鋁的溶劑提取方法
2023-10-04 04:20:14 1
專利名稱：鋁的溶劑提取方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁的溶劑提取方法。
背景技術：
鋰離子電池作為混合動カ汽車用的用途正在迅速擴展，進而可以推測由単元的高容量化而帶來的大型電池的生產量驟増。另外，對於鋰離子電池的需求擴大，要求確立來自鋰離子電池的有價金屬回收方法。該鋰離子電池主要由正極、負極、間隔件、筐體構成，正極的結構為將包含錳、鈷、鎳、鋰的正極活性物質和碳黑等導電劑在氟系等的粘合劑中進行混煉並塗布在鋁箔的集電體上。正極材料由厚度15微米左右的鋁箔和包含正極活性物質的粘合劑層構成，外觀是在鋁箔上塗布黑色的正極活性物質。 作為鋰離子電池的回收方法，提出有如下方法焚燒·粉碎廢舊的鋰離子電池，用挑選後的原料進行酸浸出之後，通過溶劑提取從得到的浸出液中提取並分離各種金屬。但是，在原料中以雜質的形式包含正極材料的鋁時，鋁通過酸浸出被浸出，會對溶劑提取中的提取分離產生不良影響。因此，在對原料進行酸浸出而得到的浸出液中包含鋁的情況下，需要除去鋁。作為酸性溶液中的鋁的除去方法，提出有中和法、硫酸鋁法、溶劑提取法等。作為中和法，如專利文獻I (日本特開2004-33984號公報)所公開的那樣，提出添加氫氧化鈉等中和劑而將pH中和至6 8的範圍的方法。另外，作為硫酸鋁法，如專利文獻2 (日本特開平1-153517號公報)所記載的那樣，提出以S04/A1摩爾比為3/2 9/2來進行減壓濃縮、冷卻而使硫酸鋁析出的方法。作為使用有溶劑提取的鋁的提取方法，如專利文獻3 (日本特開昭63-25217號公報)所公開的那樣，報導了利用酸性磷酸酯進行鋁的提取分離，可以提取無機酸溶液中的99%以上的鋁。專利文獻專利文獻I :日本特開2004-33984號公報專利文獻2 :日本特開平1-153517號公報專利文獻3 :日本特開昭63-25217號公報
發明內容
在廢舊鋰離子電池回收中存在有鋁含量高的原料。浸出鋁含量高的原料吋，存在浸出液中包含高濃度鋁這樣的問題。鋰離子電池回收中的回收對象金屬為錳、鈷、鎳、鋰，鋁作為雜質需要進行分離。但是，在專利文獻I或2中記載的中和法中，析出的氫氧化鋁發生凝膠化而使過濾性變差，除此以外，還存在因中和時的共沉澱作用而使液體中的鈷或鎳也沉澱這樣的問題。硫酸鋁法也存在需要大量的硫酸的課題。
另ー方面，在專利文獻3中記載的溶劑提取法中，雖然可以回收鋁，但是，沒有報告鋁和其它金屬的分離方法。因此，本發明的課題在於，提供ー種可以以高效率從包含鋁和錳、其它金屬的溶液中分離回收鋁的鋁的溶劑提取方法。為了解決所述課題而進行了潛心研究，結果發現，通過使用溶劑提取法且選擇適當的有機溶劑作為提取時使用的溶劑，注意到該有機溶劑根據提取對象金屬不同而提取能力不同，使用該溶劑提取法可以以高效率分離並提取鋁。以以上見解為基礎而完成的本發明的ー個方面，為ー種鋁的溶劑提取方法，其具備如下提取エ序在包含鋁的硫酸酸性溶液中，用包含2-こ基己基膦酸單-2-こ基己酯的有機溶劑提取井分離鋁。在本發明的鋁的溶劑提取方法的一個實施方式中，所述硫酸酸性溶液為通過鋰離子電池回收而得到的含有鋁的浸出液。
在本發明的鋁的溶劑提取方法的另ー個實施方式中，所述硫酸酸性溶液包含錳、鈷、鎳、鋰中的至少ー種作為鋁以外的金屬，。在本發明的鋁的溶劑提取方法的另ー個實施方式中，在平衡pH為1.8以上3以下的條件下進行所述提取エ序。在本發明的鋁的溶劑提取方法的另ー個實施方式中，所述硫酸酸性溶液為至少包含鋁O. 001 20g/L、錳O. 001 30g/L的硫酸酸性溶液。在本發明的鋁的溶劑提取方法的另ー個實施方式中，在平衡pH為2以上2. 5以下的條件下進行所述提取エ序。根據本發明，可以提供一種以高效率從包含鋁和錳、其它金屬的溶液中分離回收鋁的鋁的溶劑提取方法。由此，例如在鋰離子電池回收中，可以在基本上不損失其它金屬(猛、鈷、鎳、鋰)的情況下分離浸出原料得到的浸出液中包含的鋁。
圖I表示在本發明的實施方式的溶劑提取方法中，使用2-こ基己基膦酸單-2-乙基己酯作為提取劑的情況下的錳、鈷、鎳、鋰、鋁的PH-提取率曲線。圖2表示在本發明的實施方式的溶劑提取方法中，從提取了鋁的溶劑中進行反提取使用了硫酸溶液的鋁的情況下的PH-反提取率曲線。
具體實施例方式本發明的實施方式的鋁的溶劑提取方法可優選用於從廢舊鋰離子電池本體中回收有價金屬的方法，更詳細地而言，可用於通過溶劑提取從對鋰離子電池中包含的正極材料進行處理時產生的溶液中提取分離作為雜質的鋁的方法。下面，作為例子對通過溶劑提取對鋰離子電池回收中的浸出液中的鋁進行提取並分離的情況進行說明，但是本發明並不受下面的例子的限制，當然也可用於其以外的用於分離提取鋁的各種用途。本發明的實施方式的鋁的溶劑提取方法可以以鋰離子電池回收中得到的含有鋁的浸出液作為處理對象。即，處理對象液為除包含鋁以外還包含作為回收對象金屬的錳、鈷、鎳、鋰或者其它金屬的硫酸溶液。該處理對象液包含例如O. OOl 300g/L的硫酸、O. 001 20g/L 的鋁、O. 001 30g/L 的錳、O. 001 30g/L 的鈷、O. 001 30g/L 的鎳、O. 001 30g/L 的鋰。通過溶劑提取法從該浸出液中提取並分離鋁。提取劑使用2-こ基己基膦酸単-2-こ基己酷。混合用烴系溶劑對該提取劑進行稀釋並製備而成的溶劑和包含鋁的上述硫酸溶液進行鋁的溶劑提取。2-こ基己基膦酸單-2-こ基己酯和溶劑的混合比優選為I 3。作為烴系溶劑，可利用芳香族系、鏈烷烴系、環烷系溶劑等，其中優選環烷系溶剤。圖I表示溶劑提取時的平 衡pH和各元素的提取率的關係。就鋁提取時的平衡pH而言，優選添加中和劑調節為1.8以上、優選2以上以及調節到3以下、優選2. 5以下、進ー步優選2. 3以下的範圍。作為中和劑，可以使用氫氧化鈉、碳酸鈉等。平衡pH為I以上3以下時，溶液中包含鈷、鎳、鋰等鋁以外的金屬的情況下，可抑制這些鋁以外的金屬和鋁一起被提取，結果可以更高效且選擇性地提取鋁，因此優選。特別是在溶液中包含錳的情況下，通過將平衡PH設為2以上2. 5以下、優選2. 3以下，可抑制錳和鋁一起被提取，結果可以更加高效且選擇性地提取鋁，因此優選。對於提取エ序中提取了鋁的溶劑，可用酸性溶液進行反提取。作為酸性溶液，可使用硫酸溶液、鹽酸溶液等。圖2表示反提取時的平衡pH和鋁的提取率的關係。反提取時的平衡PH優選調節為O O. 5的範圍。pH高於O. 5時，鋁的反提取不徹底，有時溶劑中會殘留鋁。另外，PH低於O時，酸濃度高，之後的處理變困難。實施例下面，對本發明的實施例進行說明，但實施例僅用於示例並不意味著限定發明。(實施例I)對包含表I記載的各種金屬的硫酸溶液(H2SO4濃度10g/L)和用環烷系溶劑(Shell Chemicals商品名shellsolD70)各2_こ基己基勝酸單~2~こ基己酉旨(大八化學商品名PC-88A)稀釋調節為25ν01%的溶劑以有機相/水相=I (體積比)的方式進行混合攪拌，用氫氧化鈉進行調節以使平衡PH為2. 3，同時進行鋁的提取。將各元素的提取率示於表2。表I
7U素Mn 「C。 "j NiLi 「Al '
濃度(g/L) 2. 52. 62. 6O. 9O. 9表2
兀素[Mn"[ C。|_ Ni「LiAl'
提取率(％ ) 15.7O. OO. OO. O97. 3 '(實施例2)將包含表I記載的各種金屬的硫酸溶液(H2SO4濃度10g/L)在平衡pH為2. 7的條件下，與實施例I同樣地進行鋁的提取。將各元素的提取率示於表3。
表權利要求
1.一種鋁的溶劑提取方法，其特徵在於，該方法具備如下提取エ序在包含鋁的硫酸酸性溶液中，使用包含2-こ基己基膦酸單-2-こ基己酯的有機溶劑提取井分離鋁。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，所述硫酸酸性溶液為通過鋰離子電池回收而得到的含有鋁的浸出液。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述硫酸酸性溶液包含錳、鈷、鎳、鋰中的至少ー種作為除鋁以外的金屬。
4.根據權利要求2或3所述的方法，其中，在平衡pH為1.8以上3以下的條件下進行所述提取エ序。
5.根據權利要求I 4中任一項所述的方法，其中，所述硫酸酸性溶液為至少包含鋁O.OOl 20g/L、錳O. 001 30g/L的硫酸酸性溶液。
6.根據權利要求2或5所述的方法，其中，在平衡pH為2以上2.5以下的條件下進行所述提取エ序。
全文摘要
本發明提供一種可以以高效率從包含鋁的溶液中分離回收鋁的鋁的溶劑提取方法。本發明的鋁的溶劑提取方法具備如下提取工序在包含鋁的硫酸酸性溶液中，用包含2-乙基己基膦酸單-2-乙基己酯的有機溶劑提取並分離鋁。
文檔編號C22B7/00GK102694218SQ20121007419
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月20日 優先權日2011年3月23日
發明者荒川淳一 申請人:吉坤日礦日石金屬株式會社