[发明专利]铜与镍和钴的分离方法

说明书

本发明提供一种铜与镍和钴的分离方法，其能够从废锂离子电池等含铜、镍和钴的物质中，高效又选择性地将铜与镍和钴分离。在本发明的铜与镍和钴的分离方法中，通过对含铜、镍和钴的物质进行硫化而获得硫化物，使获得的含铜、镍和钴的硫化物与酸溶液接触，获得含有铜的固体与含有镍和钴的浸出液。在此，优选硫化物是以硫化铜为主成分并含有镍金属和钴金属的物质。另外，使硫化物与酸溶液接触时，优选调节硫化物和酸溶液的添加量，以将获得的浸出液的氧化还原电位的以银/氯化银电极作为参比电极的值保持在150mV以下。

技术领域

本发明涉及从含铜、镍和钴的以硫化铜为主成分的硫化物中将铜与镍和钴分离的方法。

背景技术

在电动汽车、混合动力车等车辆、手机、智能手机和个人电脑等电子设备中，搭载着具有重量轻且输出功率大的特征的锂离子电池(以下又称为“LIB”)。

LIB具有下述结构：在铝、铁等金属制或氯乙烯等塑料制的外包装罐的内部，与由聚丙烯多孔质树脂薄膜等构成的间隔体一并装入了，将铜箔用于负极集流体并在表面上固定了石墨等负极活性物质的负极材料和在由铝箔构成的正极集流体上固定了镍酸锂、钴酸锂等正极活性物质的正极材料，以含有六氟化磷酸锂(LiPF₆)等电解质的有机溶剂作为电解液，并使它们含浸于该电解液中。

当LIB被组装到如上所述的车辆、电子设备等中使用时，迟早会因汽车、电子设备等的劣化或LIB的寿命等而不能再使用，变成废锂离子电池(废LIB)。另外，也可能最初在制造工序内就产生了作为次品的废LIB。

这些废LIB中，包含镍、钴、铜等有价成分，为了有效利用资源，希望回收并再利用这些有价成分。

通常，在想要从金属制作的装置、构件和材料中高效回收有价成分时，采用将它们投入炉等中在高温下全部熔解并分离成有价物金属和将被废弃处理等的炉渣这样的干式冶炼技术，一般认为这种干式处理快捷方便。

例如，专利文献1中，公开了使用干式处理进行有价金属回收的方法。通过将专利文献1的方法应用于废LIB获得有价金属，能够获得含镍、钴的铜合金。

这种干式处理，虽然存在需要能源来加热至高温的问题，但具有能够将多种杂质以简单的工序进行处理并一次性全部分离的优点。另外，由于获得的炉渣具有化学上相对稳定的性质，因此没有引起环境问题的担忧，具有易废弃处理的优点。

但是，在使用干式处理处理废LIB的情况下，存在一部分有价成分，尤其是绝大部分的钴被分配到炉渣中而无法避免钴的回收损失的问题。另外，由于干式处理获得的金属是共存有有价成分的合金，为了再利用，需要进行精炼以从此合金中分离出单个成分并除去杂质。

作为干式方法中至今一直常使用的元素分离方法，例如，有通过从高温的熔解状态开始逐渐冷却，进行铜与铅的分离、铅与锌的分离的方法。但是，由于在像废LIB一样以铜和镍为主成分的情况下，铜和镍具有在全组成范围内均匀溶解的性质，因此即使逐渐冷却，铜和镍也仅能以层状混合固化而不能够分离。

进而，虽然也可以使用一氧化碳(CO)气体使镍发生歧化反应从铜和钴中挥发而分离来进行精制，但由于使用剧毒的CO气体，因此难以确保安全性。

另外，作为工业上至今一直实施的分离铜与镍的方法，有粗分离混合锍(硫化物)的方法。此方法是，在冶炼工序中生成含有铜和镍的锍，如上述情况下一样地使其逐渐冷却，由此分离成富含铜的硫化物和富含镍的硫化物的方法。但是，由于在该方法中铜与镍的分离也只能达到粗分离的水平，因此存在为了获得纯度高的镍和铜，还需要另外的电解精制等工序的问题。

作为其他方法，虽然已经探讨了通过氯化物利用蒸气压差的方法，但由于是处理大量有毒的氯的工艺，因此存在很难称得上是在装置腐蚀对策和安全对策等方面适合于工业上的方法的问题。

另外，关于铜与钴的分离、钴与镍的分离也是相同。