[發明專利]銅與鎳和鈷的分離方法

在審

• 申請號: 201880080300.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN111492072A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 竹之內宏;小林宙;莊司浩史;檜垣達也
• 申請（專利權）人: 住友金屬礦山株式會社
• 主分類號: C22B23/00
• 分類號: C22B23/00;C22B3/06;C22B3/08;C22B3/10;C22B3/44;C22B7/00;C22B15/00
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李慧慧;向勇

本發明提供一種銅與鎳和鈷的分離方法，其能夠從廢鋰離子電池等含銅、鎳和鈷的物質中，高效又選擇性地將銅與鎳和鈷分離。在本發明的銅與鎳和鈷的分離方法中，通過對含銅、鎳和鈷的物質進行硫化而獲得硫化物，使獲得的含銅、鎳和鈷的硫化物與酸溶液接觸，獲得含有銅的固體與含有鎳和鈷的浸出液。在此，優選硫化物是以硫化銅為主成分并含有鎳金屬和鈷金屬的物質。另外，使硫化物與酸溶液接觸時，優選調節硫化物和酸溶液的添加量，以將獲得的浸出液的氧化還原電位的以銀/氯化銀電極作為參比電極的值保持在150mV以下。

技術領域

本發明涉及從含銅、鎳和鈷的以硫化銅為主成分的硫化物中將銅與鎳和鈷分離的方法。

背景技術

在電動汽車、混合動力車等車輛、手機、智能手機和個人電腦等電子設備中，搭載著具有重量輕且輸出功率大的特征的鋰離子電池(以下又稱為“LIB”)。

LIB具有下述結構：在鋁、鐵等金屬制或氯乙烯等塑料制的外包裝罐的內部，與由聚丙烯多孔質樹脂薄膜等構成的間隔體一并裝入了，將銅箔用于負極集流體并在表面上固定了石墨等負極活性物質的負極材料和在由鋁箔構成的正極集流體上固定了鎳酸鋰、鈷酸鋰等正極活性物質的正極材料，以含有六氟化磷酸鋰(LiPF₆)等電解質的有機溶劑作為電解液，并使它們含浸于該電解液中。

當LIB被組裝到如上所述的車輛、電子設備等中使用時，遲早會因汽車、電子設備等的劣化或LIB的壽命等而不能再使用，變成廢鋰離子電池(廢LIB)。另外，也可能最初在制造工序內就產生了作為次品的廢LIB。

這些廢LIB中，包含鎳、鈷、銅等有價成分，為了有效利用資源，希望回收并再利用這些有價成分。

通常，在想要從金屬制作的裝置、構件和材料中高效回收有價成分時，采用將它們投入爐等中在高溫下全部熔解并分離成有價物金屬和將被廢棄處理等的爐渣這樣的干式冶煉技術，一般認為這種干式處理快捷方便。

例如，專利文獻1中，公開了使用干式處理進行有價金屬回收的方法。通過將專利文獻1的方法應用于廢LIB獲得有價金屬，能夠獲得含鎳、鈷的銅合金。

這種干式處理，雖然存在需要能源來加熱至高溫的問題，但具有能夠將多種雜質以簡單的工序進行處理并一次性全部分離的優點。另外，由于獲得的爐渣具有化學上相對穩定的性質，因此沒有引起環境問題的擔憂，具有易廢棄處理的優點。

但是，在使用干式處理處理廢LIB的情況下，存在一部分有價成分，尤其是絕大部分的鈷被分配到爐渣中而無法避免鈷的回收損失的問題。另外，由于干式處理獲得的金屬是共存有有價成分的合金，為了再利用，需要進行精煉以從此合金中分離出單個成分并除去雜質。

作為干式方法中至今一直常使用的元素分離方法，例如，有通過從高溫的熔解狀態開始逐漸冷卻，進行銅與鉛的分離、鉛與鋅的分離的方法。但是，由于在像廢LIB一樣以銅和鎳為主成分的情況下，銅和鎳具有在全組成范圍內均勻溶解的性質，因此即使逐漸冷卻，銅和鎳也僅能以層狀混合固化而不能夠分離。

進而，雖然也可以使用一氧化碳(CO)氣體使鎳發生歧化反應從銅和鈷中揮發而分離來進行精制，但由于使用劇毒的CO氣體，因此難以確保安全性。

另外，作為工業上至今一直實施的分離銅與鎳的方法，有粗分離混合锍(硫化物)的方法。此方法是，在冶煉工序中生成含有銅和鎳的锍，如上述情況下一樣地使其逐漸冷卻，由此分離成富含銅的硫化物和富含鎳的硫化物的方法。但是，由于在該方法中銅與鎳的分離也只能達到粗分離的水平，因此存在為了獲得純度高的鎳和銅，還需要另外的電解精制等工序的問題。

作為其他方法，雖然已經探討了通過氯化物利用蒸氣壓差的方法，但由于是處理大量有毒的氯的工藝，因此存在很難稱得上是在裝置腐蝕對策和安全對策等方面適合于工業上的方法的問題。

另外，關于銅與鈷的分離、鈷與鎳的分離也是相同。