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WO2025135678A1 - Valuable metal recovery alloy and method for recovering valuable metal - Google Patents

Valuable metal recovery alloy and method for recovering valuable metal Download PDF

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Publication number
WO2025135678A1
WO2025135678A1 PCT/KR2024/020215 KR2024020215W WO2025135678A1 WO 2025135678 A1 WO2025135678 A1 WO 2025135678A1 KR 2024020215 W KR2024020215 W KR 2024020215W WO 2025135678 A1 WO2025135678 A1 WO 2025135678A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valuable metal
alloy
metal recovery
heat treatment
recovering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2024/020215
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박종력
박중길
김완이
한상우
이주승
박준용
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Posco Holdings Inc
Original Assignee
Posco Holdings Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Posco Holdings Inc filed Critical Posco Holdings Inc
Publication of WO2025135678A1 publication Critical patent/WO2025135678A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/005Preliminary treatment of scrap
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
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    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/005Separation by a physical processing technique only, e.g. by mechanical breaking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling of batteries or fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to waste batteries, and to a valuable metal recovery alloy and a method for recovering valuable metals from waste batteries.
  • lithium secondary batteries which are the main raw materials of said waste batteries, organic solvents, explosive substances, and heavy metals such as Ni, Co, Mn, and Fe are contained, but in the case of Ni, Co, Mn, and Li, they have high scarcity value as valuable metals, and the recovery and recycling process after the lithium secondary batteries are discarded is emerging as an important research field.
  • a lithium secondary battery mainly consists of copper and aluminum used as a current collector, Li, Ni, Co, Mn-containing oxides constituting a cathode material, and graphite utilized as an anode material, and includes a separator separating the cathode material and the anode material, and an electrolyte injected into the separator.
  • the solvent used as a solvent and salt constituting the electrolyte is mainly a mixture of carbonate organic substances such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and for example, LiPF 6 is used.
  • lithium secondary batteries are composed of heavy metal materials such as Ni-Co-Mn-Fe, carbon, and other electrolyte materials, among which Ni, Co, Mn, and Li are valuable as valuable metals.
  • Recycling for the purpose of recovery of battery raw materials generally involves dismantling, discharging, crushing, heat treatment, recovery, and wet processes of batteries to recover valuable metals.
  • salt water discharge is performed, and substances such as Na, K, Mg, Ca, and Cl that are introduced at this time are included as impurities in the recovered raw materials.
  • the recovered material forms different products depending on the heat treatment temperature. If heat treated at a temperature below 600°C, it is called black powder and is a powder form in which the oxides of Ni-Co-Mn-Li and carbon of the cathode material are mixed. Since Al and Cu are removed in advance, they may be included in extremely small amounts.
  • the metal oxide is reduced and alloyed by the carbon of the negative electrode material, and a black alloy containing the alloy components, carbon, and other substances is obtained.
  • materials such as valuable metal alloys, lithium oxide, and graphite can be recovered by material.
  • the valuable metal alloy in the form of a metal is coated with lithium aluminate or lithium oxide, and the black alloys are finally converted into raw materials through additional processes such as leaching.
  • the content of components in the recovered precious metal alloy is controlled to increase the efficiency of the subsequent wet smelting process and reduce the cost of the process.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a valuable metal recovery alloy that can increase the efficiency of the process and reduce the cost of the process when utilizing a valuable metal alloy raw material obtained from a spent battery by putting it into a wet refining process using an acid or a base.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for recovering valuable metals for producing a valuable metal recovery alloy having the aforementioned advantages.
  • a valuable metal recovery alloy comprises 45 wt% or more of valuable metal based on 100 wt% of the total composition of the alloy, the remainder being impurities, and satisfies the following equation 1.
  • the metal recovery alloy satisfies the following equation 2:
  • the metal recovery alloy satisfies the following equation 3:
  • the valuable metal recovery alloy comprises a CuNi alloy.
  • the alloy may include copper (Cu) in an amount of 0.02 to 5.00 wt% based on 100 wt% of the valuable metal recovery alloy. In one embodiment, the alloy may include carbon (C) in an amount of 5.0 wt% or less based on 100 wt% of the valuable metal recovery alloy.
  • the preliminary heat treatment step is performed at a temperature of 900° C. or less, and the temperature elevation rate of the preliminary heat treatment step can be performed at 5 to 15° C./min.
  • the high-temperature heat treatment step is performed at 900° C. or more, and the temperature elevation rate of the high-temperature heat treatment step can be performed at 2.5 to 7.5° C./min.
  • FIG. 1 is a SEM photograph of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2a and 2b show XRD analysis results of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.
  • FIG. 3 shows the results of XRD analysis on the change in state of Cu in a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.
  • FIGS 4a and 4b show the melting process of copper foil (Cu foil) in the heat treatment step of the battery shredder of the present invention.
  • first, second, and third, etc. are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers, and/or sections. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer, or section from another part, component, region, layer, or section. Thus, a first part, component, region, layer, or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer, or section without departing from the scope of the present invention.
  • % in this specification means weight % unless otherwise specified.
  • a valuable metal alloy may include 45 wt% or more of a valuable metal and the remainder being impurities, based on 100 wt% of the total composition of the alloy.
  • the valuable metal recovery alloy may include at least one of a valuable metal such as nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), lithium (Li), carbon (C), aluminum (Al), and copper (Cu) and the remainder being impurities.
  • the valuable metal may mean an expensive metal component included in a battery, and may mean nickel, cobalt, manganese, aluminum, copper, and lithium.
  • the valuable metal may be 70 wt% or more.
  • the metal recovery alloy may satisfy the following equation 1:
  • the above formula 1 means the content of copper to nickel in the valuable metal recovery alloy expressed as a percentage, and the value of the above formula 1 can be 5.0 to 15.0%. Specifically, the above formula 1 can be 5 to 15%, and more specifically, 10 to 14.5%. Since the above formula 1 satisfies the above-mentioned range, there is an advantage in that the time and process cost required for removing impurities in a wet smelting process can be reduced, and the recovery rate of Ni recovered as a magnetic body can be maximized.
  • the reaction temperature may be low during high-temperature reduction, so that NCM may not be completely reduced and may remain in the form of an oxide.
  • NCM oxide is a non-magnetic substance, there is a problem that the Ni weight % of the NCM alloy recovered as a magnetic product increases but the recovery rate decreases.
  • due to the excessively strong magnetic force of the magnetic separator not only the ferromagnetic NCM alloy but also paramagnetic and weakly magnetic substances are recovered, so there is a problem that the impurity content of the magnetic substance recovered as the NCM alloy increases.
  • the metal recovery alloy may satisfy the following equation 3.
  • the above formula 3 means the content of copper to carbon in the valuable metal recovery alloy expressed as a percentage, and the value of the above formula 3 can be 50.0 to 200.0%. Specifically, the above formula 3 can be 85 to 150%, more specifically, 100 to 150%, and even more specifically, 108 to 142%. Since the above formula 3 satisfies the above-mentioned range, there is an advantage in that the NCM alloy can be stably recovered with a high recovery rate and quality.
  • the valuable metal recovery alloy may contain copper (Cu) in an amount of 0.02 wt % to 5.00 wt %, based on 100 wt % of the valuable metal alloy. Specifically, the valuable metal recovery alloy may contain copper in an amount of 0.1 wt % to 15 wt %.
  • the valuable metal recovery alloy may contain aluminum (Al) in a range of 0.25 to 30 wt %.
  • the aluminum (Al) may be 1.0 to 15.0 wt %, and more specifically, 8.0 to 9.5 wt %.
  • the content of the aluminum is outside the upper limit of the range, there is a problem of a decrease in the recovery rate of Ni and Co during the leaching and solvent extraction processes, and when the content of the aluminum is outside the lower limit of the range, it is difficult to produce LiAlO 2 , and there is a problem of a decrease in the recovery rate of Li.
  • the valuable metal recovery alloy may include carbon (C) in an amount of 5.0 wt% or less. Specifically, it may include 2.80 to 4.0 wt%, and more specifically, 2.96 to 3.84 wt%. Since the content of carbon satisfies the above-mentioned range, there is an advantage in that a carburized layer is formed in the valuable metal alloy, and pulverization is easy in a post-process, thereby increasing the recovery rate of the valuable metal.
  • the valuable metal alloy can include a Cu-Ni alloy.
  • the valuable metal alloy can include an alloy combining copper and nickel.
  • the valuable metal recovery alloy can include, as XRD peak values, at least one of peak intensity values of 51.5° ⁇ 1.5°, and 75.5 ⁇ 1.5°.
  • the peak intensity values are expressed by including a Cu-Ni alloy, and the Cu-Ni can be expressed as copper is melted and remains in the valuable metal alloy during the high-temperature heat treatment step in the valuable metal recovery method and simultaneously combines with nickel to form an alloy.
  • FIG. 1 is a SEM photograph of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment of the present invention.
  • the valuable metal recovery composition (100) may include a core portion (110) including a valuable metal and a shell portion (120) disposed on at least a portion of the core portion (110).
  • the valuable metal recovery composition (100) may be composed of a metal such as a valuable metal such as Ni, Co, or Mn in the core portion (110), and an oxide including lithium may be combined and disposed on the core portion (110).
  • the core portion (110) includes a valuable metal recovery alloy, and the valuable metal recovery alloy may include 45 wt% or more of the valuable metal and the remainder being impurities based on 100 wt% of the total composition of the alloy.
  • the valuable metal recovery alloy may include at least one of valuable metals such as nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), lithium (Li), carbon (C), aluminum (Al), and copper (Cu) and the remainder being impurities.
  • the valuable metal may mean an expensive metal component included in a battery, and may mean nickel, cobalt, manganese, aluminum, copper, and lithium.
  • the valuable metal may be 70 wt% or more.
  • a detailed description of the valuable metal recovery alloy of the core portion may be referred to the above.
  • the lithium in the metal recovery composition (100) is not reduced to form an alloy, unlike Ni, Co, and Mn, and can combine with the Al component in the battery to form lithium oxide.
  • the metal recovery composition (100) may include a shell portion (120) disposed on a core portion (110).
  • the shell portion (120) may be lithium oxide disposed on the core portion (110).
  • the lithium oxide may include, for example, lithium-aluminum oxide.
  • the lithium-aluminum oxide may be a lithium-aluminum compound.
  • the lithium-aluminum oxide may be formed by combining lithium and aluminum contained in the composition into an oxide by physically or chemically bonding with each other.
  • the lithium oxide may include LiAlO 2 , Li 5 AlO 4 , Li 2 CO 3 , and LiF.
  • the LiAlO 2 , Li 5 AlO 4 , and Li 2 CO 3 correspond to lithium oxides reacted during a high-temperature reduction reaction of the battery waste, and LiF may be a lithium oxide detected by the electrolyte residual amount depending on the degree of pretreatment.
  • the lithium compound can include XRD peaks having 2 ⁇ of at least one of: 20.5 to 21.5°, 29.0 to 29.5°, 31.5 to 32.0°, 32.2 to 33.0°, 60.5 to 61.5°, 70.0 to 72.0°, 19.5 to 20.2°, 21.6 to 22.2°, 24.0 to 26.0°, 27.0 to 29.0°, 34.0 to 36.0°, 37.0 to 39.0°, 38.2 to 39.5°, 44.0 to 46.0°, 64.5 to 66.5°, and 77.77 to 79.77°.
  • LiAlO 2 can include XRD peaks of at least one of 20.5 to 21.5°, 29.0 to 29.5°, 31.5 to 32.0°, 32.2 to 33.0°, 60.5 to 61.5°, and 70.0 to 72.0°.
  • Li5AlO4 can include XRD peaks of at least one of 19.5 to 20.2° and 21.6 to 22.2°.
  • the Li 2 CO 3 composition can include XRD peaks of at least one of 24.0 to 26.0°, 27.0 to 29.0°, 34.0 to 36.0°, and 37.0 to 39.0°.
  • the LiF composition can include XRD peaks of at least one of 38.2 to 39.5°, 44.0 to 46.0°, 64.5 to 66.5°, and 77.77 to 79.77°.
  • the precious metal recovery composition (100) has an XRD peak value of at least one of LiAlO 2 , Li 5 AlO 4 , Li 2 CO 3 , and LiF, and it can be confirmed that a lithium compound is attached and arranged on a core portion including the precious metal.
  • the lithium compound partially bonded to the surface of the valuable metal recovery alloy can be separated by utilizing a wet process.
  • the lithium compound can be separated from the valuable metal recovery alloy by mechanical or physical external force. In this way, not only can the valuable metal recovery alloy be recovered from the valuable metal recovery composition (100), but also the lithium compound can be separated at the same time, so that the lithium recovery rate is high and the amount of lithium lost can be reduced.
  • the composition for recovering valuable metals (100) may contain 1 to 30 wt % of aluminum (Al).
  • Al aluminum
  • the aluminum may contain 1.1 to 15.0 wt %.
  • the above shredding step can separate some large impurities, such as aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe), and plastic, from the components included in the waste battery.
  • the state in which the large impurities are separated is called black powder, and through the above shredding step, battery shreds such as black powder can be manufactured.
  • the step of crushing the material that is the parent material of the battery shredder may be a crushing method using at least one of shear, compression, and tensile force.
  • the crushing step may be performed by, for example, at least one of a hammer mill, a ball mill, and a stirred ball mill.
  • the hammer mill may perform at least one of the steps of disintegration, punching, and milling, and it is clear that the crushing may be performed by utilizing various types of crushing or crushing devices, for example, an industrial crusher, as a non-limiting example.
  • the particle size of the battery shreds may be within 50 mm, specifically within 30 mm. If it is larger than the above range, there is an uneconomical problem because more energy is required in the heat treatment step described later.
  • the step of dry heat treating the above crushed material may include placing the crushed material in a heating furnace capable of raising the temperature to a temperature higher than the melting point.
  • the step of dry heat treating the above crushed material may involve heat treatment conditions that perform a high-temperature reduction reaction without going through a melting step.
  • the heat treatment conditions may involve heat treatment conditions in a range of 1,150 to 1,400° C. Specifically, the range may be performed in a range of 1,200 to 1,300° C., and more specifically, 1,200 to 1,300° C. Since the heat treatment is performed in the above-described temperature range, copper in the battery shreds is melted and remains in the valuable metal alloy, so that it is advantageous in that it can be easily selected and recovered by a magnetic separation step, which is a subsequent process, and the reduction reaction can be performed in a state where carbon in the battery shreds is minimally burned and carbon dioxide is hardly generated.
  • the step of dry heat treating the crushed material may be performed in a gas atmosphere of at least one of an inert gas, carbon dioxide, carbon monoxide, and a hydrocarbon gas.
  • the inert gas it may include, for example, at least one of argon and nitrogen.
  • a portion of the gas atmosphere may contain impurities including residual oxygen. If the content of oxygen among the impurities is high, it may form carbon dioxide by combining with the components of the shredded material during the reduction reaction process, and thus, there is a problem that it is difficult to recover by being gasified together with lithium.
  • the content of oxygen in the dry heat treatment step may be 5% or less by volume. Specifically, the content of oxygen may be 1% or less, more specifically, 0.05% or less. Specifically, when the partial pressure of the oxygen is higher than the above value, there is a problem of lithium loss and a large amount of carbon dioxide being generated in a local high-temperature state. When the partial pressure of the oxygen is lower than the lower limit of the above range, there is a problem of a decrease in the Li recovery rate due to the low temperature of LiAlO 2 formation.
  • the dry heat treatment step may be performed in multiple stages.
  • the steps performed in multiple stages may include a preliminary heat treatment step and a high-temperature heat treatment step.
  • the high-temperature heat treatment step may be a heat treatment performed at a temperature higher than that of the preliminary heat treatment step.
  • the preheat treatment step may be a step of preheating the battery shreds at 900° C. or lower. Specifically, the preheat treatment step may be a step of preheating at a temperature lower than the melting point of copper.
  • the preheat treating step can be performed at a heating rate of 5 to 15 °C/min. Specifically, the preheat treating step can be performed at a heating rate of 8 to 12 °C/min, and more specifically, the preheat treating step can be performed at a heating rate of 9 to 11 °C/min.
  • the high temperature heat treatment step can be performed at 900° C. or higher.
  • the high temperature heat treatment can be controlled to involve a step of heating at a temperature higher than the melting point of copper so that copper in the valuable metal recovery composition is partially melted and formed within the valuable metal alloy, and a carbon layer is included within the valuable metal alloy.
  • the heating rate of the high temperature heat treatment step can be performed at 2.5 to 7.5 °C/min. Specifically, the heating rate can be 3.5 to 6.5 °C/min, more specifically, 4 to 6 °C/min.
  • the heating rate of the high-temperature heat treatment step is controlled to be lower than the heating rate of the preliminary heat treatment step, so that copper in the valuable metal recovery composition is partially melted and formed in the valuable metal alloy, and a carbon layer is included in the valuable metal alloy, so that it can be easily introduced into a post-process.
  • a valuable metal recovery alloy comprising components such as nickel, cobalt, manganese and lithium-containing oxides in the crushed material, a lithium compound, copper and graphite disposed on at least a portion of the surface of the valuable metal recovery alloy or produced separately from the valuable metal recovery alloy
  • the valuable metal recovery composition can include, for example, aluminum (Al), manganese (Mn), lithium (Li), copper (Cu), cobalt (Co), nickel (Ni), carbon (C) and the remainder of impurities, and detailed descriptions thereof are the same as those of the above-described valuable metal recovery composition as long as they do not contradict each other.
  • the above-mentioned metal recovery composition may include a lithium compound, and the lithium compound may be prepared by the reduction reaction.
  • the lithium compound may be lithium aluminate (2LiAlO 2 ), and the reaction formula therefor is as follows.
  • the dry heat treatment step may add a stirring process within the heat treatment furnace.
  • the stirring process may, for example, utilize a rotating body or gas to promote the reaction within the heat treatment furnace, which is a high-temperature reduction furnace, and ensure uniformity of the internal temperature.
  • the valuable metal recovery composition may be recovered by the reduction reaction of the black powder within the heat treatment furnace.
  • the step of recovering the valuable metal alloy from the heat-treated resultant product can be performed by separating the heat-treated crushed material, for example, the valuable metal recovery alloy, through magnetic separation.
  • the magnetic separation method can separate particles through contact with a magnetic body by utilizing a magnetic body, and various types of magnetic separation methods can be applied.
  • the magnetic separation may be a step of magnetically separating and recovering a valuable metal recovery alloy having a magnetic strength of 800 to 4,500 G.
  • the strength of the magnetic strength may be 1,000 to 4,000 G, and more specifically, 2,000 to 3,000 G.
  • the magnetic separation can be performed dry.
  • the magnetic separation can use either a dry drum-type magnetic separator or a dry conveyor belt-type magnetic separator.
  • the magnetic separation can be performed wet.
  • the magnetic separation can be performed by immersing the battery shreds in a tank or a batch containing a liquid material, and then performing magnetic separation using a magnet.
  • the wet magnetic separation can be performed under a condition where the pulp density, which indicates the concentration of the solid content, is 10 to 50%.
  • the pulp density can be performed at 20 to 40%.
  • the wet magnetic separation has an advantage of improved sorting efficiency compared to the dry magnetic separation.
  • a step of pretreating the battery may be included prior to the step of preparing the battery shreds.
  • the pretreating step may be a step of discharging and stabilizing the battery.
  • the step of discharging and stabilizing the battery may be a step of performing a salt water discharge or an electric discharge.
  • the step of discharging and stabilizing the battery may be a step of performing a salt water discharge or an electric discharge to lower and stabilize the voltage of the battery.
  • the step of preprocessing the battery may include the step of freezing the battery. If the battery is directly crushed, an explosion and fire may occur due to the electrolyte contained in the battery. Specifically, when a specific pressure is applied to the battery, the separator is physically crushed, and a high current is formed due to a short circuit, which generates a spark, and the spark may ignite the electrolyte, which may cause a fire.
  • the step of freezing the battery above is to freeze the battery to suppress ignition of the liquid electrolyte contained within the battery, and then perform the crushing process, so that problems due to ignition of the electrolyte do not occur.
  • the step of freezing the battery may be performed by cooling to a temperature in the range of -150° C. to -60° C. If the temperature exceeds the upper limit of the temperature range, the voltage remaining inside the battery may not be reduced to 0 V, which may cause a battery reaction due to a short circuit, and the electrolyte may not be completely frozen, which is not appropriate.
  • the electrolyte When the lower limit of the above temperature range is exceeded, the electrolyte is sufficiently frozen, the internal voltage of the battery is also lowered to 0 V, and even if a short circuit occurs in which the positive and negative electrodes are in direct contact, a battery reaction does not occur, so the battery temperature does not increase, and gas generation and combustion of the electrolyte do not occur.
  • the electrolyte since the electrolyte is in a frozen state, the mobility of lithium ions is very low, so that the conduction characteristics according to the movement of lithium ions can be significantly reduced, and since vaporization of the electrolyte does not occur, flammable gases such as ethylene, propylene, and hydrogen may not be generated.
  • the step of freezing the above battery if the temperature exceeds the upper limit of the above temperature range, the voltage remaining inside the battery will not decrease to 0 V, which may cause a battery reaction due to a short circuit, and the electrolyte will not be completely frozen, which is not appropriate. If the temperature exceeds the lower limit of the above temperature range, there is an uneconomical problem because a lot of energy must be invested for freezing.
  • the step of freezing the battery can be performed by cooling to a temperature range of -60 to -20° C. under a vacuum atmosphere condition of 100 torr or less.
  • the step of freezing the battery can be performed at the temperature range that is capable of suppressing vaporization of the electrolyte.
  • the vacuum atmosphere can be, for example, an inert gas, carbon dioxide, nitrogen, water, or a combination thereof.
  • the process is performed by controlling the pressure to a vacuum atmosphere of 100 torr or less, the supply of oxygen is suppressed, thereby preventing the electrolyte from reacting with oxygen, preventing an explosion caused by this, and suppressing the vaporization of the electrolyte, thereby preventing the generation of flammable gases such as ethylene, propylene, and hydrogen.
  • the electrolyte In the step of freezing the above battery, if carried out in an air atmosphere or at a pressure exceeding 100 torr, there is a problem that voltage may remain within the battery, and since the electrolyte is not in a frozen state in the temperature range of -60 to -20°C, the electrolyte may vaporize and explode due to a spark generated when a short circuit occurs due to the remaining voltage.
  • NCM622 batteries 2750 g were prepared, and the content ratio of the NCM622 batteries is as shown in Table 1 below.
  • a shredder device to crush the waste battery under atmospheric or inert gas conditions so that the longest length or width of the waste battery becomes 100 mm or less after discharging it under salt water discharge or electric discharge conditions.
  • an NCM622 battery having an SOC of 40% or less was frozen at -70°C for 24 hours or more and then crushed under a nitrogen atmosphere using a shredder so that the longest length becomes 100 mm or less.
  • FIGS. 2a and 2b show XRD analysis results of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.
  • FIG. 3 shows the results of XRD analysis on the change in state of Cu in a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.
  • the change in state of the molten Cu of the composition for recovering valuable metals can be confirmed using XRD. It can be confirmed that the molten Cu in the reducing atmosphere of the present invention reacts with Ni and chemically bonds. This means that the molten Cu is melted and remains in the NCM alloy, and the content of Cu melted in the NCM alloy is controlled by the reduction temperature.
  • Fig. 4a shows the state of copper foil before it is melted
  • Fig. 4b shows the state of copper foil after it is melted. Referring to Figs. 4a and 4b, it can be confirmed that copper is melted at 1,050°C, and it can be confirmed that the bright copper part in Fig. 4a has completely disappeared in Fig. 4b.
  • Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are experimental results for reactants subjected to high-temperature reduction in an atmosphere with an oxygen concentration of 0.5% or less at a high-temperature heat treatment temperature range of 900 to 1500°C.
  • the results are as follows: The high-temperature reduction reactant was separated using a 100 ⁇ m sieve because most of the reactants under 100 ⁇ m are mainly composed of carbon and metallic Cu, and the reactants larger than 100 ⁇ m were separated into magnetic products and non-magnetic products using a magnetic separator with a magnetic strength of 3000 G. The components and ratios of the components were analyzed. The components of the fine particles smaller than 100 ⁇ m in size were analyzed to have a C content of 79.2%, a Li content of 1% or less, a Ni content of 3% or less, and Co a and Mn of 2% or less.
  • Example 1 The same procedure as Example 1 was followed, except that the high-temperature heat treatment step was performed at 1,100°C.
  • Example 2 The same procedure as Example 1 was followed, except that the heat treatment was performed at 900°C in the high-temperature heat treatment step.
  • Table 2 shows the components of a metal recovery composition manufactured by a high-temperature heat treatment process when subjected to magnetic separation.
  • Example 1 (1250°C) magnetism 5.73 32.50 14.07 9.95 9.12 4.08 3.45 12.6 41.0 118 Non-magnetic 5.67 0.92 0.32 1.79 6.69 35.40 21.73 3847.8 1977.7 163 Comparative Example 1 (1100°C) magnetism 5.64 28.30 11.01 9.52 12.67 7.81 5.57 27.6 82.0 140 Non-magnetic 1.24 3.57 1.48 1.16 1.11 3.52 79.20 98.6 303.4 4 Comparative Example 2 (1500°C) magnetism 0.37 51.90 16.50 3.10 1.29 0.10 3.68 0.2 3.2 2.7 Non-magnetic 1.80 0.46 0.07 12.40 4.17 0.01 0.12 2.2 0.1 8.3 Comparative Example 3 (900
  • the Cu/Ni, Cu/Mn, and Cu/C content ratios are consumed when the oxygen and carbon of the cathode material, NCM, reacts and converts into CO and CO2 gases during the high-temperature reduction process, and the Cu/C content ratio of the magnetic product rapidly increases from 44% to 118% due to the carbon and some of the burned carbon, and the non-magnetic product also increased to 16%.
  • the Cu/Ni ratio and Cu/Mn ratio of the magnetic product were 12.6% and 41.0%, respectively, which was about half of that in Table 1. This is because the cathode material, NCM oxide, was reduced to metal and mostly separated as magnetic products.
  • Comparative Example 1 is the result of magnetic separation of a material reacted at 1,100°C, which is slightly higher than 1,050°C at which Cu melts during the high-temperature reduction reaction, and it can be seen that the weight % of the valuable metal recovered as the magnetic product is somewhat lower than in Example 1. This is because the reaction rate of the reduction reaction is highly temperature-dependent, becoming faster as the temperature increases, and therefore the cathode material is not completely reduced compared to Example 1 and remains in the form of an oxide.
  • Comparative Example 2 was reacted at a high temperature of 1,500°C, so most of the carbon was burned and did not remain in the magnetic or non-magnetic products.
  • the reaction was performed at a temperature higher than the melting point of NCM and higher than the volatilization temperature of Li, most of the NCM was melted after reduction and discharged in the form of molten iron, and the weight % of NCM in the magnetic product was the highest.
  • most of the Li was volatilized and could not be recovered as a magnetic product, and only a small amount could be recovered as a non-magnetic product in the form of slag.
  • Comparative Example 3 is a reaction performed at 900°C, which is lower than 1,050°C, the melting point of Cu, and then magnetic and non-magnetic products are separated.
  • the reduction reaction by carbon is actively performed when the temperature is higher than the temperature at which the Budweiser reaction occurs thermodynamically. Since Comparative Example 3 is a temperature similar to the Budweiser reaction temperature, although some of the cathode material is reduced and recovered as magnetic products, it is only at a significantly lower level than in Example 1. Therefore, the Cu/Ni ratio, Cu/Mn ratio, and Cu/C ratio are much lower than in the Example.
  • the temperature of the high-temperature reduction reaction should be performed at an intermediate temperature of higher than 1100°C and lower than 1500°C.
  • the reaction product manufactured at a high temperature reduction reaction temperature of 1,300 °C was subjected to magnetic separation, and the components of the magnetic product and the ratio of each component were compared according to the strength of the magnetic force.
  • a composition for recovering valuable metals was prepared in the same manner as in Example 1, except that the high-temperature reduction reaction temperature was set to 1,300°C. Thereafter, the prepared composition for recovering valuable metals was subjected to magnetic separation at a magnetic strength of 1,000 G to recover a magnetic body.
  • Example 2 The same procedure as in Example 2 was performed, except that the magnetic material was recovered by magnetic separation at a magnetic strength of 2,000 G.
  • Example 2 The same procedure as in Example 2 was followed, except that the ferrometal recovery composition was magnetically separated at a magnetic strength of 3,000 G to recover the magnetic material.
  • Example 2 The same procedure as in Example 2 was performed, except that the magnetic material was recovered by magnetic separation at a magnetic strength of 500 G.
  • Example 2 The same procedure as in Example 2 was performed, except that the magnetic material was recovered by magnetic separation at a magnetic strength of 5,000 G.
  • Table 3 below shows the components of magnetic and non-magnetic materials of the valuable metal recovery alloy when the valuable metal recovery composition is magnetically separated according to the strength of the magnetic force. At this time, the magnetic separation method was performed by the method below.
  • Magnetic separation method Separation experiments were conducted according to magnetic strength using a magnetic separator, a drum-type wet magnetic separation device manufactured by Daebo Magnetic Co.
  • Example 2 (1000G) Magnet 5.64 35.50 15.70 10.50 8.41 4.23 3.18 11.9 40.3 133 Non-magnetic 7.72 1.29 0.56 1.74 13.20 27.90 17.70 2162.8 1603.4 158
  • Example 3 (2000G) Magnet 5.86 31.60 14.00 9.28 9.51 4.21 2.96 13.3 45.4 142 Non-magnetic 6.43 1.19 0.50 1.85 10.50 34.80 16.50 2924.4 1881.1 211
  • Example 4 (3000G) Magnet 5.09 32.90 14.50 9.54 8.49 4.15 3.84 12.6 43.5 108 Non-magnetic 6.87 0.82 0.35 1.94 10.20 34.50 19.30 4207.3 1778.4 179 Comparative Example 4 (500G) Magnet 6.63 32.20 14.30 9.73 9.38 5.82 2.
  • the Cu/Ni ratio of the magnetic product changes in a narrow range of 10 to 15%, the Cu/Mn ratio in the magnetic product in a narrow range of 40 to 50%, and the Cu/C ratio in the magnetic product in a narrow range of 100 to 150%, but in the comparative example of 500 G with a low magnetic strength, the Cu/Ni ratio in the magnetic product increases very sharply to 18.1%, the Cu/Mn ratio in the magnetic product in a narrow range of 59.8%, and the Cu/C ratio in the magnetic product in a narrow range of 212%.
  • Comparative Example 5 is an experimental result for 5000 G with a very strong magnetic force.
  • the Cu/Ni ratio and the Cu/Mn ratio are similar to the ratio range of the example, but the non-magnetic carbon is recovered as a magnetic product, so the Cu/C ratio increases to 70%, which is significantly reduced compared to the range of the example. This shows that when the magnetic force is too strong for the range suggested by the present invention during magnetic separation, even non-magnetic materials are recovered as magnetic products, which reduces the purpose of performing magnetic separation to separate valuable metals and carbon.

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Abstract

The present invention relates to a valuable metal recovery alloy, a valuable metal recovery composition, and a method for recovering valuable metal. The valuable metal recovery alloy comprises 45 wt% or more of a valuable metal and the balance of impurities, on the basis of 100 wt% of the total composition of the alloy, and satisfies equation 1 below: <Equation 1> 5.0 ≤ Cu/Ni ≤ 15.0

Description

유가 금속 회수 합금 및 유가 금속 회수 방법Valuable metal recovery alloy and method for recovering valuable metal

폐배터리에 관한 것으로, 폐배터리로부터 회수되는 유가 금속 회수 합금 및 유가 금속 회수 방법에 관한 것이다.The present invention relates to waste batteries, and to a valuable metal recovery alloy and a method for recovering valuable metals from waste batteries.

전세계적으로 전기차에 대한 수요가 활발해짐에 따라, 상기 전기차로부터 발생하는 폐배터리 처리 문제가 사회적 문제로 대두되고 있다. 상기 폐배터리의 주된 원료가 되는 리튬 이차전지의 경우, 유기용제, 폭발성 물질, 및 Ni, Co, Mn, 및 Fe와 같은 중금속 물질들이 함유되어 있으나, Ni, Co, Mn, 및 Li의 경우 유가 금속으로서의 희소가치가 크고, 리튬 이차전지가 폐기된 이후의 회수 및 재활용 공정이 중요한 연구 분야로 부상하고 있다.As the demand for electric vehicles increases worldwide, the problem of disposal of waste batteries generated from said electric vehicles is emerging as a social issue. In the case of lithium secondary batteries, which are the main raw materials of said waste batteries, organic solvents, explosive substances, and heavy metals such as Ni, Co, Mn, and Fe are contained, but in the case of Ni, Co, Mn, and Li, they have high scarcity value as valuable metals, and the recovery and recycling process after the lithium secondary batteries are discarded is emerging as an important research field.

구체적으로, 리튬 이차전지는 집전체로 사용되는 구리와 알루미늄, 양극재를 구성하는 Li, Ni, Co, Mn 함유 산화물, 및 음극재로 활용되는 흑연(Graphite)을 주요 구성으로 하고, 상기 양극재와 상기 음극재를 분리하는 분리판과 상기 분리판에 주입되는 전해액을 포함한다. 상기 전해액을 구성하는 용매(Solvent와 염(Salt)으로 사용되는 용매는 주로 에틸렌 카보네이트(Ethylene Carbonate), 프로필렌 카보네이트(Propylene Carbonate)와 같은 카보네이트 유기물을 혼합하여 사용하며, 예를 들어 LiPF6를 사용하고 있다.Specifically, a lithium secondary battery mainly consists of copper and aluminum used as a current collector, Li, Ni, Co, Mn-containing oxides constituting a cathode material, and graphite utilized as an anode material, and includes a separator separating the cathode material and the anode material, and an electrolyte injected into the separator. The solvent used as a solvent and salt constituting the electrolyte is mainly a mixture of carbonate organic substances such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and for example, LiPF 6 is used.

이와 같이, 리튬 이차전지는 Ni-Co-Mn-Fe와 같은 중금속 물질에 카본(Carbon) 및 기타 전해질 물질로 구성되어 있으며, 이 중 Ni, Co, Mn, 및 Li이 유가 금속으로 가치가 있다.In this way, lithium secondary batteries are composed of heavy metal materials such as Ni-Co-Mn-Fe, carbon, and other electrolyte materials, among which Ni, Co, Mn, and Li are valuable as valuable metals.

배터리 원료용 회수 목적의 재활용은 일반적으로 배터리의 해체, 방전, 파쇄, 열처리, 회수, 및 습식 공정을 통해 유가 금속을 회수할 수 있다. 상기 방전의 경우, 염수 방전을 실시하게 되는데, 이때 유입되는 Na, K, Mg, Ca, 및 Cl과 같은 물질은 회수된 원료 내 불순물로 포함된다.Recycling for the purpose of recovery of battery raw materials generally involves dismantling, discharging, crushing, heat treatment, recovery, and wet processes of batteries to recover valuable metals. In the case of the above discharge, salt water discharge is performed, and substances such as Na, K, Mg, Ca, and Cl that are introduced at this time are included as impurities in the recovered raw materials.

열처리 후, 회수된 물질은 열처리 온도에 따라 형성되는 산물이 달라지며, 600 ℃ 이하의 온도에서 열처리한 경우, 블랙 파우더(Black Powder)라 불리며 Ni-Co-Mn-Li의 산화물과 음극재의 카본(Carbon)이 섞여있는 가루 형태이고, Al 및 Cu는 사전에 제거되기 때문에 극 소량으로 포함되어 있을 수 있다.After heat treatment, the recovered material forms different products depending on the heat treatment temperature. If heat treated at a temperature below 600℃, it is called black powder and is a powder form in which the oxides of Ni-Co-Mn-Li and carbon of the cathode material are mixed. Since Al and Cu are removed in advance, they may be included in extremely small amounts.

상기 블랙 파우더를 1,000 ℃ 이상의 고온으로 열처리한 경우에 음극재의 상기 카본에 의해 금속 산화물이 환원되어 합금화되며, 이러한 합금 성분 및 카본과 기타 물질을 함유하고 있는 블랙 합금(Black Alloy)가 얻어지게 된다. 이렇게 얻어진 블랙 합금으로부터 유가 금속 합금, 리튬 산화물, 및 흑연과 같은 물질을 재질별로 회수할 수 있다. 이때, 금속(Metal) 형태의 유가 금속 합금은 리튬 알루미네이트 또는 리튬 산화물로 코팅되어 있고, 상기 블랙 합금들은 침출 등의 추가 공정을 통해 최종적으로 원료화하게 된다.When the above black powder is heat-treated at a high temperature of 1,000° C. or higher, the metal oxide is reduced and alloyed by the carbon of the negative electrode material, and a black alloy containing the alloy components, carbon, and other substances is obtained. From the black alloy thus obtained, materials such as valuable metal alloys, lithium oxide, and graphite can be recovered by material. At this time, the valuable metal alloy in the form of a metal is coated with lithium aluminate or lithium oxide, and the black alloys are finally converted into raw materials through additional processes such as leaching.

이때, 회수되는 유가 금속 합금 내 성분의 함량을 제어하여 후 공정인 습식 제련 공정의 효율을 높이고, 공정의 비용을 절감시키는 것을 특징으로 한다.At this time, the content of components in the recovered precious metal alloy is controlled to increase the efficiency of the subsequent wet smelting process and reduce the cost of the process.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 폐배터리로부터 수득된 유가 금속 합금 원료 물질을 산 또는 염기를 이용한 습식 제련 공정에 투입하여 활용 시, 공정의 효율을 높이고, 공정의 비용을 절감시킬 수 있는 유가 금속 회수 합금을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a valuable metal recovery alloy that can increase the efficiency of the process and reduce the cost of the process when utilizing a valuable metal alloy raw material obtained from a spent battery by putting it into a wet refining process using an acid or a base.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 이점을 갖는 유가 금속 회수 합금을 제조하는 유가 금속 회수 방법을 제공하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for recovering valuable metals for producing a valuable metal recovery alloy having the aforementioned advantages.

본 발명의 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수 합금은 합금의 전체 조성 100 중량%를 기준으로, 유가 금속은 45 중량% 이상이고, 잔부의 불순물을 포함하며, 하기 식 1을 만족한다.According to one embodiment of the present invention, a valuable metal recovery alloy comprises 45 wt% or more of valuable metal based on 100 wt% of the total composition of the alloy, the remainder being impurities, and satisfies the following equation 1.

<식 1><Formula 1>

5.0 ≤ [Cu]/[Ni] ≤ 15.0 %5.0 ≤ [Cu]/[Ni] ≤ 15.0 %

(상기 식 1에서 [Cu] 및 [Ni]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 Ni의 함량을 의미한다)(In the above formula 1, [Cu] and [Ni] represent the contents of Cu and Ni in the valuable metal recovery alloy, respectively)

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 하기 식 2를 만족한다.In one embodiment, the metal recovery alloy satisfies the following equation 2:

<식 2><Formula 2>

30.0 ≤ [Cu]/[Mn] ≤ 55.0 %30.0 ≤ [Cu]/[Mn] ≤ 55.0 %

(상기 식 2에서 [Cu] 및 [Mn]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 Mn의 함량을 의미한다)(In the above formula 2, [Cu] and [Mn] represent the contents of Cu and Mn in the valuable metal recovery alloy, respectively)

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 하기 식 3을 만족한다.In one embodiment, the metal recovery alloy satisfies the following equation 3:

<식 3><Formula 3>

50.0 ≤ [Cu]/[C] ≤ 200.0 %50.0 ≤ [Cu]/[C] ≤ 200.0 %

(상기 식 3에서 [Cu] 및 [C]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 C의 함량을 의미한다)(In the above formula 3, [Cu] and [C] represent the contents of Cu and C in the valuable metal recovery alloy, respectively)

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 CuNi 합금을 포함한다. 일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 XRD 피크 값이, 2θ = 44 °± 1 °, 2θ = 51.5 °± 1.5 °, 및 2θ = 75.5 °± 1.5 ° 중 적어도 하나의 회절 피크를 가질 수 있다.In one embodiment, the valuable metal recovery alloy comprises a CuNi alloy. In one embodiment, the valuable metal recovery alloy can have XRD peak values of at least one of diffraction peaks of 2θ = 44 °± 1 °, 2θ = 51.5 °± 1.5 °, and 2θ = 75.5 °± 1.5 °.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금 100 중량%를 기준으로, 0.02 내지 5.00 중량% 이하의 함량을 갖는 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금 100 중량%를 기준으로, 5.0 중량% 이하의 함량을 갖는 탄소(C)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the alloy may include copper (Cu) in an amount of 0.02 to 5.00 wt% based on 100 wt% of the valuable metal recovery alloy. In one embodiment, the alloy may include carbon (C) in an amount of 5.0 wt% or less based on 100 wt% of the valuable metal recovery alloy.

본 발명의 다른 실시예에 따른, 유가 금속 회수 방법은 셀 단위의 배터리 또는 배터리 파쇄물을 준비하는 단계, 상기 배터리 또는 상기 파쇄물의 용융 단계를 거치지 않고 1,150 내지 1,400 ℃ 온도 범위 건식 열처리하는 단계, 및 상기 건식 열처리된 결과물을 800 내지 4,500 G의 자력 세기로 자성을 갖는 유가 금속 회수 합금을 자성 분리하여 회수하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for recovering valuable metals may include the steps of preparing a battery or battery scrap in a cell unit, performing a dry heat treatment at a temperature range of 1,150 to 1,400° C. without going through a melting step of the battery or the scrap, and recovering a valuable metal recovery alloy having magnetism by magnetic separation using the resultant of the dry heat treatment with a magnetic strength of 800 to 4,500 G.

일 실시예에서, 상기 건식 열처리하는 단계는 산소 함량이 5 % 이하의 분위기에서 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 건식 열처리하는 단계는 다단으로 수행하는 단계를 포함하고, 상기 다단으로 수행하는 단계는 예비 열처리 단계와 상기 예비 열처리 단계 보다 높은 온도에서 수행되는 고온 열처리 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the dry heat treatment step may be performed in an atmosphere having an oxygen content of 5% or less. In one embodiment, the dry heat treatment step may include a step performed in multiple stages, and the step performed in multiple stages may include a preliminary heat treatment step and a high-temperature heat treatment step performed at a temperature higher than that of the preliminary heat treatment step.

일 실시예에서, 상기 예비 열처리 단계는 900 ℃ 이하의 온도에서 수행되고, 상기 예비 열처리 단계의 승온 속도는 5 내지 15 ℃/분으로 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 고온 열처리 단계는 900 ℃ 이상에서 수행되고, 상기 고온 열처리 단계의 승온 속도는 2.5 내지 7.5 ℃/분으로 수행될 수 있다.In one embodiment, the preliminary heat treatment step is performed at a temperature of 900° C. or less, and the temperature elevation rate of the preliminary heat treatment step can be performed at 5 to 15° C./min. In one embodiment, the high-temperature heat treatment step is performed at 900° C. or more, and the temperature elevation rate of the high-temperature heat treatment step can be performed at 2.5 to 7.5° C./min.

일 실시예에서, 상기 고온 열처리 단계 이후, 냉각 단계를 포함하고, 상기 냉각 단계는 20 ℃/분 이상의 냉각 속도로 수행되는 유가 금속 회수 방법. 고온 열처리 단계는 900 ℃ 이상에서 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유가 금속 회수 합금을 자성 분리하여 회수하는 단계는 습식으로 수행될 수 있다.In one embodiment, a method for recovering valuable metals, comprising a cooling step after the high-temperature heat treatment step, wherein the cooling step is performed at a cooling rate of 20° C./minute or more. The high-temperature heat treatment step can be performed at 900° C. or more. In one embodiment, the step of recovering the valuable metal recovery alloy by magnetic separation can be performed in a wet manner.

일 실시예에서, 상기 유가 금속 회수 합금을 자성 분리하여 회수하는 단계는 고형분의 농도를 나타내는 광액 농도가 10 내지 50 %인 범위에서 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 건식 열처리하는 단계로부터 수득된 결과물은 상기 유가 금속 회수 합금의 표면 일부에 결합하는 리튬 화합물을 외력에 의해 분리할 수 있다.In one embodiment, the step of recovering the valuable metal recovery alloy by magnetic separation can be performed in a range where the concentration of the solid content is 10 to 50%. In one embodiment, the result obtained from the step of dry heat treatment can separate a lithium compound bound to a portion of the surface of the valuable metal recovery alloy by an external force.

일 실시예에서, 상기 셀 단위의 배터리 또는 배터리 파쇄물을 준비하는 단계는 상기 셀 단위의 배터리 또는 배터리 파쇄물을 전처리하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of preparing the cell unit battery or battery shreds may include the step of preprocessing the cell unit battery or battery shreds.

본 발명의 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수 합금은 Cu 및 Ni의 성분 함량을 제어함으로써, 후공정인 습식 제련 공정에서 합금 입자가 외력에 의해 쉽게 분쇄되어 합금의 직경이 감소하고 동시에 비표면적이 증가하여 황산 침출에 대한 반응성이 향상된다. 또한, 유가 금속 합금의 표면 또는 내부에 탄소층이 배치되어 합금 표면에 있는 리튬 산화물으로부터 리튬을 선택적으로 침출하는데 용이한 이점이 있다.According to one embodiment of the present invention, the valuable metal recovery alloy controls the component contents of Cu and Ni, so that the alloy particles are easily crushed by an external force in a post-process, a wet refining process, thereby reducing the diameter of the alloy and simultaneously increasing the specific surface area, thereby improving the reactivity to sulfuric acid leaching. In addition, there is an advantage in that a carbon layer is disposed on the surface or inside of the valuable metal alloy, making it easy to selectively leach lithium from lithium oxide on the alloy surface.

본 발명의 다른 실시예에 따른, 유가 금속 회수 방법은 열처리 및 냉각조건을 제어함으로써, 전술한 이점을 갖는 유가 금속 회수 합금을 제조하는 방법을 제공할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for recovering valuable metals can provide a method for producing a valuable metal recovery alloy having the aforementioned advantages by controlling heat treatment and cooling conditions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수용 조성물의 SEM 사진이다.FIG. 1 is a SEM photograph of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수용 조성물의 XRD 분석 결과를 나타낸다.FIGS. 2a and 2b show XRD analysis results of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.

도 3은 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수용 조성물 내 Cu의 상태 변화에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸다.FIG. 3 shows the results of XRD analysis on the change in state of Cu in a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 배터리 파쇄물의 열처리 단계에서 구리 포일(Cu foil)의 용융 과정을 나타낸다.Figures 4a and 4b show the melting process of copper foil (Cu foil) in the heat treatment step of the battery shredder of the present invention.

제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.The terms first, second, and third, etc. are used to describe, but are not limited to, various parts, components, regions, layers, and/or sections. These terms are only used to distinguish one part, component, region, layer, or section from another part, component, region, layer, or section. Thus, a first part, component, region, layer, or section described below may be referred to as a second part, component, region, layer, or section without departing from the scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms include the plural forms as well, unless the context clearly dictates otherwise. The word "comprising," as used herein, specifies particular features, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components, but does not exclude the presence or addition of other features, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components.

어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 또는 상에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 개재되지 않는다.When a part is referred to as being "on" or "on" another part, it may be directly on or above the other part, or there may be other parts intervening. In contrast, when a part is referred to as being "directly on" another part, there are no other parts intervening.

또한, 본 명세서의 %는 특별한 언급이 없는 한, 중량%를 의미한다.Additionally, % in this specification means weight % unless otherwise specified.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms, including technical and scientific terms, used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries are additionally interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the presently disclosed content, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, these are presented as examples, and the present invention is not limited thereby, and the present invention is defined only by the scope of the claims described below.

본 발명의 일 실시예에 따른, 유가 금속 합금은 합금의 전체 조성 100 중량%를 기준으로, 유가 금속은 45 중량% 이상 및 불순물인 잔부를 포함할 수 있다. 상기 유가 금속 회수 합금은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 리튬(Li), 탄소(C), 알루미늄(Al), 구리(Cu)와 같은 유가 금속 및 잔량의 불순물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 유가 금속이란, 배터리내에 포함되고 고가의 금속 성분을 의미할 수 있고, 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄, 구리 및 리튬을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유가 금속은 70 중량% 이상일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a valuable metal alloy may include 45 wt% or more of a valuable metal and the remainder being impurities, based on 100 wt% of the total composition of the alloy. The valuable metal recovery alloy may include at least one of a valuable metal such as nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), lithium (Li), carbon (C), aluminum (Al), and copper (Cu) and the remainder being impurities. In the present specification, the valuable metal may mean an expensive metal component included in a battery, and may mean nickel, cobalt, manganese, aluminum, copper, and lithium. In one embodiment, the valuable metal may be 70 wt% or more.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 하기 식 1을 만족할 수 있다.In one embodiment, the metal recovery alloy may satisfy the following equation 1:

<식 1><Formula 1>

5.0 ≤ [Cu]/[Ni] ≤ 15.0 % 5.0 ≤ [Cu]/[Ni] ≤ 15.0 %

(상기 식 1에서 [Cu] 및 [Ni]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 Ni의 함량을 의미한다)(In the above formula 1, [Cu] and [Ni] represent the contents of Cu and Ni in the valuable metal recovery alloy, respectively)

상기 식 1은 유가 금속 회수 합금 내 니켈에 대한 구리의 함량을 백분율로 나타낸 것을 의미하는 것으로서, 상기 식 1의 값은 5.0 내지 15.0 % 일 수 있다. 구체적으로, 상기 식 1은 5 내지 15 %, 더욱 구체적으로, 10 내지 14.5 % 일 수 있다. 상기 식 1이 전술한 범위를 만족함으로써, 습식 제련 공정에서 불순물 제거에 소요되는 시간과 공정비용을 절감할 수 있고, 자성체로 회수되는 Ni의 회수율을 최대화 할 수 있다는 이점이 있다.The above formula 1 means the content of copper to nickel in the valuable metal recovery alloy expressed as a percentage, and the value of the above formula 1 can be 5.0 to 15.0%. Specifically, the above formula 1 can be 5 to 15%, and more specifically, 10 to 14.5%. Since the above formula 1 satisfies the above-mentioned range, there is an advantage in that the time and process cost required for removing impurities in a wet smelting process can be reduced, and the recovery rate of Ni recovered as a magnetic body can be maximized.

상기 식 1이 전술한 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 고온 환원 반응 시 반응 온도가 높아 온도유지를 위한 공정비용이 증가하고 합금을 침출하고 불순물을 제거하는 공정에서 Cu 제거를 위한 시간과 비용증가 등의 문제가 있을 수 있다. 다른 한편으로는 자력선별시 자력의 세기가 약하여 NCN합금을 일부 회수하지 못하는 문제가 있다. If the above equation 1 exceeds the upper limit of the above-mentioned range, there may be problems such as an increase in the reaction temperature during the high-temperature reduction reaction, which increases the process cost for maintaining the temperature, and an increase in the time and cost for removing Cu in the process of leaching the alloy and removing impurities. On the other hand, there is a problem that some of the NCN alloy cannot be recovered because the strength of the magnetic force is weak during magnetic separation.

상기 식 1이 전술한 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 고온환원시 반응온도가 낮아 NCM이 완벽하게 환원되지 못하고 산화물 형태로 잔류할 수 있다. 또한 NCM산화물은 비자성체로 자성산물로 회수되는 NCM합금의 Ni 중량 %는 증가하지만 회수율이 저하되는 문제가 있다. 다른 한편으로는 자력선별기 너무 강한 자력으로 인하여 강자성체인 NCM합금 뿐만 아니라 상자성체 및 약자성체까지 회수되어 NCM합금으로 회수된 자성체의 불순물 함량이 증가하는 문제가 있다.If the above equation 1 is out of the lower limit of the aforementioned range, the reaction temperature may be low during high-temperature reduction, so that NCM may not be completely reduced and may remain in the form of an oxide. In addition, since NCM oxide is a non-magnetic substance, there is a problem that the Ni weight % of the NCM alloy recovered as a magnetic product increases but the recovery rate decreases. On the other hand, due to the excessively strong magnetic force of the magnetic separator, not only the ferromagnetic NCM alloy but also paramagnetic and weakly magnetic substances are recovered, so there is a problem that the impurity content of the magnetic substance recovered as the NCM alloy increases.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 하기 식 2를 만족할 수 있다.In one embodiment, the metal recovery alloy may satisfy the following equation 2.

<식 2><Formula 2>

30.0 ≤ [Cu]/[Mn] ≤ 55.0 %30.0 ≤ [Cu]/[Mn] ≤ 55.0 %

(상기 식 2에서 [Cu] 및 [Mn]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 Mn의 함량을 의미한다)(In the above formula 2, [Cu] and [Mn] represent the contents of Cu and Mn in the valuable metal recovery alloy, respectively)

상기 식 2는 유가 금속 회수 합금 내 망간에 대한 구리의 함량을 백분율로 나타낸 것을 의미하는 것으로서, 상기 식 2의 값은 30.0 내지 55.0 % 일 수 있다. 구체적으로, 상기 식 2는 35.0 내지 48.0 %, 더욱 구체적으로, 40.0 내지 46.0 % 일 수 있다. 상기 식 2가 전술한 범위를 만족함으로써, 자력선별을 통하여 회수되는 자성산물로 Mn의 회수율을 극대화 할 수 있다는 이점이 있다.The above formula 2 means the content of copper to manganese in the valuable metal recovery alloy expressed as a percentage, and the value of the above formula 2 can be 30.0 to 55.0%. Specifically, the above formula 2 can be 35.0 to 48.0%, and more specifically, 40.0 to 46.0%. Since the above formula 2 satisfies the above-mentioned range, there is an advantage in that the recovery rate of Mn can be maximized as a magnetic product recovered through magnetic separation.

상기 식 2가 전술한 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, Mn의 회수율이 저하되는 문제가 있다. 상기 식 2가 전술한 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, Mn의 중량% 품위는 증가하지만, 식 1의 Cu/Ni과 마찬가지로 Mn의 회수율이 저하되고 불순물 함량이 증가하는 문제가 있다.When the above formula 2 exceeds the upper limit of the above-mentioned range, there is a problem that the recovery rate of Mn decreases. When the above formula 2 exceeds the lower limit of the above-mentioned range, the weight % grade of Mn increases, but, similar to Cu/Ni in formula 1, there is a problem that the recovery rate of Mn decreases and the impurity content increases.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 하기 식 3을 만족할 수 있다.In one embodiment, the metal recovery alloy may satisfy the following equation 3.

<식 3><Formula 3>

50.0 ≤ [Cu]/[C] ≤ 200.0 %50.0 ≤ [Cu]/[C] ≤ 200.0 %

(상기 식 3에서 [Cu] 및 [C]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 C의 함량을 의미한다)(In the above formula 3, [Cu] and [C] represent the contents of Cu and C in the valuable metal recovery alloy, respectively)

상기 식 3은 유가 금속 회수 합금 내 탄소에 대한 구리의 함량을 백분율로 나타낸 것을 의미하는 것으로서, 상기 식 3의 값은 50.0 내지 200.0 % 일 수 있다. 구체적으로, 상기 식 3은 85 내지 150 %, 더욱 구체적으로, 100 내지 150 %, 더욱 구체적으로, 108 내지 142 % 일 수 있다. 상기 식 3이 전술한 범위를 만족함으로써, NCM 합금을 안정적으로 높은 회수율과 품위로 회수할 수 있다는 이점이 있다.The above formula 3 means the content of copper to carbon in the valuable metal recovery alloy expressed as a percentage, and the value of the above formula 3 can be 50.0 to 200.0%. Specifically, the above formula 3 can be 85 to 150%, more specifically, 100 to 150%, and even more specifically, 108 to 142%. Since the above formula 3 satisfies the above-mentioned range, there is an advantage in that the NCM alloy can be stably recovered with a high recovery rate and quality.

상기 식 3이 전술한 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, Cu 함량이 지나치게 높으면 고온환원시 반응온도가 매우 높은 상태인 경우로 공정비용이 증가하는 문제가 발생한다. 반대로 C함량이 지나치게 낮으면 고온환원시 반응온도가 매우 낮아 C이 NCM의 입계로 침탄되지 못하였다는 의미가 되며 이러한 경우 NCM이 완벽히 환원되지 못하고 일부 산화물로 잔류하여 NCM합금의 회수율이 감소되는 문제가 있다. 상기 식 3이 전술한 범위의 하한 값을 벗어나는 경우에는 상기에서 기술한 상한 값을 벗어나는 경우와 반대의 문제가 발생할 수 있다.If the above Equation 3 is out of the upper limit of the above-mentioned range, when the Cu content is too high, the reaction temperature is very high during high-temperature reduction, which causes a problem of increased process costs. On the other hand, if the C content is too low, the reaction temperature is very low during high-temperature reduction, which means that C is not carburized into the grain boundaries of NCM, and in this case, NCM is not completely reduced and remains as some oxides, which causes a problem of decreased recovery rate of the NCM alloy. If the above Equation 3 is out of the lower limit of the above-mentioned range, a problem opposite to that described above may occur.

일 실시예에서, 상기 유가금속 회수 합금은 구리(Cu)가 유가 금속 합금 100 중량%를 기준으로, 0.02 중량% 내지 5.00 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 유가금속 회수 합금은 0.1 내지 15 중량 %의 범위로 포함할 수 있다. In one embodiment, the valuable metal recovery alloy may contain copper (Cu) in an amount of 0.02 wt % to 5.00 wt %, based on 100 wt % of the valuable metal alloy. Specifically, the valuable metal recovery alloy may contain copper in an amount of 0.1 wt % to 15 wt %.

상기 구리의 함량이 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 침출 및 용매 추출에서 CuSO4 석출량 증가에 의한 공정 비용의 문제가 있고, 상기 구리의 함량이 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 저융점의 Ni-Co-Mn 생성이 어려워 미반응물량 증가의 문제가 있다.If the content of the copper is outside the upper limit of the above range, there is a problem of process cost due to an increase in the amount of CuSO 4 precipitation in leaching and solvent extraction, and if the content of the copper is outside the lower limit of the above range, there is a problem of an increase in the amount of unreacted material due to difficulty in producing low-melting-point Ni-Co-Mn.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 알루미늄(Al)을 0.25 내지 30 중량 % 범위로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄(Al)은 1.0 내지 15.0 중량%, 더욱 구체적으로, 8.0 내지 9.5 중량%일 수 있다. 상기 알루미늄의 함량이 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 침출 및 용매 추출 공정 중 Ni, Co 회수율 저하의 문제가 있고, 상기 알루미늄의 함량이 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, LiAlO2 생성이 어려워, Li 회수율 저하의 문제가 있다.In one embodiment, the valuable metal recovery alloy may contain aluminum (Al) in a range of 0.25 to 30 wt %. Specifically, the aluminum (Al) may be 1.0 to 15.0 wt %, and more specifically, 8.0 to 9.5 wt %. When the content of the aluminum is outside the upper limit of the range, there is a problem of a decrease in the recovery rate of Ni and Co during the leaching and solvent extraction processes, and when the content of the aluminum is outside the lower limit of the range, it is difficult to produce LiAlO 2 , and there is a problem of a decrease in the recovery rate of Li.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 탄소(C)를 5.0 중량% 이하의 함량을 포함할 수 있다. 구체적으로, 2.80 내지 4.0 중량%, 더욱 구체적으로, 2.96 내지 3.84 중량% 포함할 수 있다. 상기 탄소의 함량이 전술한 범위를 만족함으로써, 유가 금속 합금 내 침탄층을 형성하고, 후공정에서 분쇄가 용이하여 유가 금속의 회수율을 높일 수 있는 이점이 있다.In one embodiment, the valuable metal recovery alloy may include carbon (C) in an amount of 5.0 wt% or less. Specifically, it may include 2.80 to 4.0 wt%, and more specifically, 2.96 to 3.84 wt%. Since the content of carbon satisfies the above-mentioned range, there is an advantage in that a carburized layer is formed in the valuable metal alloy, and pulverization is easy in a post-process, thereby increasing the recovery rate of the valuable metal.

상기 탄소의 함량이 전술한 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 후공정에서 탄소의 분리가 용이하지 못한 문제가 있다. 상기 탄소의 함량이 전술한 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 침탄층을 형성하기 어려워 합금으로부터 탄소를 분리하는 것이 어려운 문제가 있다.If the content of the carbon is outside the upper limit of the above-mentioned range, there is a problem that it is difficult to separate carbon in a post-process. If the content of the carbon is outside the lower limit of the above-mentioned range, there is a problem that it is difficult to form a carburized layer, making it difficult to separate carbon from the alloy.

일 실시예에서, 유가 금속 합금은 Cu-Ni 합금을 포함할 수 있다. 구체적으로, 유가 금속 합금은 구리와 니켈이 결합된 합금을 포함할 수 있다.In one embodiment, the valuable metal alloy can include a Cu-Ni alloy. Specifically, the valuable metal alloy can include an alloy combining copper and nickel.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 합금은 XRD 피크 값으로, 51.5 °± 1.5 °, 및 75.5 ± 1.5 °의 피크 강도 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 피크 강도 값은 Cu-Ni 합금을 포함함으로써, 나타나는 것이고 상기 Cu-Ni은 유가 금속 회수 방법에 있어서, 고온 열처리 단계에서 구리가 유가 금속 합금 내 용융되어 잔류하고 동시에 니켈과 결합하여 함금화됨에 따라 발현되는 것일 수 있다.In one embodiment, the valuable metal recovery alloy can include, as XRD peak values, at least one of peak intensity values of 51.5°±1.5°, and 75.5±1.5°. The peak intensity values are expressed by including a Cu-Ni alloy, and the Cu-Ni can be expressed as copper is melted and remains in the valuable metal alloy during the high-temperature heat treatment step in the valuable metal recovery method and simultaneously combines with nickel to form an alloy.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유가 금속 회수 조성물을 구성하는 유가 금속 회수 조성물에 대한 SEM 사진이다. FIG. 1 is a SEM photograph of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment of the present invention.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 조성물(100) 유가 금속을 포함하는 코어부(110) 및 코어부(110)의 적어도 일부에 배치되는 쉘부(120)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 유가 금속 회수 조성물(100)은 코어부(110)에 Ni, Co, 또는 Mn과 같은 유가 금속과 같은 금속으로 구성될 수 있고, 코어부(110) 상에 리튬을 포함하는 산화물이 결합되어 배치될 수 있다.In one embodiment, the valuable metal recovery composition (100) may include a core portion (110) including a valuable metal and a shell portion (120) disposed on at least a portion of the core portion (110). Specifically, the valuable metal recovery composition (100) may be composed of a metal such as a valuable metal such as Ni, Co, or Mn in the core portion (110), and an oxide including lithium may be combined and disposed on the core portion (110).

코어부(110)는 유가 금속 회수 합금을 포함하고, 상기 유가 금속 회수 합금은 합금의 전체 조성 100 중량%를 기준으로, 유가 금속은 45 중량% 이상 및 불순물인 잔부를 포함할 수 있다. 상기 유가 금속 회수 합금은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 리튬(Li), 탄소(C), 알루미늄(Al), 구리(Cu)와 같은 유가 금속 및 잔량의 불순물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 유가 금속이란, 배터리 내에 포함되고 고가의 금속 성분을 의미할 수 있고, 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄, 구리 및 리튬을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 유가 금속은 70 중량% 이상일 수 있다. 상기 코어부의 유가 금속 회수 합금에 대한 상세한 설명은 전술한 바를 참고할 수 있다.The core portion (110) includes a valuable metal recovery alloy, and the valuable metal recovery alloy may include 45 wt% or more of the valuable metal and the remainder being impurities based on 100 wt% of the total composition of the alloy. The valuable metal recovery alloy may include at least one of valuable metals such as nickel (Ni), cobalt (Co), manganese (Mn), lithium (Li), carbon (C), aluminum (Al), and copper (Cu) and the remainder being impurities. In the present specification, the valuable metal may mean an expensive metal component included in a battery, and may mean nickel, cobalt, manganese, aluminum, copper, and lithium. In one embodiment, the valuable metal may be 70 wt% or more. A detailed description of the valuable metal recovery alloy of the core portion may be referred to the above.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 조성물(100)은 유가 금속 회수 조성물(100) 내 리튬은 Ni, Co, 및 Mn과는 달리 환원되어 합금을 형성하지 못하고, 배터리 내 Al 성분과 결합되어 리튬 산화물을 형성할 수 있다. In one embodiment, the lithium in the metal recovery composition (100) is not reduced to form an alloy, unlike Ni, Co, and Mn, and can combine with the Al component in the battery to form lithium oxide.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 조성물(100)은 코어부(110) 상에 배치되는 쉘부(120)를 포함할 수 있다. 쉘부(120)는 코어부(110) 상에 배치되는 리튬 산화물일 수 있다. In one embodiment, the metal recovery composition (100) may include a shell portion (120) disposed on a core portion (110). The shell portion (120) may be lithium oxide disposed on the core portion (110).

상기 리튬 산화물은 예를 들어, 리튬-알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 상기 리튬-알루미늄 산화물은 리튬-알루미늄 화합물일 수 있다. 상기 리튬-알루미늄 산화물은 상기 조성물 내에 포함되어 있는 리튬과 상기 알루미늄이 상호 물리적 또는 화학적 결합을 하여 산화물로 결합될 수 있다.The lithium oxide may include, for example, lithium-aluminum oxide. The lithium-aluminum oxide may be a lithium-aluminum compound. The lithium-aluminum oxide may be formed by combining lithium and aluminum contained in the composition into an oxide by physically or chemically bonding with each other.

일 실시예에서, 상기 리튬 산화물은 LiAlO2, Li5AlO4, Li2CO3, 및 LiF을 포함할 수 있다. 상기 LiAlO2, Li5AlO4, 및 Li2CO3는 배터리 파쇄물의 고온 환원 반응 과정에서 반응되는 리튬 산화물에 해당하고, LiF는 전처리 정도에 따라 전해질 잔량에 의해 검출되는 리튬 산화물일 수 있다.In one embodiment, the lithium oxide may include LiAlO 2 , Li 5 AlO 4 , Li 2 CO 3 , and LiF. The LiAlO 2 , Li 5 AlO 4 , and Li 2 CO 3 correspond to lithium oxides reacted during a high-temperature reduction reaction of the battery waste, and LiF may be a lithium oxide detected by the electrolyte residual amount depending on the degree of pretreatment.

일 실시예에서, 리튬 화합물은 XRD 피크로, 2θ가 20.5 내지 21.5°, 29.0 내지 29.5°, 31.5 내지 32.0°, 32.2 내지 33.0°, 60.5 내지 61.5 °, 70.0 내지 72.0 °, 19.5 내지 20.2 °, 21.6 내지 22.2 °, 24.0 내지 26.0°, 27.0 내지 29.0°, 34.0 내지 36.0°, 37.0 내지 39.0°, 38.2 내지 39.5°, 44.0 내지 46.0°, 64.5 내지 66.5°, 및 77.77 내지 79.77° 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the lithium compound can include XRD peaks having 2θ of at least one of: 20.5 to 21.5°, 29.0 to 29.5°, 31.5 to 32.0°, 32.2 to 33.0°, 60.5 to 61.5°, 70.0 to 72.0°, 19.5 to 20.2°, 21.6 to 22.2°, 24.0 to 26.0°, 27.0 to 29.0°, 34.0 to 36.0°, 37.0 to 39.0°, 38.2 to 39.5°, 44.0 to 46.0°, 64.5 to 66.5°, and 77.77 to 79.77°.

일 실시예에서, LiAlO2는 XRD 피크로, 20.5 내지 21.5°, 29.0 내지 29.5°, 31.5 내지 32.0°, 32.2 내지 33.0°, 60.5 내지 61.5 °및 70.0 내지 72.0 ° 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. Li5AlO4는 XRD 피크로, 19.5 내지 20.2 °및 21.6 내지 22.2 °중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, LiAlO 2 can include XRD peaks of at least one of 20.5 to 21.5°, 29.0 to 29.5°, 31.5 to 32.0°, 32.2 to 33.0°, 60.5 to 61.5°, and 70.0 to 72.0°. Li5AlO4 can include XRD peaks of at least one of 19.5 to 20.2° and 21.6 to 22.2°.

Li2CO3 조성물은 XRD 피크로, 24.0 내지 26.0°, 27.0 내지 29.0°, 34.0 내지 36.0°및 37.0 내지 39.0°중 적어도 하나를 포함할 수 있다. LiF 조성물은 XRD 피크로, 38.2 내지 39.5°, 44.0 내지 46.0°, 64.5 내지 66.5°, 및 77.77 내지 79.77°중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The Li 2 CO 3 composition can include XRD peaks of at least one of 24.0 to 26.0°, 27.0 to 29.0°, 34.0 to 36.0°, and 37.0 to 39.0°. The LiF composition can include XRD peaks of at least one of 38.2 to 39.5°, 44.0 to 46.0°, 64.5 to 66.5°, and 77.77 to 79.77°.

전술한 바와 같이, 유가 금속 회수 조성물(100)은 LiAlO2, Li5AlO4, Li2CO3, 및 LiF 중 적어도 하나의 XRD 피크 값을 갖는 것으로, 유가 금속을 포함하는 코어부 상에 리튬 화합물이 부착되어 배치되는 것을 확인할 수 있다.As described above, the precious metal recovery composition (100) has an XRD peak value of at least one of LiAlO 2 , Li 5 AlO 4 , Li 2 CO 3 , and LiF, and it can be confirmed that a lithium compound is attached and arranged on a core portion including the precious metal.

일 실시예에서, 상기 유가 금속 회수 합금의 표면에 일부 결합되어 있는 상기 리튬 화합물은 습식 공정을 활용하여 분리될 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 리튬 화합물은 기계적 또는 물리적 외력에 의해 상기 유가 금속 회수 합금으로부터 분리될 수 있다. 이와 같이, 유가 금속 회수 조성물(100)로부터 유가 금속 회수 합금을 회수할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 리튬 화합물의 분리를 동시에 할 수 있기 때문에, 리튬의 회수율이 높아 소실되는 리튬의 양을 줄일 수 있다.In one embodiment, the lithium compound partially bonded to the surface of the valuable metal recovery alloy can be separated by utilizing a wet process. In another embodiment, the lithium compound can be separated from the valuable metal recovery alloy by mechanical or physical external force. In this way, not only can the valuable metal recovery alloy be recovered from the valuable metal recovery composition (100), but also the lithium compound can be separated at the same time, so that the lithium recovery rate is high and the amount of lithium lost can be reduced.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 조성물(100)은 알루미늄(Al)을 1 내지 30 중량 % 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 알루미늄은 1.1 내지 15.0 중량%를 포함할 수 있다. 상기 알루미늄의 함량이 상기 범위를 만족함으로써, 리튬과 물리적 또는 화학적 결합을 통해, 리튬 화합물을 형성할 수 있고, 상기 리튬 화합물이 향후 분리됨에 따라, 리튬의 수득률을 높일 수 있는 이점이 있다.In one embodiment, the composition for recovering valuable metals (100) may contain 1 to 30 wt % of aluminum (Al). Specifically, the aluminum may contain 1.1 to 15.0 wt %. When the content of the aluminum satisfies the above range, a lithium compound can be formed through a physical or chemical bond with lithium, and as the lithium compound is separated in the future, there is an advantage in that the yield of lithium can be increased.

상기 알루미늄의 함량이 상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 침출 및 용매 추출 공정에서 Al2(SO4)3 과다 생성에 의해, Ni, Co 용매 추출 및 결정화 공정 비용 증가 및 Ni, Co 회수율 저하의 문제가 있다. 상기 알루미늄의 함량이 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 알루미늄 함량 부족으로 인해 Li-Al-O 산화물 생성 열위의 문제가 있다.When the content of the above aluminum is outside the upper limit of the above range, there is a problem of increased cost of the Ni, Co solvent extraction and crystallization process and decreased Ni, Co recovery rate due to excessive production of Al 2 (SO 4 ) 3 in the leaching and solvent extraction process. When the content of the above aluminum is outside the lower limit of the above range, there is a problem of inferior production of Li-Al-O oxide due to insufficient aluminum content.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 조성물(100)은 알루미늄(Al)을 포함하고, 알루미늄(Al)은 코어부(110)와 쉘부(120)의 계면에서부터 쉘부(120) 방향으로 점진적으로 증가하는 농도 구배를 가질 수 있다. 알루미늄(Al)이 쉘부(120)로 갈수록 농도 구배가 증가하는 것은 유가 금속 합금을 포함하는 코어부(110) 상에 알루미늄을 포함하는 산화물이 부착되기 때문이다.In one embodiment, the valuable metal recovery composition (100) includes aluminum (Al), and the aluminum (Al) may have a concentration gradient that gradually increases from the interface of the core portion (110) and the shell portion (120) toward the shell portion (120). The concentration gradient of aluminum (Al) increases toward the shell portion (120) because an oxide including aluminum is attached to the core portion (110) including the valuable metal alloy.

일 실시예에서, 유가 금속 회수 방법은 배터리 파쇄물을 준비하는 단계, 상기 파쇄물을 건식 열처리하는 단계, 및 열처리된 결과물로부터 유가 금속 합금을 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 유가 금속 회수 합금의 농도 함량이 높은 합금을 제조하는 방법으로서, 특히, 유가 금속에 대한 농도 함량이 초기 파쇄 단계를 거친 블랙 파우더와 대비하여 더 높은 합금을 제조하는 방법일 수 있다. 또한, 상기 제조 방법을 거쳐 제조되는 유가 금속 회수 합금의 경우, 전술한 도 1과 모순되지 않는 범위에서 동일하다.In one embodiment, a method for recovering valuable metals may include the steps of preparing battery shreds, performing a dry heat treatment on the shreds, and recovering a valuable metal alloy from the heat-treated resultant. As a method for producing an alloy having a high concentration content of a valuable metal recovery alloy, in particular, a method for producing an alloy having a higher concentration content of valuable metals compared to a black powder that has undergone an initial crushing step. In addition, in the case of a valuable metal recovery alloy produced through the above-described production method, it is the same as the range that does not contradict the above-described Fig. 1.

배터리 파쇄물을 준비하는 단계는 배터리 파쇄물의 모재가 되는 물질을 파쇄하여 준비하거나, 파쇄가 완료된 물질 자체를 준비하는 단계이다. 상기 배터리 파쇄물의 모재는 수명을 다한 전지, 상기 폐배터리를 구성하는 스크랩, 젤리롤, 및 슬러리와 같은 정극재, 제조 공정상에서 생긴 불량품, 제조 공정 내부의 잔류물, 및 발생 부스러기와 같은 폐전지, 예를 들어 리튬 이온 전지의 제조 공정 내에 있어서 폐재를 포함할 수 있다. 상기 파쇄가 완료된 물질 자체는 예를 들어, 블랙 파우더와 같이 파쇄가 완료된 제품 그 자체일 수 있다. The step of preparing battery shreds is a step of preparing a material that serves as a parent material of battery shreds by shredding, or preparing the material itself after the shredding is completed. The parent material of the battery shreds may include waste batteries such as scrap, jelly rolls, and slurry constituting the waste batteries, defective products generated during the manufacturing process, residues within the manufacturing process, and debris generated during the manufacturing process, for example, waste materials within the manufacturing process of lithium ion batteries. The material itself after the shredding may be a product itself after the shredding is completed, for example, black powder.

일 실시예에서, 셀 단위의 배터리 또는 배터리 파쇄물을 준비하는 단계는 배터리 파쇄물의 모재가 되는 물질을 파쇄하여 준비하는 경우, 상기 배터리 파쇄물의 모재가 되는 물질을 파쇄하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 배터리 파쇄물의 모재를 파쇄기를 활용하여 분쇄물을 얻을 수 있다. 상기 파쇄는 비제한적인 예시로서, 물리적 또는 기계적 힘을 가하여 상기 폐배터리를 부수는 것과 분말로 잘게 부스러뜨리는 분쇄를 포함할 수 있다. In one embodiment, the step of preparing a battery or battery shreds in a unit cell manner may include a step of shredding a material that is a parent material of the battery shreds, if the material is prepared by shredding the material that is a parent material of the battery shreds. The parent material of the battery shreds may be obtained as a shredder. The shredding may include, as a non-limiting example, crushing the waste battery by applying physical or mechanical force and pulverizing the waste battery into fine powder.

상기 파쇄 단계는 상기 폐배터리에 포함된 구성에 있어서, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 철(Fe), 및 플라스틱과 같은 불순물 중 일부 크기가 큰 불순물을 분리할 수 있다. 상기 큰 불순물이 분리된 상태를 블랙 파우더라 하며, 상기 파쇄 단계를 통해 블랙 파우더와 같은 배터리 파쇄물을 제조할 수 있다.The above shredding step can separate some large impurities, such as aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe), and plastic, from the components included in the waste battery. The state in which the large impurities are separated is called black powder, and through the above shredding step, battery shreds such as black powder can be manufactured.

일 실시예에서, 상기 배터리 파쇄물은 알루미늄(Al), 망간(Mn), 리튬(Li), 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni), 탄소(C) 및 잔량의 불순물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 블랙 파우더는 니켈(Ni)의 경우, 5 내지 40 wt%, 코발트(Co)의 경우, 1 내지 20 wt%, 망간(Mn)의 경우, 1 내지 15 wt%, 리튬(Li)의 경우, 0.5 내지 5 wt%, 탄소(C)의 경우, 10 내지 70 wt%, 알루미늄(Al)의 경우, 0.0001 내지 20 wt%, 구리(Cu)의 경우, 0.0001 내지 20 wt%를 포함하며, 철(Fe), 및 인(P)과 같은 불순물들의 총합은 10 wt% 미만일 수 있다. 상기 블랙 파우더의 성분은 니켈, 코발트, 및 망간의 비율에 따라 상이할 수 있으며, 상기 니켈, 코발트, 및 망간은 리튬 이차 전지를 파쇄한 경우, 상기 리튬 이차 전지 중 양극재 산화물에 의해 조절될 수 있다.In one embodiment, the battery scrap may include aluminum (Al), manganese (Mn), lithium (Li), copper (Cu), cobalt (Co), nickel (Ni), carbon (C) and residual impurities. In one embodiment, the black powder includes 5 to 40 wt% of nickel (Ni), 1 to 20 wt% of cobalt (Co), 1 to 15 wt% of manganese (Mn), 0.5 to 5 wt% of lithium (Li), 10 to 70 wt% of carbon (C), 0.0001 to 20 wt% of aluminum (Al), and 0.0001 to 20 wt% of copper (Cu), and the sum of impurities such as iron (Fe) and phosphorus (P) may be less than 10 wt%. The components of the above black powder may vary depending on the ratio of nickel, cobalt, and manganese, and the nickel, cobalt, and manganese may be controlled by the positive electrode oxide in the lithium secondary battery when the lithium secondary battery is crushed.

일 실시예에서, 상기 배터리 파쇄물의 모재가 되는 물질을 파쇄하는 단계는 전단, 압축, 및 인장력 중 적어도 하나를 이용한 파쇄 방법일 수 있다. 구체적으로, 상기 파쇄하는 단계는 예를 들어, 해머 밀, 볼 밀, 및 교반 볼 밀 중 적어도 하나에 의해 파쇄될 수 있다. 상기 해머 밀은 분해, 펀칭, 및 밀링 중 적어도 하나의 단계가 수행될 수 있으며, 이는 비제한적인 예시로서, 다양한 종류의 파쇄 또는 분쇄 장치, 예를 들어 산업 분쇄기를 활용하여 분쇄될 수 있음은 분명하다.In one embodiment, the step of crushing the material that is the parent material of the battery shredder may be a crushing method using at least one of shear, compression, and tensile force. Specifically, the crushing step may be performed by, for example, at least one of a hammer mill, a ball mill, and a stirred ball mill. The hammer mill may perform at least one of the steps of disintegration, punching, and milling, and it is clear that the crushing may be performed by utilizing various types of crushing or crushing devices, for example, an industrial crusher, as a non-limiting example.

일 실시예에서, 배터리 파쇄물의 입경은 50 mm 이내, 구체적으로 30 mm 이내의 크기를 가질 수 있다. 상기 범위 보다 큰 경우, 후술한 열처리 단계에서 더욱 많은 에너지 공급이 필요하기 때문에 비경제적인 문제가 있다.In one embodiment, the particle size of the battery shreds may be within 50 mm, specifically within 30 mm. If it is larger than the above range, there is an uneconomical problem because more energy is required in the heat treatment step described later.

일 실시예에서, 상기 배터리 파쇄물의 모재가 되는 물질을 파쇄하는 단계 이전에, 상기 배터리 파쇄물의 모재의 폭발 방지 또는 무해화를 위해 전처리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전처리 단계를 포함함으로써, 상기 모재 내의 전해액과 같은 폭발 우려가 있는 물질을 제거하고, 예를 들어 폐배터리와 같은 모재를 방전 처리함으로써, 상기 파쇄 단계를 진행 시, 안전성을 높이고, 유가 금속의 회수 및 생산성을 높일 수 있다.In one embodiment, prior to the step of crushing the material that is the parent material of the battery shredder, a pretreatment step may be further included to prevent explosion or render harmless the parent material of the battery shredder. By including the pretreatment step, substances that may explode, such as electrolytes, in the parent material are removed, and by discharging the parent material, such as waste batteries, when the crushing step is performed, safety can be improved and the recovery and productivity of valuable metals can be increased.

상기 파쇄물을 건식 열처리하는 단계는 상기 파쇄물을 고온으로 상승시킬 수 있는 가열 로(Furnace)에 투입하여 상기 파쇄물을 용융점 이상의 온도로 상승시킬 수 있다. 상기 파쇄물을 건식 열처리하는 단계는 용융 단계를 거치지 않고 고온 환원 반응을 수행하는 열처리 조건을 수반할 수 있다.The step of dry heat treating the above crushed material may include placing the crushed material in a heating furnace capable of raising the temperature to a temperature higher than the melting point. The step of dry heat treating the above crushed material may involve heat treatment conditions that perform a high-temperature reduction reaction without going through a melting step.

일 실시예에서, 상기 열처리 조건은 1,150 내지 1,400 ℃의 범위에서 열처리 조건을 수반할 수 있다. 구체적으로, 상기 범위는 1,200 내지 1,300 ℃, 더욱 구체적으로 1,200 내지 1,300 ℃의 범위에서 수행될 수 있다. 상기 열처리가 전술한 온도 범위에서 수행됨에 따라, 배터리 파쇄물 내 구리가 용융되어 유가 금속 합금 내 잔류하게 되어, 후 공정인 자력 선별 단계에 의해 선별 및 회수가 용이한 이점이 있고, 배터리 파쇄물 내 탄소를 최소한으로 태워 이산화탄소의 발생이 거의 없는 상태에서 환원 반응을 수행할 수 있다.In one embodiment, the heat treatment conditions may involve heat treatment conditions in a range of 1,150 to 1,400° C. Specifically, the range may be performed in a range of 1,200 to 1,300° C., and more specifically, 1,200 to 1,300° C. Since the heat treatment is performed in the above-described temperature range, copper in the battery shreds is melted and remains in the valuable metal alloy, so that it is advantageous in that it can be easily selected and recovered by a magnetic separation step, which is a subsequent process, and the reduction reaction can be performed in a state where carbon in the battery shreds is minimally burned and carbon dioxide is hardly generated.

상기 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 리튬 기화로 인한 소실의 문제가 있고, 상기 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 합금 원소의 소결 및 환원이 진행되지 못하는 문제가 있다. If the upper limit of the above range is exceeded, there is a problem of loss due to lithium vaporization, and if the lower limit of the above range is exceeded, there is a problem of sintering and reduction of alloy elements not progressing.

일 실시예에서, 상기 파쇄물을 건식 열처리하는 단계는 불활성 가스, 이산화탄소, 일산화탄소, 및 탄화수소가스 중 적어도 하나의 가스 분위기에서 수행돌 수 있다. 상기 불활성 가스의 경우, 예를 들어 아르곤 및 질소 중 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 가스 분위기에서 상기 파쇄물의 환원 반응을 수행함에 따라, 상기 파쇄물 내에 포함된 유가 금속을 구성으로 포함하는 유가 금속 회수 합금을 효과적으로 회수할 수 있다.In one embodiment, the step of dry heat treating the crushed material may be performed in a gas atmosphere of at least one of an inert gas, carbon dioxide, carbon monoxide, and a hydrocarbon gas. In the case of the inert gas, it may include, for example, at least one of argon and nitrogen. By performing the reduction reaction of the crushed material in the gas atmosphere, a valuable metal recovery alloy comprising the valuable metal contained in the crushed material as a component can be effectively recovered.

일 실시예에서, 상기 가스 분위기의 일부는 잔량의 산소를 포함하는 불순물을 포함할 수 있다. 상기 불순물 중 상기 산소의 함량이 많은 경우, 환원 반응 과정에서 파쇄물의 성분과 조합하여 이산화탄소를 형성할 수 있고, 이에 따라 리튬과 함께 가스화되어 회수가 어려운 문제가 있다.In one embodiment, a portion of the gas atmosphere may contain impurities including residual oxygen. If the content of oxygen among the impurities is high, it may form carbon dioxide by combining with the components of the shredded material during the reduction reaction process, and thus, there is a problem that it is difficult to recover by being gasified together with lithium.

일 실시예에서, 상기 건식 열처리 단계에서 산소의 함량은 체적 기준 5 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 산소의 함량은 1 % 이하, 더욱 구체적으로, 0.05 % 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 산소의 분압이 상기 값 보다 높은 경우, 국부적인 고온 상태에서의 리튬 소실과 이산화탄소가 다량으로 발생하는 문제가 있다. 상기 산소의 분압이 상기 범위의 하한 값보다 낮은 경우, LiAlO2 생성 열위로 인해 Li 회수율 저하의 문제가 있다.In one embodiment, the content of oxygen in the dry heat treatment step may be 5% or less by volume. Specifically, the content of oxygen may be 1% or less, more specifically, 0.05% or less. Specifically, when the partial pressure of the oxygen is higher than the above value, there is a problem of lithium loss and a large amount of carbon dioxide being generated in a local high-temperature state. When the partial pressure of the oxygen is lower than the lower limit of the above range, there is a problem of a decrease in the Li recovery rate due to the low temperature of LiAlO 2 formation.

일 실시예에서, 상기 건식 열처리하는 단계는 다단으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 다단으로 수행하는 단계는 예비 열처리 단계 및 고온 열처리 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 고온 열처리 단계는 상기 예비 열처리 단계 보다 높은 온도에서 열처리를 수행하는 것일 수 있다.In one embodiment, the dry heat treatment step may be performed in multiple stages. Specifically, the steps performed in multiple stages may include a preliminary heat treatment step and a high-temperature heat treatment step. Specifically, the high-temperature heat treatment step may be a heat treatment performed at a temperature higher than that of the preliminary heat treatment step.

일 실시예에서, 상기 예비 열처리 단계는 배터리 파쇄물을 900 ℃ 이하에서 예비 열처리하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 상기 예비 열처리 단계는 구리의 용융점 보다 낮은 온도에서 예비 가열하는 단계일 수 있다.In one embodiment, the preheat treatment step may be a step of preheating the battery shreds at 900° C. or lower. Specifically, the preheat treatment step may be a step of preheating at a temperature lower than the melting point of copper.

일 실시예에서, 상기 예비 열처리하는 단계는 5 내지 15 ℃/분의 승온 속도에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 예비 열처리하는 단계는 8 내지 12 ℃/분, 더욱 구체적으로, 상기 예비 열처리하는 단계는 9 내지 11 ℃/분일 수 있다.In one embodiment, the preheat treating step can be performed at a heating rate of 5 to 15 °C/min. Specifically, the preheat treating step can be performed at a heating rate of 8 to 12 °C/min, and more specifically, the preheat treating step can be performed at a heating rate of 9 to 11 °C/min.

일 실시예에서, 고온 열처리 단계는 900 ℃ 이상에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 고온 열처리는 구리의 용융점 보다 높은 온도에서 가열하는 단계를 수반하여, 유가 금속 회수 조성물 내 구리가 유가 금속 합금 내 일부 용융되어 형성되도록 제어되고, 유가 금속 합금 내 카본층이 포함되도록 제어될 수 있다.In one embodiment, the high temperature heat treatment step can be performed at 900° C. or higher. Specifically, the high temperature heat treatment can be controlled to involve a step of heating at a temperature higher than the melting point of copper so that copper in the valuable metal recovery composition is partially melted and formed within the valuable metal alloy, and a carbon layer is included within the valuable metal alloy.

일 실시예에서, 고온 열처리 단계의 승온 속도는 2.5 내지 7.5 ℃/분에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 승온 속도는 3.5 내지 6.5 ℃/분, 더욱 구체적으로, 4 내지 6 ℃/분일 수 있다.In one embodiment, the heating rate of the high temperature heat treatment step can be performed at 2.5 to 7.5 °C/min. Specifically, the heating rate can be 3.5 to 6.5 °C/min, more specifically, 4 to 6 °C/min.

일 실시예에서, 고온 열처리 단계의 승온 속도가 예비 열처리 단계의 승온 속도 보다 낮게 유지함으로써, 유가 금속 회수 조성물 내 구리 구리가 유가 금속 합금 내 일부 용융되어 형성되도록 제어되고, 유가 금속 합금 내 카본층이 포함되도록 제어되어, 후공정에 투입이 용이하도록 제어될 수 있다.In one embodiment, the heating rate of the high-temperature heat treatment step is controlled to be lower than the heating rate of the preliminary heat treatment step, so that copper in the valuable metal recovery composition is partially melted and formed in the valuable metal alloy, and a carbon layer is included in the valuable metal alloy, so that it can be easily introduced into a post-process.

상기 건식 열처리하는 단계를 거쳐, 상기 파쇄물 내의 니켈, 코발트, 망간 및 리튬 함유 산화물과 같은 성분을 합금화한 유가 금속 회수 합금, 상기 유가 금속 회수 합금 표면의 적어도 일부에 배치되거나, 유가 금속 회수 합금과 분리되어 생성되는 리튬 화합물, 구리, 및 흑연을 포함하는 유가 금속 회수 조성물이 수득될 수 있다. 상기 유가 금속 회수 조성물은 예를 들어, 알루미늄(Al), 망간(Mn), 리튬(Li), 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni), 탄소(C) 및 잔량의 불순물을 포함할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술한 유가 금속 회수 조성물과 모순되지 않는 범위에서 동일하다.By the above dry heat treatment step, a valuable metal recovery alloy comprising components such as nickel, cobalt, manganese and lithium-containing oxides in the crushed material, a lithium compound, copper and graphite disposed on at least a portion of the surface of the valuable metal recovery alloy or produced separately from the valuable metal recovery alloy can be obtained. The valuable metal recovery composition can include, for example, aluminum (Al), manganese (Mn), lithium (Li), copper (Cu), cobalt (Co), nickel (Ni), carbon (C) and the remainder of impurities, and detailed descriptions thereof are the same as those of the above-described valuable metal recovery composition as long as they do not contradict each other.

상기 유가 금속 회수 조성물은 리튬 화합물을 포함할 수 있고, 상기 리튬 화합물은 상기 환원 반응에 의해 제조된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 리튬 화합물은 리튬-알루미네이트(2LiAlO2)일 수 있으며, 이에 대한 반응식은 하기와 같다.The above-mentioned metal recovery composition may include a lithium compound, and the lithium compound may be prepared by the reduction reaction. For example, the lithium compound may be lithium aluminate (2LiAlO 2 ), and the reaction formula therefor is as follows.

[반응식 1][Reaction Formula 1]

Li2O+Al2O3 = 2LiAlO2 Li 2 O+Al 2 O 3 = 2LiAlO 2

일 실시예에서, 상기 건식 열처리하는 단계는 상기 열처리 로 내에 교반 공정을 추가할 수 있다. 상기 교반 공정을 예를 들어, 회전체 또는 가스의 활용을 통해 고온의 환원 로인 상기 열처리 로 내의 반응의 촉진과 내부 온도의 균일성을 확보할 수 있다. 상기 열처리 로 내에서 블랙 파우더의 환원 반응에 의해 유가 금속 회수 조성물이 회수될 수 있다.In one embodiment, the dry heat treatment step may add a stirring process within the heat treatment furnace. The stirring process may, for example, utilize a rotating body or gas to promote the reaction within the heat treatment furnace, which is a high-temperature reduction furnace, and ensure uniformity of the internal temperature. The valuable metal recovery composition may be recovered by the reduction reaction of the black powder within the heat treatment furnace.

열처리된 결과물로부터 유가 금속 합금을 회수하는 단계는 열처리된 상기 파쇄물, 예를 들어 유가 금속 회수 합금을 자성 분리를 통해 분리할 수 있다. 상기 자성 분리법은 자성체를 활용하여, 상기 자성체와의 접촉을 통해 입자를 분리할 수 있으며, 다양한 종류의 자성 분리법이 적용될 수 있다. The step of recovering the valuable metal alloy from the heat-treated resultant product can be performed by separating the heat-treated crushed material, for example, the valuable metal recovery alloy, through magnetic separation. The magnetic separation method can separate particles through contact with a magnetic body by utilizing a magnetic body, and various types of magnetic separation methods can be applied.

일 실시예에서, 상기 자성 분리는 800 내지 4,500 G의 자력 세기로 자성을 갖는 유가 금속 회수 합금을 자성 분리하여 회수하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 상기 자력의 세기는 1,000 내지 4,000 G, 더욱 구체적으로, 2,000 내지 3,000 G일 수 있다. 상기 자력의 세기는 전술한 범위를 만족할 때, 회수되는 유가 금속 합금 내 구리의 함량이 전술하여 설명한 식 1 내지 식 3을 만족하여 후 공정에서의 습식 제련 공정의 효율을 개선하고 공정 비용을 줄일 수 있다. In one embodiment, the magnetic separation may be a step of magnetically separating and recovering a valuable metal recovery alloy having a magnetic strength of 800 to 4,500 G. Specifically, the strength of the magnetic strength may be 1,000 to 4,000 G, and more specifically, 2,000 to 3,000 G. When the strength of the magnetic strength satisfies the above-described range, the content of copper in the recovered valuable metal alloy satisfies Equations 1 to 3 described above, thereby improving the efficiency of the wet smelting process in the subsequent process and reducing the process cost.

일 실시예에서, 상기 자성 분리는 건식으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 분리는 건식 드럼형 자력 선별기, 및 건식 컨베이어 벨트형 자력 선별기 중 어느 하나를 사용할 수 있다. In one embodiment, the magnetic separation can be performed dry. Specifically, the magnetic separation can use either a dry drum-type magnetic separator or a dry conveyor belt-type magnetic separator.

다른 실시예에서, 상기 자성 분리는 습식으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 분리는 수조 또는 액상 물질이 담긴 배치에 상기 배터리 파쇄물을 담근 후, 자석을 통해 자성 분리를 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 습식 자성 분리는 고형분의 농도를 나타내는 광액농도(Pulp Density)가 10 내지 50 % 인 조건에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 광액농도는 20 내지 40 %에서 수행될 수 있다. 상기 습식 자성 분리는 상기 건식 자성 분리에 비하여 선별 효율이 개선되는 이점이 있다. In another embodiment, the magnetic separation can be performed wet. Specifically, the magnetic separation can be performed by immersing the battery shreds in a tank or a batch containing a liquid material, and then performing magnetic separation using a magnet. Specifically, the wet magnetic separation can be performed under a condition where the pulp density, which indicates the concentration of the solid content, is 10 to 50%. Specifically, the pulp density can be performed at 20 to 40%. The wet magnetic separation has an advantage of improved sorting efficiency compared to the dry magnetic separation.

일 실시예에서, 상기 배터리 파쇄물을 준비하는 단계 이전에, 배터리를 전처리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전처리하는 단계는 상기 배터리를 방전시켜 안정화시키는 단계일 수 있다.In one embodiment, prior to the step of preparing the battery shreds, a step of pretreating the battery may be included. The pretreating step may be a step of discharging and stabilizing the battery.

일 실시예에서, 상기 배터리를 방전시켜 안정화시키는 단계는 염수 방전 또는 전기 방전하는 단계일 수 있다. 상기 배터리를 방전시켜 안정화시키는 단계는 염수 방전 또는 전기 방전을 수행하여 상기 배터리의 전압을 낮춰 안정화시키는 단계일 수 있다.In one embodiment, the step of discharging and stabilizing the battery may be a step of performing a salt water discharge or an electric discharge. The step of discharging and stabilizing the battery may be a step of performing a salt water discharge or an electric discharge to lower and stabilize the voltage of the battery.

일 실시예에서, 상기 배터리를 전처리하는 단계는 상기 배터리를 냉동하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 배터리를 직접 파쇄하는 경우에는 상기 배터리 내 포함되어 있는 전해액으로 인한 폭발 및 화재가 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 배터리에 특정 압력이 가해짐에 따라 세퍼레이터가 물리적으로 파쇄되어 단락 발생으로 인한 고전류가 형성되어 스파크가 발생되고, 이 스파크로 인하여 전해질이 발화됨에 따라 화재가 발생할 수 있다.In one embodiment, the step of preprocessing the battery may include the step of freezing the battery. If the battery is directly crushed, an explosion and fire may occur due to the electrolyte contained in the battery. Specifically, when a specific pressure is applied to the battery, the separator is physically crushed, and a high current is formed due to a short circuit, which generates a spark, and the spark may ignite the electrolyte, which may cause a fire.

상기 배터리를 냉동하는 단계는 상기 배터리를 냉동하여 상기 배터리 내에 포함되어 있는 액상의 전해질의 발화를 억제하게 한 후, 파쇄 공정을 실시하므로, 전해질 발화에 따른 문제점이 발생하지 않는다.The step of freezing the battery above is to freeze the battery to suppress ignition of the liquid electrolyte contained within the battery, and then perform the crushing process, so that problems due to ignition of the electrolyte do not occur.

일 실시예에서, 상기 배터리를 냉동하는 단계는 - 150 ℃ 내지 - 60 ℃ 범위로 냉각하여 실시할 수 있다. 상기 온도 범위의 상한 값을 벗어나는 경우, 전지 내부에 잔존하는 전압이 0 V까지 저하되지 않아, 단락에 의한 전지 반응이 발생될 수 있고, 전해질이 완전하게 냉동되지 않아 적절하지 않다. In one embodiment, the step of freezing the battery may be performed by cooling to a temperature in the range of -150° C. to -60° C. If the temperature exceeds the upper limit of the temperature range, the voltage remaining inside the battery may not be reduced to 0 V, which may cause a battery reaction due to a short circuit, and the electrolyte may not be completely frozen, which is not appropriate.

상기 온도 범위의 하한 값을 벗어나는 경우, 전해질이 충분하게 냉동되며, 전지 내부 전압도 0 V로 저하되며, 이에 양극 및 음극이 직접 접촉하는 단락이 발생하더라도 전지 반응이 일어나지 않기 때문에, 전지 온도가 증가하지 않아, 전해질의 가스 발생 및 연소가 발생하지 않게 된다. 또한, 전해질이 냉동 상태이므로, 리튬 이온의 이동도가 매우 낮아, 리튬 이온 이동에 따른 통전 특성이 현저하게 감소될 수 있고, 전해액의 기화가 발생하지 않으므로, 에틸렌, 프로필렌, 및 수소와 같은 가연성 기체를 발생시키지 않을 수 있다.When the lower limit of the above temperature range is exceeded, the electrolyte is sufficiently frozen, the internal voltage of the battery is also lowered to 0 V, and even if a short circuit occurs in which the positive and negative electrodes are in direct contact, a battery reaction does not occur, so the battery temperature does not increase, and gas generation and combustion of the electrolyte do not occur. In addition, since the electrolyte is in a frozen state, the mobility of lithium ions is very low, so that the conduction characteristics according to the movement of lithium ions can be significantly reduced, and since vaporization of the electrolyte does not occur, flammable gases such as ethylene, propylene, and hydrogen may not be generated.

상기 배터리를 냉동하는 단계에서, 상기 온도 범위의 상한 값을 벗어나면, 전지 내부에 잔존하는 전압이 0 V까지 저하되지 않아, 단락에 의한 전지 반응이 발생될 수 있고, 전해질이 완전하게 냉동되지 않아, 적절하지 않다. 상기 온도 범위의 하한 값을 벗어나면, 냉동을 위해 많은 에너지를 투여해야하기 때문에 비경제적인 문제가 있다.In the step of freezing the above battery, if the temperature exceeds the upper limit of the above temperature range, the voltage remaining inside the battery will not decrease to 0 V, which may cause a battery reaction due to a short circuit, and the electrolyte will not be completely frozen, which is not appropriate. If the temperature exceeds the lower limit of the above temperature range, there is an uneconomical problem because a lot of energy must be invested for freezing.

일 실시예에서, 상기 배터리를 냉동하는 단계는 100 torr 이하의 진공 분위기 조건 하에서 - 60 내지 - 20 ℃ 온도 범위로 냉각하여 실시할 수 있다. 상기 배터리를 냉동하는 단계는 전해액의 기화를 억제할 수 있는 온도인 상기 온도 범위에서 실시할 수 있다. 상기 진공 분위기는 예를 들어, 불활성 가스, 이산화탄소, 질소, 물 또는 이들의 조합일 수 있다. In one embodiment, the step of freezing the battery can be performed by cooling to a temperature range of -60 to -20° C. under a vacuum atmosphere condition of 100 torr or less. The step of freezing the battery can be performed at the temperature range that is capable of suppressing vaporization of the electrolyte. The vacuum atmosphere can be, for example, an inert gas, carbon dioxide, nitrogen, water, or a combination thereof.

압력을 100 torr 이하의 진공 분위기로 조절하여 실시하므로, 산소 공급을 억제함에 따라, 전해질이 산소와 반응하는 것을 방지할 수 있고, 이로 인한 폭발을 방지할 수 있으며, 전해액의 기화를 억제할 수 있어, 에틸렌, 프로필렌, 및 수소와 같은 가연성 기체를 발생시키지 않을 수 있다.Since the process is performed by controlling the pressure to a vacuum atmosphere of 100 torr or less, the supply of oxygen is suppressed, thereby preventing the electrolyte from reacting with oxygen, preventing an explosion caused by this, and suppressing the vaporization of the electrolyte, thereby preventing the generation of flammable gases such as ethylene, propylene, and hydrogen.

상기 배터리를 냉동하는 단계에 있어서, 공기 분위기에서 실시하는 경우 또는 100 torr 초과 압력에서 실시하는 경우, 배터리 내에 전압이 잔존할 수 있고, 전해질이 - 60 내지 - 20 ℃ 온도 범위에서 전해질이 냉동 상태가 아니기 때문에, 잔존하는 전압으로 인한 단락 발생 시 생성되는 스파크로 전해질이 기화되어 폭발할 수 있는 문제가 있다.In the step of freezing the above battery, if carried out in an air atmosphere or at a pressure exceeding 100 torr, there is a problem that voltage may remain within the battery, and since the electrolyte is not in a frozen state in the temperature range of -60 to -20°C, the electrolyte may vaporize and explode due to a spark generated when a short circuit occurs due to the remaining voltage.

본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위해, 본 발명의 실시예를 기재한다. 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예 일 뿐, 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.In order to explain the present invention in more detail, examples of the present invention are described. The following examples are only examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<실험예><Experimental example>

<실시예 1><Example 1>

배터리를 준비하는 단계Steps to prepare the battery

NCM622 배터리를 2750 g 준비하였고, NCM622 배터리의 함량 비율은 하기 표 1과 같다. 2750 g of NCM622 batteries were prepared, and the content ratio of the NCM622 batteries is as shown in Table 1 below.

Weight
(g)
Weight
(g)
Weight
(%)
Weight
(%)
Li
[%]
Li
[%]
Ni
[%]
Ni
[%]
Co
[%]
Co
[%]
Mn
[%]
Mn
[%]
Al
[%]
Al
[%]
Cu
[%]
Cu
[%]
C
[%]
C
[%]
Cu/NiCu/Ni Cu/MnCu/Mn Cu/CCu/C
NCM622NCM622 2750.02750.0 100100 6.046.04 32.3532.35 10.7310.73 9.989.98 6.076.07 10.7310.73 24.5024.50 33.233.2 107.5107.5 4444

배터리 파쇄 단계Battery shredding stage

상기 폐배터리를 - 30 ℃ 이하에서 냉동한 후 파쇄하는 방법을 이용하거나 염수방전 또는 전기방전 조건으로 방전한 이후, 상기 폐배터리를 가로 및 세로 중 가장 긴 길이가 100 mm 이하가 되도록 슈레더 장비를 이용하여 대기 조건 또는 불활성 가스 조건에서 상기 폐배터리를 파쇄하는 것이 바람직하다. 구체적으로, SOC 40% 이하인 NCM622 배터리를 - 70℃ 에서 24시간 이상 냉동한 후 슈레더를 이용하여 장경 100mm 이하가 되도록 질소 분위기에서 파쇄하였다.It is preferable to use a method of freezing the above-mentioned waste battery at -30°C or lower and then crushing it, or to use a shredder device to crush the waste battery under atmospheric or inert gas conditions so that the longest length or width of the waste battery becomes 100 mm or less after discharging it under salt water discharge or electric discharge conditions. Specifically, an NCM622 battery having an SOC of 40% or less was frozen at -70°C for 24 hours or more and then crushed under a nitrogen atmosphere using a shredder so that the longest length becomes 100 mm or less.

고온 열처리 단계High temperature heat treatment stage

전술한 방법으로 유가 금속 회수 조성물을 수득한 후, 파쇄된 배터리 파쇄물을 0.5 %의 산소 분압 조건에서, 1,250 ℃로 열처리하여 환원 과정을 수행하였다. 이때, 열처리 환원 조건으로, 불활성 가스를 퍼지하여 로내의 산소 농도를 0.5% 이로 유지하면서 상온에서 900℃까지는 10℃/분, 900에서 1,250℃까지는 5℃/분으로 승온하였으며 로내 산소분압이 0.5% 이하가 지속적으로 유지되면 불활성 가스 투입을 중단하는 조건에서 수행하였다. 또한 1,250℃에서 3시간 이상을 유지한 후 시료를 20℃/분 이상의 냉각속도로 냉각하였다. 상기 환원 과정을 거쳐 유가 금속 회수 조성물을 수득하였다.After obtaining a composition for recovering valuable metals by the method described above, the crushed battery scrap was heat-treated at 1,250°C under an oxygen partial pressure condition of 0.5% to perform a reduction process. At this time, as a heat treatment reduction condition, the inert gas was purged to maintain the oxygen concentration in the furnace at 0.5%, and the temperature was increased at 10°C/min from room temperature to 900°C and at 5°C/min from 900 to 1,250°C, and the process was performed under the condition that the inert gas injection was stopped when the oxygen partial pressure in the furnace was continuously maintained at 0.5% or lower. In addition, after maintaining the sample at 1,250°C for 3 hours or more, the sample was cooled at a cooling rate of 20°C/min or more. A composition for recovering valuable metals was obtained through the reduction process described above.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수용 조성물의 SEM 사진이다.FIG. 1 is a SEM photograph of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수용 조성물의 XRD 분석 결과를 나타낸다.FIGS. 2a and 2b show XRD analysis results of a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.

도 1, 도 2a, 및 도 2b을 참조하면 유가 금속 회수용 조성물은 유가 금속 회수 합금 상에 리튬 화합물, 구체적으로, 리튬 산화물이 결합되어 배치되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 구조는 전술한 환원 과정을 수행함으로써, 발현되는 것일 수 있다.Referring to FIGS. 1, 2a, and 2b, it can be confirmed that the composition for recovering valuable metals is arranged such that a lithium compound, specifically, lithium oxide, is combined on a valuable metal recovery alloy. This structure may be expressed by performing the reduction process described above.

도 3은 일 실시예에 따른, 유가 금속 회수용 조성물 내 Cu의 상태 변화에 대한 XRD 분석 결과를 나타낸다.FIG. 3 shows the results of XRD analysis on the change in state of Cu in a composition for recovering valuable metals according to one embodiment.

도 3을 참조하면, 유가 금속 회수용 조성물의 용융된 Cu의 상태변화를 XRD를 이용하여 확인할 수 있다. 본 발명의 환원 분위기에서 용융된 Cu는 Ni과 반응하여 화학적으로 결합하는 것을 확인할 수 있다. 이는 용융된 Cu는 NCM 합금 내에 용융되어 잔류하는 것을 의미하고, NCM 합금 내에 용융되는 Cu의 함량은 환원 온도에 의해 조절되는 것을 의미한다.Referring to Fig. 3, the change in state of the molten Cu of the composition for recovering valuable metals can be confirmed using XRD. It can be confirmed that the molten Cu in the reducing atmosphere of the present invention reacts with Ni and chemically bonds. This means that the molten Cu is melted and remains in the NCM alloy, and the content of Cu melted in the NCM alloy is controlled by the reduction temperature.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 배터리 파쇄물의 열처리 단계에서 구리 포일(Cu foil)의 용융 과정을 나타낸다.Figures 4a and 4b show the melting process of copper foil (Cu foil) in the heat treatment step of the battery shredder of the present invention.

도 4a는 구리 포일(Cu foil)이 용융되기 전 상태를 나타내고, 도 4b는 구리 포일이 용융된 후의 상태를 나타낸다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 구리는 1,050 ℃에서 용융되는 것을 확인할 수 있고, 도 4a의 밝은 색의 구리 부분이 도4b에서는 모두 사라진 것을 확인할 수 있다.Fig. 4a shows the state of copper foil before it is melted, and Fig. 4b shows the state of copper foil after it is melted. Referring to Figs. 4a and 4b, it can be confirmed that copper is melted at 1,050°C, and it can be confirmed that the bright copper part in Fig. 4a has completely disappeared in Fig. 4b.

실시예 1 및 비교예 1~3은 고온열처리 온도조건을 900 내지 1500℃의 범위에서 산소농도 0.5% 이하 분위기에서 고온환원시킨 반응물에 대한 실험결과이다.Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are experimental results for reactants subjected to high-temperature reduction in an atmosphere with an oxygen concentration of 0.5% or less at a high-temperature heat treatment temperature range of 900 to 1500°C.

고온환원 반응물을 100 ㎛ 체를 이용하여 100 ㎛ 이하의 반응물은 대부분 카본과 금속 Cu가 주성분이므로 별도로 분리하고 100um보다 큰 반응물을 자력세기 3000 G의 자력선별기를 이용하여 자성산물과 비자성산물을 분리한 후 성분과 성분들의 비율을 분석한 결과이다. 100 ㎛ 보다 작은 크기의 미분의 성분은 C함량이 79.2 %이며 Li함량은 1% 이하, Ni 3% 이하, Co a및 Mn은 2% 이하로 분석되었다.The results are as follows: The high-temperature reduction reactant was separated using a 100 μm sieve because most of the reactants under 100 μm are mainly composed of carbon and metallic Cu, and the reactants larger than 100 μm were separated into magnetic products and non-magnetic products using a magnetic separator with a magnetic strength of 3000 G. The components and ratios of the components were analyzed. The components of the fine particles smaller than 100 μm in size were analyzed to have a C content of 79.2%, a Li content of 1% or less, a Ni content of 3% or less, and Co a and Mn of 2% or less.

<비교예 1><Comparative Example 1>

고온 열처리 단계에서 1,100 ℃로 수행하는 점 이외에 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The same procedure as Example 1 was followed, except that the high-temperature heat treatment step was performed at 1,100°C.

<비교예 2><Comparative Example 2>

고온 열처리 단계에서 1,500 ℃로 수행하는 점 이외에 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The same procedure as Example 1 was followed, except that the high-temperature heat treatment step was performed at 1,500 ℃.

<비교예 3><Comparative Example 3>

고온 열처리 단계에서 900 ℃에서 열처리를 수행한 점 이외에 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The same procedure as Example 1 was followed, except that the heat treatment was performed at 900°C in the high-temperature heat treatment step.

<평가예 1> - 유가 금속 회수 조성물의 성분 평가<Evaluation Example 1> - Evaluation of components of a composition for recovering valuable metals

하기 표 2는 고온 열처리 공정에 따라 제조된 유가 금속 회수 조성물을 자력 선별하였을 때의 성분을 나타낸다.Table 2 below shows the components of a metal recovery composition manufactured by a high-temperature heat treatment process when subjected to magnetic separation.

하기 성분은 ICP-OES 및 C/S분석기를 이용하여 측정하였다.The following components were measured using ICP-OES and C/S analyzer.

입도
[㎛]
Mouth
[㎛]
Li
[wt%]
Li
[wt%]
Ni
[wt%]
Ni
[wt%]
Co
[wt%]
Co
[wt%]
Mn
[wt%]
Mn
[wt%]
Al
[wt%]
Al
[wt%]
Cu
[wt%]
Cu
[wt%]
C
[wt%]
C
[wt%]
Cu/Ni
[%]
Cu/Ni
[%]
Cu/Mn
[%]
Cu/Mn
[%]
Cu/C
[%]
Cu/C
[%]
실시예1
(1250℃)
Example 1
(1250℃)
자성magnetism 5.735.73 32.5032.50 14.0714.07 9.959.95 9.129.12 4.084.08 3.453.45 12.612.6 41.041.0 118118
비자성Non-magnetic 5.675.67 0.920.92 0.320.32 1.791.79 6.696.69 35.4035.40 21.7321.73 3847.83847.8 1977.71977.7 163163 비교예1
(1100℃)
Comparative Example 1
(1100℃)
자성magnetism 5.645.64 28.3028.30 11.0111.01 9.529.52 12.6712.67 7.817.81 5.575.57 27.627.6 82.082.0 140140
비자성Non-magnetic 1.241.24 3.573.57 1.481.48 1.161.16 1.111.11 3.523.52 79.2079.20 98.698.6 303.4303.4 44 비교예2
(1500℃)
Comparative Example 2
(1500℃)
자성magnetism 0.370.37 51.9051.90 16.5016.50 3.103.10 1.291.29 0.100.10 3.683.68 0.20.2 3.23.2 2.72.7
비자성Non-magnetic 1.801.80 0.460.46 0.070.07 12.4012.40 4.174.17 0.010.01 0.120.12 2.22.2 0.10.1 8.38.3 비교예3
(900℃)
Comparative Example 3
(900℃)
자성magnetism 1.171.17 29.4529.45 10.7110.71 9.599.59 1.421.42 0.510.51 3.103.10 1.71.7 5.35.3 16.516.5
비자성Non-magnetic 6.036.03 25.5325.53 11.3411.34 8.018.01 10.4510.45 10.6510.65 6.586.58 41.741.7 133.0133.0 161.9161.9

상기 표 2의 실시예를 살펴보면, 표 1의 NCM622 배터리의 성분비율과 비교하여 Cu/Ni, Cu/Mn, 및 Cu/C 함량비는 고온 환원 과정에서 양극재인 NCM의 산소와 카본이 반응하여 CO 및 CO2 가스로 전환하는데 소비되고, 상기 카본 및 일부 연소되는 카본에 의해 자성산물의 Cu/C 함량비가 44 %에서 118 %로 급격하게 증가하고 비자성 산물도 16. %로 증가한 것을 알 수 있다. 자성산물의 Cu/Ni 비율과 Cu/Mn 비율은 각각 12.6 %, 41.0%로 표 1과 비교하여 약 절반으로 감소하였으며 이는 양극재인 NCM 산화물이 금속으로 환원되어 자성산물로 대부분 분리되었기 때문이다. 따라서 비자성 산물의 Cu/Ni 비율과 Cu/Mn 비율은 수천 %로 상승하게 된다.비교예 1은 고온 환원 반응 과정에서 Cu가 용융되는 1,050℃ 보다 약간 높은 1,100℃에서 반응시킨 물질은 자력선별한 결과이며, 자성 산물로 회수된 유가금속의 중량 %가 실시예 1에 비하여 다소 낮은 것을 알 수 있다. 이는 환원반응의 반응속도는 온도가 증가할수록 빨라지는 온도 의존성이 높기 때문에 실시예 1에 비하여 양극재가 완전히 환원되지 못하고 산화물 형태로 잔류하기 때문이다.Looking at the example of Table 2 above, compared to the component ratio of the NCM622 battery of Table 1, the Cu/Ni, Cu/Mn, and Cu/C content ratios are consumed when the oxygen and carbon of the cathode material, NCM, reacts and converts into CO and CO2 gases during the high-temperature reduction process, and the Cu/C content ratio of the magnetic product rapidly increases from 44% to 118% due to the carbon and some of the burned carbon, and the non-magnetic product also increased to 16%. The Cu/Ni ratio and Cu/Mn ratio of the magnetic product were 12.6% and 41.0%, respectively, which was about half of that in Table 1. This is because the cathode material, NCM oxide, was reduced to metal and mostly separated as magnetic products. Accordingly, the Cu/Ni ratio and Cu/Mn ratio of the non-magnetic product increase to several thousand %. Comparative Example 1 is the result of magnetic separation of a material reacted at 1,100°C, which is slightly higher than 1,050°C at which Cu melts during the high-temperature reduction reaction, and it can be seen that the weight % of the valuable metal recovered as the magnetic product is somewhat lower than in Example 1. This is because the reaction rate of the reduction reaction is highly temperature-dependent, becoming faster as the temperature increases, and therefore the cathode material is not completely reduced compared to Example 1 and remains in the form of an oxide.

비교예 2는 1,500℃의 고온으로 반응시킨 것으로 카본은 대부분 연소되어 자성산물과 비자성 산물에 잔류하지 않는다. 또한 NCM의 융점보다 높고 Li의 휘발온도보다 높은 온도에서 반응하였기 때문에 NCM의 대부분 환원 후 용융되어 용선형태로 배출되었고 자성산물의 NCM의 중량 %는 가장 높게 나타났다. 그러나 Li은 대부분 휘발되어 자성산물로 회수되지 못하며, 슬래그 형태의 비자성산물로 미량만 회수될 수 있었다.Comparative Example 2 was reacted at a high temperature of 1,500℃, so most of the carbon was burned and did not remain in the magnetic or non-magnetic products. In addition, since the reaction was performed at a temperature higher than the melting point of NCM and higher than the volatilization temperature of Li, most of the NCM was melted after reduction and discharged in the form of molten iron, and the weight % of NCM in the magnetic product was the highest. However, most of the Li was volatilized and could not be recovered as a magnetic product, and only a small amount could be recovered as a non-magnetic product in the form of slag.

비교예 3은 Cu의 융점인 1,050℃ 보다 낮은 온도인 900℃에서 반응시킨 후 자성과 비자성산물을 분리한 것이다. 일반적으로 카본에 의한 환원반응은 열역학적으로 부드와르 반응이 일어나는 온도보다 높은 경우에 활발하게 일어나게 된다. 비교예 3은 부드와르 반응 온도와 유사한 수준의 온도이기 때문에 일부 양극재가 환원되어 자성산물로 회수되기는 하지만 실시예 1에 비하여 현저히 낮은 수준에 불과하다. 따라서 Cu/Ni 비율, Cu/Mn 비율, Cu/C 비율은 실시예에 비하여 매우 낮게 나타난다. 결국 고온환원반응의 온도는 1100 ℃보다는 높고 1500 ℃ 보다는 낮은 중간 범위의 온도에서 수행되어야 할 것이다.Comparative Example 3 is a reaction performed at 900°C, which is lower than 1,050°C, the melting point of Cu, and then magnetic and non-magnetic products are separated. In general, the reduction reaction by carbon is actively performed when the temperature is higher than the temperature at which the Budweiser reaction occurs thermodynamically. Since Comparative Example 3 is a temperature similar to the Budweiser reaction temperature, although some of the cathode material is reduced and recovered as magnetic products, it is only at a significantly lower level than in Example 1. Therefore, the Cu/Ni ratio, Cu/Mn ratio, and Cu/C ratio are much lower than in the Example. Ultimately, the temperature of the high-temperature reduction reaction should be performed at an intermediate temperature of higher than 1100°C and lower than 1500°C.

<평가예 2> - 유가 금속 합금의 성분 평가유가 금속 회수 조성물의 성분 평가<Evaluation Example 2> - Component Evaluation of Valuable Metal Alloy Component Evaluation of Valuable Metal Recovery Composition

건식 열처리 단계에서, 고온 환원 반응 온도를 1,300 ℃하여 제조된 반응물을 자력선별한 결과이며, 이때, 자력의 세기에 따른 자성 산물의 성분과 각 성분들의 비율을 비교한 것이다.In the dry heat treatment step, the reaction product manufactured at a high temperature reduction reaction temperature of 1,300 ℃ was subjected to magnetic separation, and the components of the magnetic product and the ratio of each component were compared according to the strength of the magnetic force.

<실시예 2><Example 2>

건식 열처리 단계에서, 고온 환원 반응 온도를 1,300 ℃로 한 점 이외에 실시예 1과 동일한 방법으로 유가 금속 회수 조성물을 제조하였고, 이후, 제조된 상기 유가 금속 회수 조성물을 1,000 G의 자력 세기에서 자력 선별하여 자성체를 회수하였다.In the dry heat treatment step, a composition for recovering valuable metals was prepared in the same manner as in Example 1, except that the high-temperature reduction reaction temperature was set to 1,300°C. Thereafter, the prepared composition for recovering valuable metals was subjected to magnetic separation at a magnetic strength of 1,000 G to recover a magnetic body.

<실시예 3><Example 3>

유가 금속 회수 조성물을 2,000 G의 자력 세기에서 자력 선별하여 자성체를 회수하는 점이외에 실시예 2와 동일하게 수행하였다.The same procedure as in Example 2 was performed, except that the magnetic material was recovered by magnetic separation at a magnetic strength of 2,000 G.

<실시예 4><Example 4>

유가 금속 회수 조성물을 3,000 G의 자력 세기에서 자력 선별하여 자성체를 회수하는 점이외에 실시예 2와 동일하게 수행하였다.The same procedure as in Example 2 was followed, except that the ferrometal recovery composition was magnetically separated at a magnetic strength of 3,000 G to recover the magnetic material.

<비교예 4><Comparative Example 4>

유가 금속 회수 조성물을 500 G의 자력 세기에서 자력 선별하여 자성체를 회수하는 점이외에 실시예 2와 동일하게 수행하였다.The same procedure as in Example 2 was performed, except that the magnetic material was recovered by magnetic separation at a magnetic strength of 500 G.

<비교예 5><Comparative Example 5>

유가 금속 회수 조성물을 5,000 G의 자력 세기에서 자력 선별하여 자성체를 회수하는 점이외에 실시예 2와 동일하게 수행하였다.The same procedure as in Example 2 was performed, except that the magnetic material was recovered by magnetic separation at a magnetic strength of 5,000 G.

하기 표 3은 유가 금속 회수 조성물을 자력의 세기에 따라 자력 선별하였을 때의 유가 금속 회수 합금인 자성체와 비자성체의 성분을 나타낸다. 이때, 자력 선별 방법은 아래 방법으로 수행하였다.Table 3 below shows the components of magnetic and non-magnetic materials of the valuable metal recovery alloy when the valuable metal recovery composition is magnetically separated according to the strength of the magnetic force. At this time, the magnetic separation method was performed by the method below.

자력 선별 방법: 대보마그네틱 사에서 제작한 드럼형 습식자력선별 장치인 자력 선별기를 이용하여 자력세기별로 선광실험을 수행하였다. Magnetic separation method : Separation experiments were conducted according to magnetic strength using a magnetic separator, a drum-type wet magnetic separation device manufactured by Daebo Magnetic Co.

구분division Li
[wt%]
Li
[wt%]
Ni
[wt%]
Ni
[wt%]
Co
[wt%]
Co
[wt%]
Mn
[wt%]
Mn
[wt%]
Al
[wt%]
Al
[wt%]
Cu
[wt%]
Cu
[wt%]
C
[wt%]
C
[wt%]
Cu/Ni
[%]
Cu/Ni
[%]
Cu/Mn
[%]
Cu/Mn
[%]
Cu/C
[%]
Cu/C
[%]
실시예2
(1000G)
Example 2
(1000G)
자성체Magnet 5.645.64 35.5035.50 15.7015.70 10.5010.50 8.418.41 4.234.23 3.183.18 11.911.9 40.340.3 133133
비자성체Non-magnetic 7.727.72 1.291.29 0.560.56 1.741.74 13.2013.20 27.9027.90 17.7017.70 2162.82162.8 1603.41603.4 158158 실시예3
(2000G)
Example 3
(2000G)
자성체Magnet 5.865.86 31.6031.60 14.0014.00 9.289.28 9.519.51 4.214.21 2.962.96 13.313.3 45.445.4 142142
비자성체Non-magnetic 6.436.43 1.191.19 0.500.50 1.851.85 10.5010.50 34.8034.80 16.5016.50 2924.42924.4 1881.11881.1 211211 실시예4
(3000G)
Example 4
(3000G)
자성체Magnet 5.095.09 32.9032.90 14.5014.50 9.549.54 8.498.49 4.154.15 3.843.84 12.612.6 43.543.5 108108
비자성체Non-magnetic 6.876.87 0.820.82 0.350.35 1.941.94 10.2010.20 34.5034.50 19.3019.30 4207.34207.3 1778.41778.4 179179 비교예4
(500G)
Comparative Example 4
(500G)
자성체Magnet 6.636.63 32.2032.20 14.3014.30 9.739.73 9.389.38 5.825.82 2.752.75 18.118.1 59.859.8 212212
비자성체Non-magnetic 8.668.66 1.451.45 0.640.64 1.781.78 14.3014.30 28.1028.10 20.4020.40 1937.91937.9 1578.71578.7 138138 비교예5
(5000G)
Comparative Example 5
(5000G)
자성체Magnet 5.925.92 31.7031.70 14.0714.07 9.469.46 9.479.47 3.923.92 5.645.64 12.412.4 41.441.4 70.070.0
비자성체Non-magnetic 5.675.67 0.380.38 0.270.27 2.072.07 8.068.06 40.7440.74 13.213.2 1,072.11,072.1 1,968.11,968.1 309309

상기 표 3을 살펴보면, 실시예의 자력세기가 1000 내지 3000 G의 범위에서는 자성산물의 Cu/Ni 비율이 10~15 %, Cu/Mn 비율이 40~50 %, Cu/C 비율이 100~150 %의 좁은 범위에서 변화가 발생하지만, 자력세기가 낮은 500 G의 비교예에서는 자성산물의 Cu/Ni 비율이 18.1 %, Cu/Mn 비율이 59.8 %, Cu/C 비율이 212 %로 매우 급격하게 증가한 것을 알 수 있다. 또한 500 G의 비자성산물에 Li과 NCM 유가금속이 상당량 잔류하며 자성산물로 회수되지 못한 것을 알 수 있다.비교예 5는 자력세기가 매우 강한 5000 G에 대한 실험결과로 Cu/Ni 비율과 Cu/Mn 비율은 실시예의 비율 범위와 유사하지만 비자성체인 카본이 자성산물로 회수되어 Cu/C 비율이 70 %까지 상승하여 실시예의 범위에 비하여 상당히 감소된 것을 알 수 있다. 이는 자력선별시 자력세기가 본 발명에서 제시하는 범위보다 지나치게 강력할 경우 자성이 없는 물질까지 자성산물로 회수되어 자력선별을 실시하여 유가금속과 카본을 분리하고자 하는 목적이 감소되는 효과가 나타남을 보여주고 있다.Looking at Table 3 above, when the magnetic strength of the example is in the range of 1000 to 3000 G, the Cu/Ni ratio of the magnetic product changes in a narrow range of 10 to 15%, the Cu/Mn ratio in the magnetic product in a narrow range of 40 to 50%, and the Cu/C ratio in the magnetic product in a narrow range of 100 to 150%, but in the comparative example of 500 G with a low magnetic strength, the Cu/Ni ratio in the magnetic product increases very sharply to 18.1%, the Cu/Mn ratio in the magnetic product in a narrow range of 59.8%, and the Cu/C ratio in the magnetic product in a narrow range of 212%. In addition, it can be seen that a significant amount of Li and NCM valuable metals remain in the non-magnetic product of 500 G and are not recovered as magnetic products. Comparative Example 5 is an experimental result for 5000 G with a very strong magnetic force. The Cu/Ni ratio and the Cu/Mn ratio are similar to the ratio range of the example, but the non-magnetic carbon is recovered as a magnetic product, so the Cu/C ratio increases to 70%, which is significantly reduced compared to the range of the example. This shows that when the magnetic force is too strong for the range suggested by the present invention during magnetic separation, even non-magnetic materials are recovered as magnetic products, which reduces the purpose of performing magnetic separation to separate valuable metals and carbon.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The present invention is not limited to the above embodiments, but can be manufactured in various different forms, and a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

Claims (17)

합금의 전체 조성 100 중량%를 기준으로,Based on 100 wt% of the total composition of the alloy, 유가 금속은 45 중량% 이상이고, 잔부의 불순물을 포함하며,The metal content is 45 wt% or more, and the remainder includes impurities. 하기 식 1을 만족하는 유가 금속 회수 합금.A valuable metal recovery alloy satisfying the following equation 1. <식 1><Formula 1> 5.0 ≤ [Cu]/[Ni] ≤ 15.0 %5.0 ≤ [Cu]/[Ni] ≤ 15.0 % (상기 식 1에서 [Cu] 및 [Ni]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 Ni의 함량을 의미한다)(In the above formula 1, [Cu] and [Ni] represent the contents of Cu and Ni in the valuable metal recovery alloy, respectively) 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 하기 식 2를 만족하는 유가 금속 회수 합금.A valuable metal recovery alloy satisfying the following equation 2. <식 2><Formula 2> 30.0 ≤ [Cu]/[Mn] ≤ 55.0 %30.0 ≤ [Cu]/[Mn] ≤ 55.0 % (상기 식 2에서 [Cu] 및 [Mn]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 Mn의 함량을 의미한다)(In the above formula 2, [Cu] and [Mn] represent the contents of Cu and Mn in the valuable metal recovery alloy, respectively) 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 하기 식 3을 만족하는 유가 금속 회수 합금.A valuable metal recovery alloy satisfying the following equation 3. <식 3><Formula 3> 50.0 ≤ [Cu]/[C] ≤ 200.0 %50.0 ≤ [Cu]/[C] ≤ 200.0 % (상기 식 3에서 [Cu] 및 [C]은 각각 유가 금속 회수 합금 내 Cu 및 C의 함량을 의미한다)(In the above formula 3, [Cu] and [C] represent the contents of Cu and C in the valuable metal recovery alloy, respectively) 제1 항에 있어서,In the first paragraph, CuNi 합금을 포함하는 유가 금속 회수 합금.A valuable metal recovery alloy comprising a CuNi alloy. 제1 항에 있어서,In the first paragraph, XRD 피크 값이, 2θ = 44 °± 1 °, 2θ = 51.5 °± 1.5 °, 및 2θ = 75.5 °± 1.5 ° 중 적어도 하나의 회절 피크를 갖는 유가 금속 회수 합금.A precious metal recovery alloy having an XRD peak value of at least one diffraction peak among 2θ = 44 °± 1 °, 2θ = 51.5 °± 1.5 °, and 2θ = 75.5 °± 1.5 °. 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 유가 금속 회수 합금 100 중량%를 기준으로, 0.02 내지 5.00 중량% 이하의 함량을 갖는 구리(Cu)를 포함하는 유가 금속 회수 합금.A valuable metal recovery alloy comprising copper (Cu) having a content of 0.02 to 5.00 wt% based on 100 wt% of the valuable metal recovery alloy. 제1 항에 있어서,In the first paragraph, 유가 금속 회수 합금 100 중량%를 기준으로, 5.0 중량% 이하의 함량을 갖는 탄소(C)를 포함하는 유가 금속 회수 조성물.A composition for recovering valuable metals, comprising carbon (C) having a content of 5.0 wt% or less based on 100 wt% of a valuable metal recovery alloy. 셀 단위의 배터리 또는 배터리 파쇄물을 준비하는 단계; A step for preparing a battery or battery shreds in cell units; 상기 배터리 또는 상기 파쇄물의 용융 단계를 거치지 않고 1,150 내지 1,400 ℃ 온도 범위 건식 열처리하는 단계; 및A step of dry heat treating at a temperature range of 1,150 to 1,400° C without going through a melting step of the battery or the shredded material; and 상기 건식 열처리된 결과물을 800 내지 4,500 G의 자력 세기로 자성을 갖는 유가 금속 회수 합금을 자성 분리하여 회수하는 단계를 포함하는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering a valuable metal, comprising a step of recovering a valuable metal recovery alloy having magnetic properties by magnetic separation using a magnetic strength of 800 to 4,500 G from the resultant product of the above dry heat treatment. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 건식 열처리하는 단계는 산소 함량이 5 % 이하의 분위기에서 수행되는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the above dry heat treatment step is performed in an atmosphere having an oxygen content of 5% or less. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 건식 열처리하는 단계는 다단으로 수행하는 단계를 포함하고,The above dry heat treatment step includes a step of performing in multiple stages, 상기 다단으로 수행하는 단계는 예비 열처리 단계와 상기 예비 열처리 단계 보다 높은 온도에서 수행되는 고온 열처리 단계를 포함하는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the steps performed in the above multiple stages include a preliminary heat treatment step and a high-temperature heat treatment step performed at a temperature higher than the preliminary heat treatment step. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 예비 열처리 단계는 900 ℃ 이하의 온도에서 수행되고,The above preliminary heat treatment step is performed at a temperature of 900 ℃ or less, 상기 예비 열처리 단계의 승온 속도는 5 내지 15 ℃/분으로 수행되는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the heating rate of the above preliminary heat treatment step is performed at 5 to 15°C/min. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 고온 열처리 단계는 900 ℃ 이상에서 수행되고,The above high temperature heat treatment step is performed at 900 ℃ or higher, 상기 고온 열처리 단계의 승온 속도는 2.5 내지 7.5 ℃/분으로 수행되는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the heating rate of the high-temperature heat treatment step is performed at 2.5 to 7.5 ℃/min. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 고온 열처리 단계 이후, 냉각 단계를 포함하고,After the above high temperature heat treatment step, a cooling step is included, 상기 냉각 단계는 20 ℃/분 이상의 냉각 속도로 수행되는 유가 금속 회수 방법. 고온 열처리 단계는 900 ℃ 이상에서 수행되는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the cooling step is performed at a cooling rate of 20°C/min or higher. A method for recovering valuable metals, wherein the high-temperature heat treatment step is performed at 900°C or higher. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 유가 금속 회수 합금을 자성 분리하여 회수하는 단계는 습식으로 수행되는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the step of recovering the above valuable metal recovery alloy by magnetic separation is performed in a wet manner. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 유가 금속 회수 합금을 자성 분리하여 회수하는 단계는 고형분의 농도를 나타내는 광액 농도가 10 내지 50 %인 범위에서 수행되는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering a valuable metal, wherein the step of recovering the above valuable metal recovery alloy by magnetic separation is performed in a range where the concentration of the solid content is 10 to 50%. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 건식 열처리하는 단계로부터 수득된 결과물은 상기 유가 금속 회수 합금의 표면 일부에 결합하는 리튬 화합물을 외력에 의해 분리하는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the result obtained from the above dry heat treatment step separates a lithium compound bound to a portion of the surface of the above valuable metal recovery alloy by an external force. 제8 항에 있어서,In Article 8, 상기 셀 단위의 배터리 또는 배터리 파쇄물을 준비하는 단계는 상기 셀 단위의 배터리 또는 배터리 파쇄물을 전처리하는 단계를 포함하는 유가 금속 회수 방법.A method for recovering valuable metals, wherein the step of preparing the battery or battery scrap in the unit of cells includes the step of preprocessing the battery or battery scrap in the unit of cells.
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