説明

乾電池からのマンガン酸化物回収方法

【課題】コストの低い方法で乾電池からマンガン酸化物を回収する。
【解決手段】本発明の乾電池からのマンガン酸化物回収方法は、乾電池を破砕処理した後に篩い分け処理をして、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む破砕物を篩下物として得る破砕・篩い分け処理工程と、破砕・篩い分け処理工程後の前記篩下物を液体に入れ、この液体中に存在するマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む粒子の凝集体を、各粒子に分離して、各粒子を前記液体中に分散させる分散処理工程と、分散処理工程後の前記液体から、重さの違いによりマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を分離する重量差分離処理工程と、を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、乾電池からマンガン酸化物を回収する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一次電池である乾電池は二次電池と異なり繰り返し使用ができないため、従来より、廃棄された乾電池(廃乾電池)を回収して、再利用可能な金属材料を回収することが提案されている。
下記の特許文献1には、廃乾電池を一軸せん断タイプの破砕機で破砕し、破砕物を篩い分け処理して篩上物を磁力選別処理し、鉄成分含有粒片と亜鉛成分および銅成分含有粒片とに分類することが記載されている。篩下物は、そのまま亜鉛および銅成分含有粒片に分類している。そして、得られた鉄成分含有粒片は鉄源原料とし、亜鉛成分および銅成分含有粒片は、非鉄精錬プロセス向けの亜鉛および銅源原料としている。この方法において、二酸化マンガンは、外装鉄缶、亜鉛缶、集電棒、合剤とともに、篩い分け処理によって篩上物とされるが、二酸化マンガンを単独で回収することについては記載されていない。
【0003】
下記の特許文献2には、廃乾電池から二酸化マンガン(MnO2 )と塩化亜鉛(ZnCl2 )を分離回収する方法が記載されている。この方法では、先ず、マンガン乾電池を破砕した後に篩い分け処理し、アンダーサイズ品(篩下物)を塩酸に溶解し、その溶液から不純物成分を除去した後に加熱濃縮する。次に、この濃縮物に過塩素酸を加えて加熱することで二酸化マンガンと塩化亜鉛の固形混合物を得、得られた固形混合物に水を加えて塩化亜鉛を溶解した後に濾過することで、固形の二酸化マンガンと水溶性の塩化亜鉛を分離している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−871号公報
【特許文献2】特開平11−191439号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述のように、特許文献1には、乾電池から二酸化マンガンを単独で回収する記載はなく、特許文献2の方法は、化学反応を伴う手法で二酸化マンガンと塩化亜鉛を分離回収しているため、溶媒コストや廃水コストが大きいという問題点がある。
本発明の課題は、コストの低い方法で乾電池から二酸化マンガン(MnO2 )などのマンガン酸化物を回収することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本発明は、乾電池を破砕処理した後に篩い分け処理をして、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む破砕物を篩下物として得る破砕・篩い分け処理工程と、破砕・篩い分け処理工程後の前記篩下物を液体に入れ、この液体中に存在するマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む粒子の凝集体を、各粒子に分離して、各粒子を前記液体中に分散させる分散処理工程と、分散処理工程後の前記液体から、重さの違いによりマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を分離する重量差分離処理工程と、を有する乾電池からのマンガン酸化物回収方法を提供する。
【0007】
本発明の方法においては、前記分散処理工程後の前記液体から、低磁力により鉄粒子を分離する低磁力選別処理工程を行った後に、前記重量差分離処理工程を行うことが好ましい。低磁力とは、3000ガウス以下の磁力を意味する。
前記分散処理工程は前記液体に超音波振動を付与して行うことが好ましい。前記分散処理工程は前記液体に分散剤を投入して行うこともできるが、超音波振動を付与して行う方が薬剤を取り扱う必要がないので手間がかからない。
【0008】
本発明の方法で回収されたマンガン酸化物粒子に対して改質処理を行って得られた酸化マンガン(MnO)は、高炉製鉄方法で製鋼副原料として使用することができる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の乾電池からのマンガン酸化物回収方法は、化学反応を伴わない手法であるため、コストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態に相当する、乾電池からのマンガン酸化物回収方法を示す工程図である。
【図2】篩下物をEPMAで面分析した結果を示す図である。
【図3】実施形態の方法を実施可能な装置構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に相当する、乾電池からのマンガン酸化物回収方法を示す工程図である。
[破砕・篩い分け処理工程]
先ず、回収された使用済み乾電池の中に二次電池が入っていないかを確認し、入っていた場合には二次電池を取り出した残りの使用済み乾電池に対して、破砕処理を行う。この破砕処理では、一軸せん断タイプの破砕機を用いて乾電池を一次破砕する。次に、一次破砕により生じた乾電池の破砕物を篩い分け処理する。この篩い分け処理は、例えば、篩い目が5mm以下のものを用いて行う。篩上物は磁力選別処理して鉄片と残渣に分離する。篩下物は、ほとんどが1mm以下の粒子となる。
【0012】
図2は、この篩下物をEPMAで面分析した結果(どの場所にどの元素が分布しているか)を示す図である。図2から、マンガン(Mn)元素と亜鉛(Zn)元素は別々に存在しており、化学結合はしていないと推測される。また、マンガン(Mn)元素の分布が濃い部分と亜鉛(Zn)元素の分布が濃い部分とでは大きさが異なり、マンガン酸化物粒子は亜鉛酸化物粒子より大きいことが分かる。
【0013】
MnO2 の比重は5.0g/cm3 、MnOの比重は5.2g/cm3 、Mn2 3 の比重は4.8g/cm3 、ZnOの比重は5.6g/cm3 であり、マンガン酸化物(MnO2 、MnO、Mn2 3 など)と亜鉛酸化物(ZnO)の比重はほぼ同じである。そして、マンガン酸化物粒子は亜鉛酸化物粒子より大きいことから、マンガン酸化物粒子は亜鉛酸化物粒子より重いことが分かる。また、マンガン酸化物粒子の周囲に亜鉛酸化物粒子が凝集していることが分かる。
この篩下物に対して、さらに破砕する粉砕(二次破砕)処理を行う。この粉砕処理により、例えば、ほとんどが100μm以下の粒子となるようにする。
【0014】
[分散処理工程]
粉砕処理後の粒子を水(液体)に入れて、この水に超音波振動を付与する。粉砕処理後の粒子を水に入れると、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む粒子の凝集体が水中に存在した状態となり、この凝集体が超音波振動により各粒子に分離され、各粒子が水中に分散した状態となる。
【0015】
[低磁力選別処理工程]
次に、この各粒子が分散している水に1000ガウス程度(低磁力)の磁石を入れて、強磁性体である鉄(Fe)を取り出す。これにより、この水中には弱磁性体であるマンガン酸化物(MnO2 など)粒子と、非磁性体である亜鉛酸化物(ZnO)粒子が存在することになる。
【0016】
[重量差分離処理工程]
次に、この水を例えばサイクロン選別機にかけて、重さの違いにより、重量物であるマンガン酸化物(MnO2 など)粒子と軽量物である亜鉛酸化物(ZnO)粒子を分離する。
【0017】
[改質処理工程]
分離して取り出したマンガン酸化物粒子は、改質処理を行って酸化マンガン(MnO)とし、製鋼副原料として使用する。亜鉛酸化物(ZnO)粒子も回収して、亜鉛精錬メーカーなどに提供する。
【0018】
粉砕(二次破砕)処理工程および低磁力選別処理工程は省略してもよい。低磁力選別処理工程を省略すると、重量物である鉄(Fe)は、重量差分離処理工程でマンガン酸化物とともに重量物側に分離されるため、改質処理工程の前にマンガン酸化物から分離する。
この実施形態の方法は、化学反応を伴わない手法で乾電池からマンガン酸化物(MnO2 など)を回収できるため、コストを低く抑えることができる。
【0019】
この実施形態の方法は、例えば図3に示すように、回転磁石11と、水槽21,22と、超音波振動子3と、スクレーパ4と、サイクロン選別機7とを用いて構成した装置で行うことができる。
上流側の水槽21の前段部分21Aには超音波振動子3が設置され、後段部分21Bには回転磁石11とスクレーパ4が設置されている。水槽22の水面位置となる部分が、水槽21の後段部分21Bの底側部分と配管5で接続されている。水槽21の前段部分21Aおよび水槽22の水中には、超音波振動子3による超音波振動が付与されている。回転磁石11は1000ガウス程度(低磁力)の磁石である。
【0020】
下流側の水槽22には超音波振動子3とポンプ8が設置されている。ポンプ8からの配管81がサイクロン選別機7に接続されている。サイクロン選別機7の下方に重量物を受ける容器71が設置されている。サイクロン選別機7の上部に配管72が接続され、この配管72を通ったオーバーフロー分を回収する容器73が設置されている。なお、重量物を受ける容器71の内容物を水槽22に戻す配管78を設けてもよい。
【0021】
粉砕処理後の篩下物6を水槽21の前段部分21Aに投入することで、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む粒子の凝集体が水中に存在した状態となる。この凝集体が超音波振動により各粒子に分離され、各粒子が水中に分散した状態となる。前段部分21Aの内容物は後段部分21Bに移動し、後段部分21Bで回転磁石11に水中の強磁性体(鉄)が付着する。付着した強磁性体(鉄)はスクレーパ4で回収される。
【0022】
後段部分21Bの内容物は配管5を通って水槽22に移動する。これにより、水槽22内には、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子の分散水が導入される。水槽22内では、超音波振動により、水中に存在するマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子が凝集することが防止された状態となり、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子の分散水がポンプ8により汲み上げられて、配管81からサイクロン選別機7に導入される。
【0023】
サイクロン選別機7により、重さの違いでマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子が分離され、重量物であるマンガン酸化物粒子は容器71に入り、軽量物である亜鉛酸化物粒子は容器73に入る。配管78を設けている場合は、容器71の内容物が水槽22に戻されて循環するため、重量物の回収純度が向上する。
この実施形態の方法では、分散処理工程を、水槽内の液体に超音波振動を付与することで行っているが、これに代えて水槽内の液体に分散剤を投入することで行ってもよい。また、超音波振動の付与とともに分散剤の投入を併用して行ってもよい。また、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む粒子の凝集体を含む液体を、剪断剥離装置(スラリーをポンプで押出し、直交した狭い管を通過する際に発生する剪断力により凝集体を分散させる装置)や衝撃粉砕装置(スラリーをポンプで加圧し、チャンバー内で衝突させることで凝集体を破砕、分散させる装置)に導入することで行ってもよい。
【符号の説明】
【0024】
11 低磁力の回転磁石
12 高磁力の回転磁石
21 上流側の水槽
21A 前段部分
21B 後段部分
22 下流側の水槽
3 超音波振動子
4 スクレーパ
5 配管
6 粉砕処理後の篩下物
7 サイクロン選別機
71 容器
72 配管
73 容器
78 配管
8 ポンプ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
乾電池を破砕処理した後に篩い分け処理をして、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む破砕物を篩下物として得る破砕・篩い分け処理工程と、
破砕・篩い分け処理工程後の前記篩下物を液体に入れ、この液体中に存在するマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む粒子の凝集体を、各粒子に分離して、各粒子を前記液体中に分散させる分散処理工程と、
分散処理工程後の前記液体から、重さの違いによりマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を分離する重量差分離処理工程と、
を有する乾電池からのマンガン酸化物回収方法。
【請求項2】
前記分散処理工程後の前記液体から、低磁力により鉄粒子を分離する低磁力選別処理工程を行った後に、前記重量差分離処理工程を行う請求項1記載の乾電池からのマンガン酸化物回収方法。
【請求項3】
前記分散処理工程は前記液体に超音波振動を付与して行う請求項1または2記載の乾電池からのマンガン酸化物回収方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2010−253432(P2010−253432A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−109001(P2009−109001)
【出願日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【出願人】(000001258)JFEスチール株式会社 (8,589)
【Fターム(参考)】