seiki Co., Ltd., Brookfield, LVDV-E). The measurement results are shown in Table 16.

表16から、Ni濃度が40g/L以上90g/L以下に対応するスラリー粘度では攪拌が容易であることが確認された。 Table 16 confirms that slurry viscosities corresponding to Ni concentrations of 40 g/L or more and 90 g/L or less are easy to stir.

以上の確認実験の結果、本発明によれば、遊離HSOを多く含むpHが4.0未満の硫酸金属塩溶液から、遊離HSOの付着がなく、かつ、ナトリウム等の不純物量が少ない高品質な硫酸金属塩結晶を得ることが可能な硫酸金属塩結晶の製造方法および金属硫酸塩を提供可能であることが確認された。 As a result of the above confirmatory experiments, it was confirmed that the present invention can provide a method for producing metal sulfate crystals and a metal sulfate that can obtain high-quality metal sulfate crystals that are free from free H2SO4 adhesion and have low amounts of impurities such as sodium from a metal sulfate solution that contains a large amount of free H2SO4 and has a pH of less than 4.0.

Claims (9)

金属硫酸塩を含むpHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から金属硫酸塩結晶を晶析させて回収する金属硫酸塩結晶の製造方法であって、
pHが4.0未満の前記金属硫酸塩溶液に、前記金属硫酸塩を構成する金属のアルカリ性金属化合物を添加してpHを4.5以上とするアルカリ性金属化合物添加工程と、
pHを4.5以上とした前記金属硫酸塩溶液から前記金属硫酸塩結晶を晶析させ、前記金属硫酸塩結晶を含む金属硫酸塩結晶含有スラリーを得る晶析工程と、
前記金属硫酸塩結晶含有スラリーを前記金属硫酸塩結晶と残液に分離する固液分離工程と、
を備えていることを特徴とする金属硫酸塩結晶の製造方法。
A method for producing metal sulfate crystals, comprising crystallizing and recovering metal sulfate crystals from a metal sulfate solution containing a metal sulfate and having a pH of less than 4.0, comprising:
an alkaline metal compound addition step of adding an alkaline metal compound of a metal constituting the metal sulfate to the metal sulfate solution having a pH of less than 4.0 to adjust the pH to 4.5 or higher;
a crystallization step of crystallizing the metal sulfate crystals from the metal sulfate solution having a pH of 4.5 or higher to obtain a metal sulfate crystal-containing slurry containing the metal sulfate crystals;
a solid-liquid separation step of separating the slurry containing the metal sulfate crystals into the metal sulfate crystals and a residual liquid;
A method for producing metal sulfate crystals, comprising:
前記アルカリ性金属化合物添加工程後のpHを6以上7以下の範囲内とすることを特徴とする金属硫酸塩結晶の製造方法。 A method for producing metal sulfate crystals, characterized in that the pH after the alkaline metal compound addition step is within the range of 6 to 7. 前記晶析工程は、pHを4.5以上とした前記金属硫酸塩溶液を加熱処理することにより、前記金属硫酸塩結晶を晶析させることを特徴とする請求項1に記載の金属硫酸塩結晶の製造方法。 The method for producing metal sulfate crystals described in claim 1, characterized in that the crystallization step involves heat-treating the metal sulfate solution with a pH of 4.5 or higher to crystallize the metal sulfate crystals. 前記アルカリ性金属化合物添加工程で添加される前記アルカリ性金属化合物の少なくとも一部は、pHが4.0未満の金属硫酸塩溶液から分取した分取溶液に、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを添加することによって生成された金属水酸化物沈殿または金属炭酸塩沈殿であることを特徴とする請求項1に記載の金属硫酸塩結晶の製造方法。 The method for producing metal sulfate crystals described in claim 1, characterized in that at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step is a metal hydroxide precipitate or metal carbonate precipitate produced by adding sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium bicarbonate to a solution separated from a metal sulfate solution having a pH of less than 4.0. 前記アルカリ性金属化合物添加工程で添加される前記アルカリ性金属化合物の少なくとも一部は、前記固液分離工程で分離された残液に、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを添加することによって生成された金属水酸化物沈殿または金属炭酸塩沈殿であることを特徴とする請求項1に記載の金属硫酸塩結晶の製造方法。 The method for producing metal sulfate crystals described in claim 1, characterized in that at least a portion of the alkaline metal compound added in the alkaline metal compound addition step is a metal hydroxide precipitate or metal carbonate precipitate produced by adding sodium hydroxide, sodium carbonate, or sodium bicarbonate to the residual liquid separated in the solid-liquid separation step. 前記金属水酸化物沈殿または前記金属炭酸塩沈殿を水洗浄することを特徴とする請求項4または請求項5に記載の金属硫酸塩結晶の製造方法。 The method for producing metal sulfate crystals described in claim 4 or 5, characterized in that the metal hydroxide precipitate or the metal carbonate precipitate is washed with water. 前記金属硫酸塩結晶が硫酸コバルト結晶であることを特徴とする請求項1に記載の金属硫酸塩結晶の製造方法。 The method for producing metal sulfate crystals according to claim 1, characterized in that the metal sulfate crystals are cobalt sulfate crystals. 金属濃度1質量%となるよう水溶解した際のpHが5.4以上となることを特徴とする金属硫酸塩。 A metal sulfate characterized by a pH of 5.4 or higher when dissolved in water to give a metal concentration of 1% by mass. 金属濃度1質量%となるよう水溶解した際のpHが6.0以上となることを特徴とする金属硫酸塩。
A metal sulfate characterized in that when dissolved in water to give a metal concentration of 1 mass %, the pH is 6.0 or higher.
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