論 説 報 文 1.緒 言 ニッケル水素電池は,1990 年代初頭に実用化されたの ち,携帯電話やモバイル機器の急速な普及に伴って携帯 電源として広く用いられてきた。近年では自動車用電池 として採用されることにより,巨大な市場が形成されて いる。2010 年度のニッケル水素電池の総生産量は約 41.5 千 ton 1 に達し, 今後多量の廃電池が発生すると思われる。 電気自動車やハイブリッド自動車は,地球環境問題と 関連して発展した技術である。このような背景から,高 性能化や低コスト化にむけた材料,生産技術およびリサ イクル技術の開発は,地球資源や環境負荷を考慮した総 合的な視点から実施されるべきである。リサイクルは資 源活用が効率的でコスト低減につながる方向で検討され ることが望ましい。 使用済みニッケル水素電池の代表的なリサイクル方法 として,廃電池をニッケル鉱石とともに電気炉に投入する 手法があげられる。このプロセスではニッケル分を鉄とと もに還元し, フェロニッケルとして回収する。 フェロニッ ケルは,ステンレス鋼の原料などに利用されるが,ニッ ケル水素電池に含まれるコバルトやレアアースはスラグ ロスとなり, ドロスとして廃棄される 2,3 のが実情である。 近年では,ニッケルだけではなくコバルト,レアアー スを分離回収して,再利用する手法が提案されている。 破砕・分級などの乾式処理で物理選別を行ったのち,酸 浸出・溶媒抽出などの湿式処理により有価金属の分離・ 回収を行う。電極の積層構造体である円筒型ニッケル水 素電池の効率的な解体は容易ではなく,適切な破砕強度 を持つ粉砕機を選択することが必要である 4 。ニッケル 水素電池に要求される品質やコストにより,電極や活物 質の充填方法も変化してきており 5 ,乾式選別工程で必 要となる分離のための条件も異なる。湿式処理工程に大 量かつ多様な金属成分が混在した場合,有価金属の相互 分離を妨害して, 回収効率や品位を低下させるとともに, 処理工程も複雑になる 6-9 。乾式処理工程において目的成 分の収率を高めながら,選別回収を行うことは,処理プ ロセス全体の効率化の観点から重要な検討事項となる。 本研究では,正極構造の異なる 2 種類のニッケル水素 AbstractThe crushing and physical separation technologies as the pre-treatment of hydrometallurgical process were carried out for recovering valuable metals such as Ni, Co and rare earth from nickel-hydrogen battery. Two types of nickelhydrogen batteries which use a paste type electrode and sintered type electrode were roasted in the temperature range of 273-873 K and crushed by a single-axis cutter mill, a hammer crusher and a two-axis shear force crusher. Then the crushed products were classified with screens to give size distributions of the valuable metals. Magnetic separation was carried out for the crushed products of nickel-hydrogen battery using a paste type electrode.The optimum crushing conditions are different from the type of electrode. For the sintered type electrode, the crusher having an impact force is effective. For the paste type nickel foaming electrode, the crusher having a cutting and shear force is suitable. Classification after roasting in the proper conditions such as temperature and atmosphere followed by a magnetic separation is possible to separate Fe and NiO. The nickel content more than 80 wt% is possible.
Lithium ion battery (LIB) is composed of valuable metals such as Li, Co, Ni and Cu, and less valuable metals of Al and Fe. The toxic and flammable electrolyte, LiPF 6 , and organic solvents, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DC) are used for an electrolytic solution. By this reason, the treatment process should have crushing, classifying and hydrometallurgical treatments after burning LIB at about 500°C.The recycling technology of used LIB has been investigated in order to recover rare metals such as Li, Co and Ni with the combination process of crushing, classifying and hydrometallurgical treatments. The burnt LIB used for PC was employed in this research. Then, the physical treatments consisting of crushing, classifying and magnetic separation, and the chemical treatments containing acid leaching, hydroxide precipitation, solvent extraction and carbonate precipitation methods were applied. The operating conditions for several treatments were clarified.
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