WO2025249461A1 - Treatment method for lithium/nickel/cobalt-containing material - Google Patents
Treatment method for lithium/nickel/cobalt-containing materialInfo
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Abstract
Description
本発明は、リチウムとコバルトとニッケルを含むリチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウム,ニッケル,コバルトといった有価金属を回収するリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法に関するものである。
本願は、2024年5月31日に、日本に出願された特願2024-089446号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material, which recovers valuable metals such as lithium, nickel, and cobalt from the lithium-nickel-cobalt-containing material.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2024-089446, filed on May 31, 2024, the contents of which are incorporated herein by reference.
近年、使用済みのリチウムイオン電池を破砕したリチウムイオン電池粉砕物からリチウムを回収して再利用することが行われている。リチウムイオン電池からリチウムを回収する際には、使用済みのリチウムイオン電池を焼成および/または粉砕して得る廃リチウムイオン電池粉、いわゆるブラックマスと称される再生原料や二次電池の製造工程で生じた不良品、いわゆるブラックパウダーを用いることが一般的である。
ここで、上述の廃リチウムイオン電池粉などにおいては、リチウム以外にもニッケルやコバルトといった金属が含まれている。そこで、廃リチウムイオン電池粉からニッケルやコバルトを回収する技術も提案されている。
In recent years, lithium has been recovered from crushed lithium-ion batteries and reused. When recovering lithium from lithium-ion batteries, it is common to use recycled raw materials, such as waste lithium-ion battery powder (known as black mass) obtained by firing and/or crushing used lithium-ion batteries, or defective products generated during the secondary battery manufacturing process (known as black powder).
Here, the above-mentioned waste lithium-ion battery powder contains metals other than lithium, such as nickel and cobalt, and therefore, techniques for recovering nickel and cobalt from waste lithium-ion battery powder have been proposed.
例えば、特許文献1には、リチウムイオン電池廃棄物を焙焼して得られたアルミン酸リチウムを含む電池滓を酸性溶液中に浸出し、得られた浸出液を中和して固液分離することにより、リチウム溶解液とアルミニウム、ニッケル、コバルト等の金属とを分離し、リチウムを回収する技術が提案されている。
特許文献2には、リチウムイオン二次電池を粉砕・分級してコバルトおよびニッケルを含む電極材料を得て、この電極材料を硫酸および過酸化水素を含む処理液に浸漬して浸出液を生成し、この浸出液から銅を分離してコバルトおよびニッケルを含む溶出液を得て、この溶出液にアルカリ金属水酸化物を加えてpH調整した後、硫化水素化合物を加えて攪拌、固液分離を行い、硫化コバルトおよび硫化ニッケルと、リチウムを含む残液とに分離する方法が提案されている。
For example, Patent Document 1 proposes a technology for recovering lithium by leaching battery slag containing lithium aluminate obtained by roasting lithium-ion battery waste in an acidic solution, neutralizing the resulting leachate and performing solid-liquid separation to separate the lithium solution from metals such as aluminum, nickel, and cobalt.
Patent Document 2 proposes a method in which lithium ion secondary batteries are crushed and classified to obtain an electrode material containing cobalt and nickel, this electrode material is immersed in a treatment solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide to produce a leachate, copper is separated from this leachate to obtain an eluate containing cobalt and nickel, an alkali metal hydroxide is added to this eluate to adjust the pH, a hydrogen sulfide compound is added, and the mixture is stirred and subjected to solid-liquid separation to separate the material into cobalt sulfide and nickel sulfide and a residual solution containing lithium.
ところで、使用済みのリチウムイオン電池を焼成、粉砕して得られる廃リチウムイオン電池粉などにおいては、上述のようにコバルトやニッケルを含んでおり、酸に溶解しにくい複合化合物等を含有していることがある。
ここで、特許文献1に開示された方法においては、コバルトやニッケルを十分に溶解することができないといった問題があった。
また、特許文献2に開示された方法においては、電極材料を硫酸および過酸化水素を含む処理液に浸漬して浸出液を得ているので、コバルトやニッケルを溶解させることは可能であるが、この浸出液にはリチウムが含まれており、リチウムと、ニッケルおよびコバルトをそれぞれ効率良く回収することができないといった問題があった。
Incidentally, waste lithium-ion battery powder obtained by firing and pulverizing used lithium-ion batteries contains cobalt and nickel as described above, and may also contain complex compounds that are difficult to dissolve in acid.
The method disclosed in Patent Document 1 has a problem in that it is not possible to sufficiently dissolve cobalt and nickel.
Furthermore, in the method disclosed in Patent Document 2, an electrode material is immersed in a treatment solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide to obtain a leachate. This makes it possible to dissolve cobalt and nickel, but this leachate also contains lithium, which poses a problem in that it is not possible to efficiently recover lithium, nickel, and cobalt, respectively.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、リチウムとコバルトとニッケルを含むリチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウム,ニッケル,コバルトといった有価金属を効率良く回収することが可能なリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a method for treating lithium-nickel-cobalt-containing materials that can efficiently recover valuable metals such as lithium, nickel, and cobalt from lithium-nickel-cobalt-containing materials that contain lithium, cobalt, and nickel.
上記課題を解決するために、本発明の態様1のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、リチウムとニッケルとコバルトを含有するリチウム・ニッケル・コバルト含有物に無機酸を含有する酸性溶液を加えて、前記酸性溶液にリチウム,ニッケル,コバルトを浸出させる浸出工程と、前記酸性溶液に還元剤を添加することにより、高価数のニッケルおよびコバルトの少なくとも一部を還元して、リチウム,ニッケル,コバルトをさらに浸出させる還元浸出工程と、前記浸出工程および前記還元浸出工程で得たリチウム・ニッケル・コバルト浸出液に、中和剤を添加して、ニッケルおよびコバルトを含むニッケル・コバルト沈殿物を生成する中和工程と、前記中和工程後に、リチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物を分離する固液分離工程と、前記ニッケル・コバルト沈殿物からニッケルおよびコバルトを回収するニッケル・コバルト回収工程と、を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of aspect 1 of the present invention is characterized by comprising: a leaching step in which an acidic solution containing an inorganic acid is added to a lithium-nickel-cobalt-containing material containing lithium, nickel, and cobalt to leach lithium, nickel, and cobalt into the acidic solution; a reduction-leaching step in which a reducing agent is added to the acidic solution to reduce at least a portion of the high-valence nickel and cobalt and further leach lithium, nickel, and cobalt; a neutralization step in which a neutralizing agent is added to the leaching step and the lithium-nickel-cobalt leachate obtained in the reduction-leaching step to produce a nickel-cobalt precipitate containing nickel and cobalt; a solid-liquid separation step in which the lithium leachate and the nickel-cobalt precipitate are separated after the neutralization step; and a nickel-cobalt recovery step in which nickel and cobalt are recovered from the nickel-cobalt precipitate.
本発明の態様1のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、リチウム・ニッケル・コバルト含有物に無機酸を含有する酸性溶液を加えて、前記酸性溶液にリチウム,ニッケル,コバルトを浸出させる浸出工程と、前記酸性溶液に還元剤を添加することにより、高価数のニッケルおよびコバルトの少なくとも一部を還元して、ニッケル,コバルトをさらに浸出させる還元浸出工程と、備えているので、リチウム・ニッケル・コバルト含有物に難溶性の複合酸化物が存在していても、リチウム,ニッケル,コバルトを安定して浸出させることができる。
また、前記浸出工程および前記還元浸出工程で得たリチウム・ニッケル・コバルト浸出液に、中和剤を添加して、ニッケルおよびコバルトを含むニッケル・コバルト沈殿物を生成する中和工程と、前記中和工程後に、リチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物を分離する固液分離工程と、を備えているので、リチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物とに分離することができ、リチウム浸出液としてリチウムを回収することができるとともに、ニッケル・コバルト回収工程によってニッケルおよびコバルトを効率良く回収することができる。
The method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to aspect 1 of the present invention includes a leaching step of adding an acidic solution containing an inorganic acid to the lithium-nickel-cobalt-containing material to leach lithium, nickel, and cobalt into the acidic solution, and a reduction-leaching step of adding a reducing agent to the acidic solution to reduce at least a portion of the high-valence nickel and cobalt, thereby further leaching the nickel and cobalt. Therefore, even if a poorly soluble composite oxide is present in the lithium-nickel-cobalt-containing material, lithium, nickel, and cobalt can be stably leached.
The method also includes a neutralization step in which a neutralizing agent is added to the lithium-nickel-cobalt leachate obtained in the leaching step and the reduction leaching step to produce a nickel-cobalt precipitate containing nickel and cobalt, and a solid-liquid separation step in which the lithium leachate is separated from the nickel-cobalt precipitate after the neutralization step.This allows separation into the lithium leachate and the nickel-cobalt precipitate, and allows lithium to be recovered as the lithium leachate, while nickel and cobalt to be efficiently recovered in the nickel-cobalt recovery step.
本発明の態様2のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記浸出工程で使用される前記無機酸が、硫酸、塩酸、硝酸のいずれか一種又は二種以上であることを特徴とする。
本発明の態様2のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記浸出工程で使用される前記無機酸が、硫酸、塩酸、硝酸のいずれか一種又は二種以上であることから、リチウム,ニッケル,コバルトを効率的に溶解してリチウム・ニッケル・コバルト浸出液を得ることができる。
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to the first aspect of the present invention, the inorganic acid used in the leaching step is one or more of sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 2 of the present invention, the inorganic acid used in the leaching step is one or more of sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, so that lithium, nickel, and cobalt can be efficiently dissolved to obtain a lithium-nickel-cobalt leachate.
本発明の態様3のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1または態様2のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記中和工程で添加される前記中和剤が、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムのいずれか一種又は二種以上であることを特徴とする。
本発明の態様3のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記中和工程で添加される前記中和剤が、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムのいずれか一種又は二種以上とされていることから、浸出工程で溶解したリチウムイオン電池の電解液などに由来するフッ素をフッ化カルシウムとして除去してリチウム純度の高いリチウム浸出液が得られるとともに、ニッケルおよびコバルトを含むニッケル・コバルト沈殿物を効率的に生成することが可能となる。
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to Aspect 3 of the present invention is characterized in that, in the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to Aspect 1 or Aspect 2 of the present invention, the neutralizing agent added in the neutralization step is one or more of calcium hydroxide, calcium oxide, and calcium carbonate.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 3 of the present invention, the neutralizing agent added in the neutralization step is one or more of calcium hydroxide, calcium oxide, and calcium carbonate. Therefore, fluorine derived from the electrolyte of a lithium ion battery dissolved in the leaching step can be removed as calcium fluoride to obtain a lithium leachate with high lithium purity, and a nickel-cobalt precipitate containing nickel and cobalt can be efficiently produced.
本発明の態様4のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1から態様3のいずれかひとつのリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記浸出工程におけるpHが1.5以上2.0以下の範囲内であることを特徴とする。
本発明の態様4のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記浸出工程におけるpHが1.5以上2.0以下の範囲内とされているので、リチウム・ニッケル・コバルト含有物から前記酸性溶液にリチウム,ニッケル,コバルトを効率良く浸出させることが可能となる。
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to Aspect 4 of the present invention is characterized in that, in the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to any one of Aspects 1 to 3 of the present invention, the pH in the leaching step is within the range of 1.5 to 2.0.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 4 of the present invention, the pH in the leaching step is set within the range of 1.5 or more and 2.0 or less, so that lithium, nickel, and cobalt can be efficiently leached from the lithium-nickel-cobalt-containing material into the acidic solution.
本発明の態様5のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1から態様4のいずれかひとつのリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記還元浸出工程で使用される前記還元剤が、過酸化水素であることを特徴とする。
本発明の態様5のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記還元浸出工程で使用される前記還元剤が過酸化水素とされているので、リチウム・ニッケル・コバルト含有物に難溶性の複合酸化物が存在していても、リチウム,ニッケル,コバルトを確実に浸出させることができる。
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to Aspect 5 of the present invention is the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to any one of Aspects 1 to 4 of the present invention, characterized in that the reducing agent used in the reduction leaching step is hydrogen peroxide.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 5 of the present invention, the reducing agent used in the reduction leaching step is hydrogen peroxide. Therefore, even if a poorly soluble composite oxide is present in the lithium-nickel-cobalt-containing material, lithium, nickel, and cobalt can be reliably leached.
本発明の態様6のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1から態様5のいずれかひとつのリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記浸出工程と前記還元浸出工程とを同時に実施することを特徴とする。
本発明の態様6のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、酸性溶液に還元剤を添加して前記浸出工程と前記還元浸出工程とを同時に実施することにより、リチウム・ニッケル・コバルト含有物からリチウム,ニッケル,コバルトをさらに効率良く浸出させることができる。
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, the leaching step and the reduction leaching step are carried out simultaneously.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 6 of the present invention, by adding a reducing agent to the acidic solution and simultaneously carrying out the leaching step and the reduction-leaching step, lithium, nickel, and cobalt can be leached from the lithium-nickel-cobalt-containing material more efficiently.
本発明の態様7のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1から態様6のいずれかひとつのリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記ニッケル・コバルト回収工程は、ニッケル・コバルト沈殿物を、無機酸を含有する酸性溶液に浸出させてニッケル・コバルト浸出液を得る第2浸出工程と、前記ニッケル・コバルト浸出液と固形成分とを分離する第2固液分離工程と、を備えていることを特徴とする。
本発明の態様7のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記ニッケル・コバルト回収工程は、ニッケル・コバルト沈殿物を、無機酸を含有する酸性溶液に浸出させてニッケル・コバルト浸出液を得る第2浸出工程と、前記ニッケル・コバルト浸出液と固形成分とを分離する第2固液分離工程と、を備えているので、コバルトおよびニッケルを確実に効率良く回収することができる。
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to Aspect 7 of the present invention is the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to any one of Aspects 1 to 6 of the present invention, characterized in that the nickel-cobalt recovery step comprises: a second leaching step of leaching a nickel-cobalt precipitate in an acidic solution containing an inorganic acid to obtain a nickel-cobalt leachate; and a second solid-liquid separation step of separating the nickel-cobalt leachate from a solid component.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 7 of the present invention, the nickel-cobalt recovery step includes a second leaching step of leaching the nickel-cobalt precipitate in an acidic solution containing an inorganic acid to obtain a nickel-cobalt leachate, and a second solid-liquid separation step of separating the nickel-cobalt leachate from a solid component, thereby making it possible to recover cobalt and nickel reliably and efficiently.
本発明の態様8のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1から態様7のいずれかひとつのリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記第2固液分離工程で得られた前記ニッケル・コバルト浸出液に硫化剤を添加してニッケル・コバルトの硫化物を回収することを特徴とする。
本発明の態様8のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記第2固液分離工程で得られた前記ニッケル・コバルト浸出液に硫化剤を添加してニッケル・コバルトの硫化物を回収する構成とされているので、コバルトおよびニッケルを安定して効率良く回収することができる。
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to an eighth aspect of the present invention is the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to any one of the first to seventh aspects of the present invention, characterized in that a sulfiding agent is added to the nickel-cobalt leachate obtained in the second solid-liquid separation step to recover nickel-cobalt sulfides.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 8 of the present invention, a sulfiding agent is added to the nickel-cobalt leachate obtained in the second solid-liquid separation step to recover nickel-cobalt sulfides, so that cobalt and nickel can be recovered stably and efficiently.
本発明の態様9のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様1から態様8のいずれかひとつのリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記第2浸出工程の後または同時に、還元剤を添加することを特徴とする。
本発明の態様9のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記第2浸出工程の後または同時に、還元剤を添加する構成とされているので、コバルトおよびニッケルをさらに浸出させことができ、コバルトおよびニッケルをさらに効率良く回収することができる。
A ninth aspect of the present invention is a method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material, which is the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to any one of the first to eighth aspects of the present invention, characterized in that a reducing agent is added after or simultaneously with the second leaching step.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 9 of the present invention, a reducing agent is added after or simultaneously with the second leaching step, so that cobalt and nickel can be further leached, and cobalt and nickel can be recovered more efficiently.
本発明の態様10のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、本発明の態様9のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法において、前記還元浸出工程で前記還元剤を添加する際には加温せず、前記第2浸出工程で前記還元剤を添加する際には加温することを特徴とする。
本発明の態様10のリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、前記還元浸出工程で前記還元剤を添加する際には加温せず、前記第2浸出工程で前記還元剤を添加する際には加温する構成とされているので、還元浸出工程において還元剤の消費を抑えて効率よくニッケル・コバルトとリチウムを分離できる可能性がある。
A tenth aspect of the present invention is a method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to the ninth aspect of the present invention, characterized in that heating is not performed when the reducing agent is added in the reduction leaching step, but heating is performed when the reducing agent is added in the second leaching step.
According to the method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material of Aspect 10 of the present invention, the reducing agent is not heated when added in the reduction leaching step, but is heated when added in the second leaching step. This may reduce consumption of the reducing agent in the reduction leaching step and enable efficient separation of nickel-cobalt and lithium.
本発明によれば、リチウムとコバルトとニッケルを含むリチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウム,ニッケル,コバルトといった有価金属を効率良く回収することが可能なリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法を提供することができる。 The present invention provides a method for treating lithium-nickel-cobalt-containing materials that can efficiently recover valuable metals such as lithium, nickel, and cobalt from lithium-nickel-cobalt-containing materials containing lithium, cobalt, and nickel.
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。 Below, an example of an embodiment of the present invention is described.
本実施形態であるリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、リチウムとコバルトとニッケルを含むリチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウム,ニッケル,コバルトといった有価金属を回収するものである。
本実施形態においては、対象となるリチウム・ニッケル・コバルト含有物は、使用済みのリチウムイオン電池を焼成および/または粉砕して得られる廃リチウムイオン電池粉(いわゆる、ブラックマス)や二次電池の正極材等の製造工程で生じ不良品(いわゆる、ブラックパウダー)とされている。
The method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to this embodiment is for recovering valuable metals such as lithium, nickel, and cobalt from a lithium-nickel-cobalt-containing material that contains lithium, cobalt, and nickel.
In this embodiment, the lithium-nickel-cobalt-containing material to be treated is waste lithium-ion battery powder (so-called black mass) obtained by firing and/or pulverizing used lithium-ion batteries, or defective products (so-called black powder) generated in the manufacturing process of positive electrode materials for secondary batteries, etc.
なお、上述の廃リチウムイオン電池粉(ブラックマス)や不良品(ブラックパウダー)においては、(a)リチウムとニッケルおよびコバルトが結合したもの(例えば、LiNiO2,LiCoO2等)、(b)電解液に由来するもの(例えば、Li2CO3等)を含有しており、(c)その他(例えば、LiAlO2,金属Co,金属Ni,NiO,CoO等)などが混在している。
ここで、(b)電解液に由来するもの(例えば、Li2CO3等)は、酸性溶液に溶解しやすいが、(a)リチウムとニッケルおよびコバルトが結合したもの(例えば、LiNiO2,LiCoO2等)は、ニッケルやコバルトが3価と4価と高価数であるため、酸性溶液に溶解しにくい傾向にある。なお、(c)その他(例えば、LiAlO2,金属Co,金属Ni,NiO,CoO等)は、酸性溶液にはほとんど溶解しない。
The above-mentioned waste lithium-ion battery powder (black mass) and defective products (black powder) contain (a) compounds in which lithium is combined with nickel and cobalt (e.g., LiNiO2 , LiCoO2 , etc.), (b) compounds derived from the electrolyte (e.g., Li2CO3 , etc. ), and (c) other compounds (e.g., LiAlO2 , metallic Co, metallic Ni, NiO, CoO, etc.).
Here, (b) those derived from the electrolyte (e.g., Li2CO3 , etc. ) are easily soluble in acidic solutions, but (a) those in which lithium is combined with nickel and cobalt (e.g., LiNiO2 , LiCoO2 , etc.) tend to be less soluble in acidic solutions because nickel and cobalt are trivalent and tetravalent, respectively. Note that (c) others (e.g., LiAlO2 , metallic Co, metallic Ni, NiO, CoO, etc.) are hardly soluble in acidic solutions.
本実施形態であるリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法は、例えば図1に示すように、浸出工程S01、還元浸出工程S02、中和工程S03、固液分離工程S04、ニッケル・コバルト回収工程S05と、を少なくとも備えている。
また、本実施形態においては、ニッケル・コバルト回収工程S05は、第2浸出工程S51と、第2固液分離工程S52と、を備えている。
The method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material according to this embodiment includes at least a leaching step S01, a reduction leaching step S02, a neutralization step S03, a solid-liquid separation step S04, and a nickel-cobalt recovery step S05, as shown in FIG. 1 .
In this embodiment, the nickel/cobalt recovery step S05 includes a second leaching step S51 and a second solid-liquid separation step S52.
(浸出工程S01)
この浸出工程S01では、廃リチウムイオン電池粉等のリチウム・ニッケル・コバルト含有物を酸性溶液に浸漬することで、リチウム,ニッケル,コバルトを酸性溶液中に浸出させ、リチウム・ニッケル・コバルト浸出液を得る。
酸性溶液としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸を単独あるいは混合して用いることができる。本実施形態では、酸として硫酸を用いている。
(Leaching step S01)
In this leaching step S01, lithium-nickel-cobalt-containing material such as waste lithium-ion battery powder is immersed in an acidic solution to leach lithium, nickel, and cobalt into the acidic solution, thereby obtaining a lithium-nickel-cobalt leachate.
The acid solution may be, for example, an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, or nitric acid, either singly or in combination. In this embodiment, sulfuric acid is used as the acid.
本実施形態では、リチウム・ニッケル・コバルト含有物と酸性溶液を混合して攪拌(攪拌時間:1時間以上24時間以下)して、リチウム・ニッケル・コバルト含有物中のリチウム,ニッケル,コバルトを溶解させてリチウム・ニッケル・コバルト浸出液を得る。
ここで、本実施形態においては、浸出工程S01におけるリチウム・ニッケル・コバルト浸出液のpHは1.5以上2.0以下の範囲内であることが好ましい。
In this embodiment, the lithium-nickel-cobalt-containing material is mixed with an acidic solution and stirred (stirring time: 1 hour or more and 24 hours or less) to dissolve the lithium, nickel, and cobalt in the lithium-nickel-cobalt-containing material, thereby obtaining a lithium-nickel-cobalt leachate.
In this embodiment, the pH of the lithium-nickel-cobalt leaching solution in the leaching step S01 is preferably in the range of 1.5 to 2.0.
(還元浸出工程S02)
この還元浸出工程S02では、酸性溶液に還元剤を添加することにより、高価数のニッケルおよびコバルトの少なくとも一部を還元して、ニッケル,コバルトをさらに酸性溶液中に浸出させる。
リチウム・ニッケル・コバルト含有物においては、ニッケル及びコバルトを含む酸に溶解しにくい複合化合物等が存在していることがある。このような複合酸化物においては、ニッケルおよびコバルトは3価,4価等の高価数で存在している。
ここで、酸性溶液に還元剤を添加することにより、3価,4価のニッケルおよびコバルトを2価に還元することにより、酸性溶液への浸出を促進させることが可能となる。すなわち、廃リチウムイオン電池粉(ブラックマス)等に含まれる(a)リチウムとニッケルおよびコバルトが結合したもの(例えば、LiNiO2,LiCoO2等)の溶解を促進して、酸性溶液にニッケルおよびコバルトをさらに浸出させることが可能となる。
なお、還元浸出工程S02においては、(c)その他(例えば、LiAlO2,金属Co,金属Ni,NiO,CoO等)を溶解する必要がないことから、還元剤を添加する際に加温せず、還元剤を(a)リチウムとニッケルおよびコバルトが結合したもの(例えば、LiNiO2,LiCoO2等)の溶解に有効に利用することが好ましい。
(Reduction leaching step S02)
In this reduction leaching step S02, a reducing agent is added to the acidic solution to reduce at least a portion of the high-valence nickel and cobalt, and the nickel and cobalt are further leached into the acidic solution.
Lithium-nickel-cobalt-containing materials may contain complex compounds containing nickel and cobalt that are difficult to dissolve in acid. In such complex oxides, nickel and cobalt exist in high valence states such as trivalent and tetravalent.
Here, by adding a reducing agent to the acidic solution, trivalent and tetravalent nickel and cobalt are reduced to divalent nickel and cobalt, thereby facilitating their leaching into the acidic solution. That is, this promotes the dissolution of (a) lithium-nickel-cobalt combinations (e.g., LiNiO2 , LiCoO2 , etc.) contained in the waste lithium-ion battery powder (black mass), etc., and makes it possible to further leach nickel and cobalt into the acidic solution.
In the reduction leaching step S02, since there is no need to dissolve (c) others (e.g., LiAlO 2 , metallic Co, metallic Ni, NiO, CoO, etc.), it is preferable not to heat the reducing agent when adding it, but to effectively use the reducing agent to dissolve (a) compounds of lithium, nickel, and cobalt combined together (e.g., LiNiO 2 , LiCoO 2 , etc.).
ここで、還元剤としては、例えば、過酸化水素、二酸化硫黄、亜硫酸水素ナトリウムなどを用いることができる。本実施形態では、還元剤として過酸化水素を用いている。
なお、酸性溶液に対する還元剤の混合比率は、質量比で0.01以上1.0以下とすることが好ましい。酸性溶液に対する還元剤の混合比率を質量比で0.01以上とすることでニッケルおよびコバルトを十分に浸出することができる。また、酸性溶液に対する還元剤の混合比率を1.0以下とすることで投入した還元剤が残留することを抑制することができる。酸性溶液に対する還元剤の混合比率は、質量比で0.1以上0.5以下とすることがより好ましい。
また、浸出工程S01と還元浸出工程S02とを同時に実施することもできる。
また、還元浸出時の酸性溶液の温度は50℃以上80℃以下が好ましく、60℃以上75℃以下がさらに好ましい。
Here, examples of the reducing agent that can be used include hydrogen peroxide, sulfur dioxide, sodium hydrogen sulfite, etc. In this embodiment, hydrogen peroxide is used as the reducing agent.
The mixing ratio of the reducing agent to the acidic solution is preferably 0.01 or more and 1.0 or less by mass. By setting the mixing ratio of the reducing agent to the acidic solution to 0.01 or more by mass, nickel and cobalt can be sufficiently leached. Furthermore, by setting the mixing ratio of the reducing agent to the acidic solution to 1.0 or less, it is possible to prevent the added reducing agent from remaining. The mixing ratio of the reducing agent to the acidic solution is more preferably 0.1 or more and 0.5 or less by mass.
The leaching step S01 and the reduction leaching step S02 can also be carried out simultaneously.
The temperature of the acidic solution during reduction leaching is preferably 50°C or higher and 80°C or lower, and more preferably 60°C or higher and 75°C or lower.
(中和工程S03)
次に、還元浸出工程S02で得たリチウム・ニッケル・コバルト浸出液に、中和剤を添加することにより、ニッケルおよびコバルトを含むニッケル・コバルト沈殿物を生成させる。
ここで、本実施形態においては、中和工程S03で添加される中和剤としては、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムのいずれか一種又は二種以上を用いることが好ましい。
なお、中和工程S03におけるpHに特に制限はないが、8以上12以下の範囲内であることが好ましい。
(Neutralization step S03)
Next, a neutralizing agent is added to the lithium-nickel-cobalt leachate obtained in the reduction leaching step S02 to produce a nickel-cobalt precipitate containing nickel and cobalt.
In this embodiment, it is preferable to use one or more of calcium hydroxide, calcium oxide, and calcium carbonate as the neutralizing agent added in the neutralization step S03.
The pH in the neutralization step S03 is not particularly limited, but is preferably within the range of 8 or more and 12 or less.
(固液分離工程S04)
この固液分離工程S04においては、中和工程S03で生成したニッケル・コバルト沈殿物とリチウム浸出液とを分離する。ニッケル・コバルト沈殿物とリチウム浸出液とを分離する方法としては、重力沈降分離方式、遠心分離方式またはフィルタープレス等のろ布ろ過方式などの固液分離法を用いることができる。
(Solid-liquid separation step S04)
In this solid-liquid separation step S04, the nickel-cobalt precipitate produced in the neutralization step S03 is separated from the lithium leachate. As a method for separating the nickel-cobalt precipitate from the lithium leachate, a solid-liquid separation method such as gravity settling, centrifugal separation, or filter cloth filtration using a filter press or the like can be used.
(ニッケル・コバルト回収工程S05)
このニッケル・コバルト回収工程S05においては、固液分離工程S04で分離されたニッケル・コバルト沈殿物からニッケルおよびコバルトを回収する。本実施形態では、図1に示すように、ニッケル・コバルト回収工程S05は、第2浸出工程S51と、第2固液分離工程S52と、を備えている。
(Nickel/cobalt recovery step S05)
In this nickel-cobalt recovery step S05, nickel and cobalt are recovered from the nickel-cobalt precipitate separated in the solid-liquid separation step S04. In this embodiment, as shown in Figure 1, the nickel-cobalt recovery step S05 includes a second leaching step S51 and a second solid-liquid separation step S52.
第2浸出工程S51においては、固液分離工程S04で分離されたニッケル・コバルト沈殿物を、無機酸を含有する酸性溶液に浸出させてニッケル・コバルト浸出液を得る。ここで、第2浸出工程S51で用いられる無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸のいずれか一種又は二種以上を用いることができる。なお、この第2浸出工程S01では、加温することが好ましく、具体的には、浸出時の温度は50℃以上80℃以下が好ましく、60℃以上75℃以下が特に好ましい。
なお、この第2浸出工程S51の後、又は同時に、還元剤を添加して還元浸出を実施してもよい。この場合、還元浸出工程S02では加温せず、第2浸出工程S51では加温することが好ましい。還元浸出工程S02において還元剤の消費を抑えて効率よくニッケル・コバルトとリチウムを分離できる可能性がある。この場合に効率よくニッケル・コバルトとリチウムを分離できる可能性がある理由は、リチウムを酸性溶液に浸出させる還元浸出工程S02において、浸出させる必要のないニッケル及びコバルトの浸出に還元剤を消費してしまう量が抑制され、かつリチウム浸出液にニッケル及びコバルトが浸出する量が抑制され、さらにニッケル・コバルト回収工程S05において、ニッケル及びコバルトの浸出のためにより多くの還元剤を消費できるようになるためである。
In the second leaching step S51, the nickel-cobalt precipitate separated in the solid-liquid separation step S04 is leached in an acidic solution containing an inorganic acid to obtain a nickel-cobalt leachate. The inorganic acid used in the second leaching step S51 can be one or more of sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid. Heating is preferably performed in the second leaching step S01. Specifically, the leaching temperature is preferably 50°C to 80°C, and more preferably 60°C to 75°C.
Note that a reducing agent may be added after or simultaneously with the second leaching step S51 to perform reduction leaching. In this case, it is preferable not to heat the reduction leaching step S02 but to heat the second leaching step S51. It is possible to efficiently separate nickel/cobalt and lithium by suppressing consumption of the reducing agent in the reduction leaching step S02. The reason why nickel/cobalt and lithium can be efficiently separated in this case is that in the reduction leaching step S02, in which lithium is leached into an acidic solution, the amount of reducing agent consumed in leaching nickel and cobalt that do not need to be leached is suppressed, and the amounts of nickel and cobalt leached into the lithium leachate are suppressed. Furthermore, more reducing agent can be consumed for leaching nickel and cobalt in the nickel/cobalt recovery step S05.
次に、第2固液分離工程S52においては、ニッケル・コバルト浸出液と固形成分とを分離し、ニッケル・コバルト浸出液としてコバルト及びニッケルを回収する。ニッケル・コバルト浸出液と固形成分とを分離する方法としては、重力沈降分離方式、遠心分離方式またはフィルタープレス等のろ布ろ過方式などの固液分離法を用いることができる。
なお、上述のニッケル・コバルト浸出液に硫化剤を添加してニッケル・コバルトの硫化物を回収する構成としてもよい。
Next, in the second solid-liquid separation step S52, the nickel-cobalt leachate is separated from the solid components, and cobalt and nickel are recovered as the nickel-cobalt leachate. The nickel-cobalt leachate can be separated from the solid components by a solid-liquid separation method such as gravity settling, centrifugation, or filter cloth filtration using a filter press or the like.
It is also possible to add a sulfiding agent to the nickel-cobalt leachate to recover nickel-cobalt sulfides.
このような各工程を実施することにより、リチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウムをリチウム浸出液として、コバルトおよびニッケルをニッケル・コバルト浸出液として、それぞれ回収する。 By carrying out each of these steps, lithium is recovered from the lithium-nickel-cobalt-containing material as lithium leachate, and cobalt and nickel are recovered as nickel-cobalt leachate.
以上のような構成とされた本実施形態であるリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法によれば、無機酸を含有する酸性溶液を加えて、酸性溶液にリチウム,ニッケル,コバルトを浸出させる浸出工程S01と、酸性溶液に還元剤を添加することにより、高価数のニッケルおよびコバルトの少なくとも一部を還元して、ニッケル,コバルトをさらに浸出させる還元浸出工程S02と、を備えているので、リチウム・ニッケル・コバルト含有物に、難溶性の複合酸化物が存在していても、還元剤によって溶けにくい3価、4価のニッケルおよびコバルトを2価として、リチウム,ニッケル,コバルトを酸性溶液に安定して浸出させることができる。 The method for treating lithium-nickel-cobalt-containing material of this embodiment, configured as described above, includes a leaching step S01 in which an acidic solution containing an inorganic acid is added to leach lithium, nickel, and cobalt into the acidic solution, and a reduction leaching step S02 in which a reducing agent is added to the acidic solution to reduce at least a portion of the high-valence nickel and cobalt, thereby further leaching the nickel and cobalt. Therefore, even if the lithium-nickel-cobalt-containing material contains sparingly soluble composite oxides, the trivalent and tetravalent nickel and cobalt, which are difficult to dissolve in the reducing agent, can be converted to divalent form, and lithium, nickel, and cobalt can be stably leached into the acidic solution.
そして、浸出工程S01および還元浸出工程S02で得たリチウム・ニッケル・コバルト浸出液に中和剤を添加して、ニッケルおよびコバルトを含むニッケル・コバルト沈殿物を生成する中和工程S03と、中和工程S03後に、リチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物を分離する固液分離工程S04と、ニッケル・コバルト沈殿物からニッケル,コバルトを回収するニッケル・コバルト回収工程S05と、を備えているので、リチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物とに分離することができ、リチウム浸出液としてリチウムを回収することができるとともに、ニッケル・コバルト沈殿物からニッケルおよびコバルトを効率良く回収することができる。 The system also includes a neutralization step S03 in which a neutralizing agent is added to the lithium-nickel-cobalt leachate obtained in the leaching step S01 and the reduction leaching step S02 to produce a nickel-cobalt precipitate containing nickel and cobalt, a solid-liquid separation step S04 in which the lithium leachate is separated from the nickel-cobalt precipitate after the neutralization step S03, and a nickel-cobalt recovery step S05 in which nickel and cobalt are recovered from the nickel-cobalt precipitate. This allows the lithium leachate to be separated from the nickel-cobalt precipitate, and lithium can be recovered as the lithium leachate, while nickel and cobalt can be efficiently recovered from the nickel-cobalt precipitate.
本実施形態において、浸出工程S01で使用される無機酸が、硫酸、塩酸、硝酸のいずれか一種又は二種以上である場合には、リチウム・ニッケル・コバルト含有物中のリチウム,ニッケル,コバルトを溶解してリチウム・ニッケル・コバルト浸出液を効率的に生成することができる。 In this embodiment, if the inorganic acid used in the leaching step S01 is one or more of sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, the lithium, nickel, and cobalt in the lithium-nickel-cobalt-containing material can be dissolved to efficiently produce a lithium-nickel-cobalt leachate.
本実施形態において、中和工程S03で添加される中和剤が、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムのいずれか一種又は二種以上とされている場合には、浸出工程で溶解したリチウムイオン電池の電解液などに由来するフッ素をフッ化カルシウムとして除去してリチウム純度の高いリチウム浸出液が得られるとともに、ニッケルおよびコバルトを含むニッケル・コバルト沈殿物を効率的に生成することが可能となる。 In this embodiment, if the neutralizing agent added in the neutralization step S03 is one or more of calcium hydroxide, calcium oxide, and calcium carbonate, fluorine derived from the electrolyte of the lithium-ion battery dissolved in the leaching step can be removed as calcium fluoride to obtain a lithium leachate with high lithium purity, and a nickel-cobalt precipitate containing nickel and cobalt can be efficiently produced.
本実施形態において、浸出工程S01におけるpHが1.5以上2.0以下の範囲内とされている場合には、リチウム・ニッケル・コバルト含有物から酸性溶液にリチウム,ニッケル,コバルトを効率良く浸出させることが可能となる。 In this embodiment, when the pH in the leaching step S01 is set within the range of 1.5 or higher and 2.0 or lower, lithium, nickel, and cobalt can be efficiently leached from the lithium-nickel-cobalt-containing material into the acidic solution.
本実施形態において、還元浸出工程S02で使用される還元剤が、過酸化水素である場合には、リチウム・ニッケル・コバルト含有物に難溶性の複合酸化物が存在していても、リチウム,ニッケル,コバルトを確実に浸出させることができる。 In this embodiment, when hydrogen peroxide is used as the reducing agent in the reduction leaching step S02, lithium, nickel, and cobalt can be reliably leached even if insoluble composite oxides are present in the lithium-nickel-cobalt-containing material.
本実施形態において、浸出工程S01と還元浸出工程S02とを同時に実施する場合には、リチウム・ニッケル・コバルト含有物からリチウム,ニッケル,コバルトをさらに効率良く浸出させることができる。 In this embodiment, when the leaching step S01 and the reduction leaching step S02 are carried out simultaneously, lithium, nickel, and cobalt can be leached even more efficiently from the lithium-nickel-cobalt-containing material.
本実施形態において、ニッケル・コバルト回収工程S05が、ニッケル・コバルト沈殿物を、無機酸を含有する酸性溶液に浸出させてニッケル・コバルト浸出液を得る第2浸出工程S51と、ニッケル・コバルト浸出液と固形成分とを分離する第2固液分離工程S52と、を備えている場合には、ニッケル・コバルト沈殿物からコバルトおよびニッケルを確実に効率良く回収することができる。 In this embodiment, when the nickel-cobalt recovery process S05 includes a second leaching process S51 in which the nickel-cobalt precipitate is leached in an acidic solution containing an inorganic acid to obtain a nickel-cobalt leachate, and a second solid-liquid separation process S52 in which the nickel-cobalt leachate is separated from the solid components, cobalt and nickel can be reliably and efficiently recovered from the nickel-cobalt precipitate.
本実施形態において、第2固液分離工程S52で得られたニッケル・コバルト浸出液に硫化剤を添加してニッケル・コバルトの硫化物を回収する構成とした場合には、コバルトおよびニッケルを安定して効率良く回収することができる。 In this embodiment, if a sulfiding agent is added to the nickel-cobalt leachate obtained in the second solid-liquid separation step S52 to recover nickel-cobalt sulfides, cobalt and nickel can be recovered stably and efficiently.
本実施形態において、第2浸出工程S51の後または同時に、還元剤を添加する構成とした場合には、コバルトおよびニッケルをさらに浸出させることができ、コバルトおよびニッケルをさらに効率良く回収することができる。 In this embodiment, if a reducing agent is added after or simultaneously with the second leaching step S51, cobalt and nickel can be further leached, allowing for more efficient recovery of cobalt and nickel.
本実施形態において、還元浸出工程S02で還元剤を添加する際には加温せず、第2浸出工程S51で還元剤を添加する際には加温する構成とした場合には、還元浸出工程S02において還元剤の消費を抑えて効率よくニッケル・コバルトとリチウムを分離できる可能性がある。 In this embodiment, if the reducing agent is not heated when added in the reduction leaching step S02, but is heated when added in the second leaching step S51, it may be possible to reduce consumption of the reducing agent in the reduction leaching step S02 and efficiently separate nickel-cobalt and lithium.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this and can be modified as appropriate within the scope of the technical concept of the invention.
以下に、本発明の有効性を確認するために行った確認実験の結果について説明する。 Below, we will explain the results of the confirmation experiments conducted to confirm the effectiveness of this invention.
(実施例1)
表1に示すブラックマス80gに、47vol%硫酸をpHが2以下になるまで加えた(浸出工程)。
次に、過酸化水素水を加えながら、室温(20℃以上30℃以下。本実施例においては25℃)でpHが2以下になるように47vol%硫酸を加えた(還元浸出工程)。なお、このときの硫酸(酸性溶液)に対する過酸化水素水(還元剤)の混合比率は質量比で0.6であった。
次に、水酸化カルシウム水溶液を加え、pHが9.5以上になるように調整し、スラリー液を得た(中和工程)。
このスラリー液に対して固液分離を行った(固液分離工程)。得られたリチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物に対してICPによる元素分析を行った。
次に、上述のニッケル・コバルト沈殿物に、室温で47vol%硫酸をpH2.0以下になるように加えた(第2浸出工程)。
次に、第2浸出工程で得られたスラリー液に対して固液分離を行った(第2固液分離工程)。得られたニッケル・コバルト浸出液と固形成分に対してICPによる元素分析を行った。
Example 1
47 vol % sulfuric acid was added to 80 g of the black mass shown in Table 1 until the pH reached 2 or less (leaching step).
Next, while adding the hydrogen peroxide solution, 47 vol% sulfuric acid was added at room temperature (20°C to 30°C, 25°C in this example) so that the pH was 2 or less (reductive leaching step). The mixing ratio of hydrogen peroxide solution (reducing agent) to sulfuric acid (acidic solution) was 0.6 by mass.
Next, an aqueous calcium hydroxide solution was added to adjust the pH to 9.5 or higher, thereby obtaining a slurry (neutralization step).
This slurry was subjected to solid-liquid separation (solid-liquid separation step). The resulting lithium leachate and nickel-cobalt precipitate were subjected to elemental analysis by ICP.
Next, 47 vol % sulfuric acid was added to the nickel-cobalt precipitate at room temperature to adjust the pH to 2.0 or less (second leaching step).
Next, the slurry obtained in the second leaching step was subjected to solid-liquid separation (second solid-liquid separation step). The obtained nickel-cobalt leachate and solid components were subjected to elemental analysis by ICP.
そして、上述の元素分析の結果から、以下の式によって、Liの浸出率(%)を算出した。算出結果を表1に示す。
Liの浸出率(%)=〔第1浸出工程で浸出したLi量(g)/(第1浸出工程で浸出したLi量(g)+第2浸出工程で浸出したLi量(g)+第2浸出工程の残渣中のLi量(g))〕×100
The leaching rate (%) of Li was calculated from the results of the above elemental analysis using the following formula: The calculation results are shown in Table 1.
Li leaching rate (%) = [amount of Li leached in the first leaching step (g) / (amount of Li leached in the first leaching step (g) + amount of Li leached in the second leaching step (g) + amount of Li in the residue of the second leaching step (g))] × 100
また、上述の元素分析の結果から、以下の式によって、Coの浸出率(%)を算出した。算出結果を表1に示す。
Coの浸出率(%)=〔第2浸出工程で浸出したCo量(g)/(第1浸出工程で浸出したCo量(g)+第2浸出工程で浸出したCo量(g)+第2浸出工程の残渣中のCo量(g))〕×100
Furthermore, from the results of the above elemental analysis, the Co leaching rate (%) was calculated using the following formula: The calculation results are shown in Table 1.
Co leaching rate (%) = [amount of Co leached in the second leaching step (g) / (amount of Co leached in the first leaching step (g) + amount of Co leached in the second leaching step (g) + amount of Co in the residue of the second leaching step (g))] × 100
さらに、上述の元素分析の結果から、以下の式によって、Niの浸出率(%)を算出した。算出結果を表1に示す。
Niの浸出率(%)=〔第2浸出工程で浸出したNi量(g)/(第1浸出工程で浸出したNi量(g)+第2浸出工程で浸出したNi量(g)+第2浸出工程の残渣中のNi量(g))〕×100
Furthermore, from the results of the above elemental analysis, the Ni leaching rate (%) was calculated using the following formula: The calculation results are shown in Table 1.
Ni leaching rate (%) = [amount of Ni leached in the second leaching step (g) / (amount of Ni leached in the first leaching step (g) + amount of Ni leached in the second leaching step (g) + amount of Ni in the residue of the second leaching step (g))] × 100
(実施例2)
表2に示すブラックマス80gに、47vol%硫酸をpHが2以下になるまで加えた(浸出工程)。
次に、過酸化水素水を加えながら、温度を60℃に設定し、pHが2以下になるように47vol%硫酸を加えた(還元浸出工程)。なお、このときの硫酸(酸性溶液)に対する過酸化水素水(還元剤)の混合比率は質量比で0.4であった。
次に、水酸化カルシウム水溶液を加え、pHが9.5以上になるように調整し、スラリー液を得た(中和工程)。
このスラリー液に対して固液分離を行った(第1固液分離工程)。得られたリチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物に対してICPによる元素分析を行った。
前記のニッケル・コバルト沈殿物に、温度を60℃に設定したのち、47vol%硫酸をpH2.0以下になるように加えた(第2浸出工程)。
第2浸出工程で得られたスラリー液に対して固液分離を行った(第2固液分離工程)。得られたニッケル・コバルト浸出液と固形成分に対してICPによる元素分析を行った。
そして、実施例1と同様に、Liの浸出率(%)、Coの浸出率(%)、Niの浸出率(%)を算出した。算出結果を表2に示す。
Example 2
47 vol % sulfuric acid was added to 80 g of the black mass shown in Table 2 until the pH reached 2 or less (leaching step).
Next, while adding the hydrogen peroxide solution, the temperature was set to 60°C, and 47 vol% sulfuric acid was added so that the pH was 2 or less (reduction leaching step). Note that the mixing ratio of the hydrogen peroxide solution (reducing agent) to the sulfuric acid (acidic solution) was 0.4 by mass.
Next, an aqueous calcium hydroxide solution was added to adjust the pH to 9.5 or higher, thereby obtaining a slurry (neutralization step).
This slurry was subjected to solid-liquid separation (first solid-liquid separation step). The resulting lithium leachate and nickel-cobalt precipitate were subjected to elemental analysis by ICP.
The temperature of the nickel-cobalt precipitate was set to 60° C., and then 47 vol % sulfuric acid was added to the precipitate to adjust the pH to 2.0 or less (second leaching step).
The slurry obtained in the second leaching step was subjected to solid-liquid separation (second solid-liquid separation step). The obtained nickel-cobalt leachate and solid components were subjected to elemental analysis by ICP.
The leaching rates (%) of Li, Co, and Ni were calculated in the same manner as in Example 1. The calculation results are shown in Table 2.
(比較例)
表3に示すブラックマス80gに、室温で47vol%硫酸をpHが2以下になるまで加えた(浸出工程)。
次に、水酸化カルシウム水溶液を加え、pHが9.5以上になるように調整した(中和工程)。
中和工程で得られたスラリー液に対して固液分離を行った(第1固液分離工程)。得られたリチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物に対してICPによる元素分析を行った。
上述のニッケル・コバルト沈殿物に、室温でpH2.0以下になるように47%硫酸を加えた(第2浸出工程)。
この第2浸出工程で得られたスラリー液に対して固液分離を行った(第2固液分離工程)。
得られたニッケル・コバルト浸出液と固形成分に対してICPによる元素分析を行った。
そして、実施例1と同様に、Liの浸出率(%)、Coの浸出率(%)、Niの浸出率(%)を算出した。算出結果を表3に示す。
(Comparative Example)
To 80 g of the black mass shown in Table 3, 47 vol % sulfuric acid was added at room temperature until the pH reached 2 or less (leaching step).
Next, an aqueous solution of calcium hydroxide was added to adjust the pH to 9.5 or higher (neutralization step).
The slurry obtained in the neutralization step was subjected to solid-liquid separation (first solid-liquid separation step). The resulting lithium leachate and nickel-cobalt precipitate were subjected to elemental analysis by ICP.
To the nickel-cobalt precipitate, 47% sulfuric acid was added at room temperature to adjust the pH to 2.0 or less (second leaching step).
The slurry obtained in the second leaching step was subjected to solid-liquid separation (second solid-liquid separation step).
The resulting nickel-cobalt leachate and solid components were subjected to elemental analysis by ICP.
The leaching rates (%) of Li, Co, and Ni were calculated in the same manner as in Example 1. The calculation results are shown in Table 3.
還元浸出工程を実施した実施例1,2においては、還元浸出工程を実施していない比較例に比べて、Liの浸出率、Coの浸出率、Niの浸出率が向上しており、リチウムとコバルトとニッケルを含むリチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウム,ニッケル,コバルトを効率良く分離、回収できることが確認された。
また、浸出時に温度を60℃に設定した実施例2においては、実施例1に比べて、Liの浸出率、Coの浸出率、Niの浸出率がさらに向上することが確認された。
In Examples 1 and 2, in which the reduction leaching step was carried out, the leaching rates of Li, Co, and Ni were improved compared to the comparative example in which the reduction leaching step was not carried out, and it was confirmed that lithium, nickel, and cobalt could be efficiently separated and recovered from the lithium-nickel-cobalt-containing material containing lithium, cobalt, and nickel.
Furthermore, in Example 2, in which the temperature during leaching was set to 60°C, it was confirmed that the leaching rates of Li, Co, and Ni were further improved compared to Example 1.
以上の確認実験の結果、本発明例によれば、リチウムとコバルトとニッケルを含むリチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウム,ニッケル,コバルトといった有価金属を効率良く回収することが可能なリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法を提供可能であることが確認された。 The results of the above confirmation experiments confirmed that the present invention can provide a method for treating lithium-nickel-cobalt-containing materials that can efficiently recover valuable metals such as lithium, nickel, and cobalt from lithium-nickel-cobalt-containing materials containing lithium, cobalt, and nickel.
本発明によると、リチウム・ニッケル・コバルト含有物から、リチウム,ニッケル,コバルトといった有価金属を効率良く回収することが可能なリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法を提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide a method for processing lithium-nickel-cobalt-containing materials that enables the efficient recovery of valuable metals such as lithium, nickel, and cobalt from lithium-nickel-cobalt-containing materials.
Claims (10)
前記酸性溶液に還元剤を添加することにより、高価数のニッケルおよびコバルトの少なくとも一部を還元して、リチウム,ニッケル,コバルトをさらに浸出させる還元浸出工程と、
前記浸出工程および前記還元浸出工程で得たリチウム・ニッケル・コバルト浸出液に、中和剤を添加して、ニッケルおよびコバルトを含むニッケル・コバルト沈殿物を生成する中和工程と、
前記中和工程後に、リチウム浸出液とニッケル・コバルト沈殿物を分離する固液分離工程と、
前記ニッケル・コバルト沈殿物からニッケルおよびコバルトを回収するニッケル・コバルト回収工程と、
を備えていることを特徴とするリチウム・ニッケル・コバルト含有物の処理方法。 a leaching step of adding an acidic solution containing an inorganic acid to a lithium-nickel-cobalt-containing material containing lithium, nickel, and cobalt, and leaching lithium, nickel, and cobalt into the acidic solution;
a reduction leaching step in which a reducing agent is added to the acidic solution to reduce at least a portion of the high-valence nickel and cobalt, thereby further leaching lithium, nickel, and cobalt;
a neutralization step of adding a neutralizing agent to the lithium-nickel-cobalt leachate obtained in the leaching step and the reduction leaching step to produce a nickel-cobalt precipitate containing nickel and cobalt;
a solid-liquid separation step of separating the lithium leachate from the nickel-cobalt precipitate after the neutralization step;
a nickel-cobalt recovery step of recovering nickel and cobalt from the nickel-cobalt precipitate;
A method for treating a lithium-nickel-cobalt-containing material, comprising:
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024-089446 | 2024-05-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| WO2025249461A1 true WO2025249461A1 (en) | 2025-12-04 |
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