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、磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する磁力選別処理工程と、を有する。
【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、磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する磁力選別処理工程と、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、磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する磁力選別処理工程と、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、高磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する高磁力選別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。高磁力とは３０００ガウスを超える磁力を意味し、好ましくは１万ガウス以上の磁力で高磁力選別処理工程を行う。
【０００８】
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。
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の第一例を示す概略図である。
【図４】実施形態の方法を実施可能な装置構成の第二例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の平均粒径は亜鉛酸化物粒子の平均粒径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 Ｏ3 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 Ｏ3 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。
［高磁力選別処理工程］
次に、この水に１万ガウス程度（高磁力）の磁石を入れて、弱磁性体であるマンガン酸化物（ＭｎＯ2 など）粒子を取り出す。
【００１６】
［改質処理工程］
取り出したマンガン酸化物（ＭｎＯ2 など）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。水中に残った亜鉛酸化物（ＺｎＯ）粒子は回収して、亜鉛精錬メーカーなどに提供する。
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、強磁性体である鉄（Ｆｅ）は、高磁力選別処理工程でマンガン酸化物とともに磁石で取り出されるため、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。
【００１７】
＜装置構成の例１＞
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１１，１２と水槽２１，２２と超音波振動子３とスクレーパ４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。下流側の水槽２２には超音波振動子３と回転磁石１２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）の磁石であり、回転磁石１２は１万ガウス程度（高磁力）の磁石である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、回転磁石１２に水中の弱磁性体（マンガン酸化物粒子）が付着する。付着した弱磁性体（マンガン酸化物粒子）はスクレーパ４で回収される。
【００２０】
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。
【００２１】
＜装置構成の例２＞
この実施形態の方法は、図４に示すように、水槽２３と、超音波分散装置７と、湿式の高勾配磁気分離装置８からなる設備で行うこともできる。
水槽２３には撹拌器２３ａが設置されている。超音波分散装置７は、チャンバー７ａと超音波発振器７ｂとからなり、チャンバー７ａ内の液体に超音波振動を付与する。水槽２３の液体排出口と超音波分散装置７のチャンバー７ａの液体導入口７１が、配管５１で接続されている。この配管５１に定量ポンプ５１ａが接続されている。高勾配磁気分離装置８は、電磁石８１と、その磁界内に配置された筒体８２と、筒体８２内に配置されたフィルター８３と、筒体８２の下端に取り付けられた短管８４と、その下に切替弁８５を介して接続された液体排出管８６，８７とからなる。
【００２２】
液体排出管８６は磁着物回収用であり、液体排出管８７は非磁着物回収用である。フィルター８３は、ステンレス製の金網を積層したものである。また、超音波分散装置７のチャンバー７ａの液体排出口７２に配管５２が接続され、その先端が高勾配磁気分離装置８の液体導入口内に挿入されている。
粉砕（二次破砕）処理後の篩下物６を水の入った水槽２３に投入し、水槽２３内を撹拌器２３ａで撹拌することで、篩下物をスラリー状にする。このスラリーに、鉄粒子と、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含まれている。定量ポンプ５１ａを作動させることで、このスラリーを超音波分散装置７のチャンバー７ａ内に入れ、スラリーに超音波振動を付与する。これにより、スラリーに含まれている前記凝集体がマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子に分離され、各粒子が水中に分散した状態となる。
【００２３】
このスラリーを、高勾配磁気分離装置８の筒体８２に、電磁石８１で１万ガウスの磁力を生じさせた状態で導入する。その際に、切替弁８５で短管８４と非磁着物回収用の液体排出管８７を連通させておく。これにより、弱磁性体のマンガン酸化物粒子と強磁性体の鉄粒子がフィルター８３に捕捉され、非磁性体の亜鉛酸化物粒子はフィルター８３に捕捉されずに、水とともに液体排出管８７から排出される。この液体排出管８７の下に回収容器を配置して、亜鉛酸化物粒子を含む液体を回収する。
【００２４】
スラリーを全て筒体８２に導入して、水と非磁性体の排出が終了した時点で、切替弁８５で短管８４と磁着物回収用の液体排出管８６を連通させて、電磁石８１を消磁し、筒体８２内に上から洗浄水を流す。これにより、フィルター８３に捕捉されていた磁性体（マンガン酸化物粒子と鉄粒子）が、洗浄水とともに磁着物回収用の液体排出管８６から排出される。この液体排出管８６の下に回収容器を配置して、マンガン酸化物粒子と鉄粒子を含む液体を回収する。この液体に含まれている鉄粒子は、マンガン酸化物の改質処理工程の前に分離する。
【符号の説明】
【００２５】
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
２３ 水槽
２３ａ 撹拌器
３ 超音波振動子
４ スクレーパ
５ 配管
５１ 配管
５１ａ 定量ポンプ
５２ 配管
６ 粉砕処理後の篩下物
７ 超音波分散装置
７ａ チャンバー
７ｂ 超音波発振器
７１ 液体導入口
７２ 液体排出口
８ 高勾配磁気分離装置
８１ 電磁石
８２ 筒体
８３ フィルター
８４ 短管
８５ 切替弁
８６ 磁着物回収用の液体排出管
８７ 非磁着物回収用の液体排出管
【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、磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する磁力選別処理工程と、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、高磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する高磁力選別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。高磁力とは３０００ガウスを超える磁力を意味し、好ましくは１万ガウス以上の磁力で高磁力選別処理工程を行う。
【０００８】
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。
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の第一例を示す概略図である。
【図４】実施形態の方法を実施可能な装置構成の第二例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の平均粒径は亜鉛酸化物粒子の平均粒径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 Ｏ3 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 Ｏ3 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。
［高磁力選別処理工程］
次に、この水に１万ガウス程度（高磁力）の磁石を入れて、弱磁性体であるマンガン酸化物（ＭｎＯ2 など）粒子を取り出す。
【００１６】
［改質処理工程］
取り出したマンガン酸化物（ＭｎＯ2 など）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。水中に残った亜鉛酸化物（ＺｎＯ）粒子は回収して、亜鉛精錬メーカーなどに提供する。
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、強磁性体である鉄（Ｆｅ）は、高磁力選別処理工程でマンガン酸化物とともに磁石で取り出されるため、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。
【００１７】
＜装置構成の例１＞
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１１，１２と水槽２１，２２と超音波振動子３とスクレーパ４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。下流側の水槽２２には超音波振動子３と回転磁石１２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）の磁石であり、回転磁石１２は１万ガウス程度（高磁力）の磁石である。
【００１８】
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。
【００１９】
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、回転磁石１２に水中の弱磁性体（マンガン酸化物粒子）が付着する。付着した弱磁性体（マンガン酸化物粒子）はスクレーパ４で回収される。
【００２０】
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。
【００２１】
＜装置構成の例２＞
この実施形態の方法は、図４に示すように、水槽２３と、超音波分散装置７と、湿式の高勾配磁気分離装置８からなる設備で行うこともできる。
水槽２３には撹拌器２３ａが設置されている。超音波分散装置７は、チャンバー７ａと超音波発振器７ｂとからなり、チャンバー７ａ内の液体に超音波振動を付与する。水槽２３の液体排出口と超音波分散装置７のチャンバー７ａの液体導入口７１が、配管５１で接続されている。この配管５１に定量ポンプ５１ａが接続されている。高勾配磁気分離装置８は、電磁石８１と、その磁界内に配置された筒体８２と、筒体８２内に配置されたフィルター８３と、筒体８２の下端に取り付けられた短管８４と、その下に切替弁８５を介して接続された液体排出管８６，８７とからなる。
【００２２】
液体排出管８６は磁着物回収用であり、液体排出管８７は非磁着物回収用である。フィルター８３は、ステンレス製の金網を積層したものである。また、超音波分散装置７のチャンバー７ａの液体排出口７２に配管５２が接続され、その先端が高勾配磁気分離装置８の液体導入口内に挿入されている。
粉砕（二次破砕）処理後の篩下物６を水の入った水槽２３に投入し、水槽２３内を撹拌器２３ａで撹拌することで、篩下物をスラリー状にする。このスラリーに、鉄粒子と、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含まれている。定量ポンプ５１ａを作動させることで、このスラリーを超音波分散装置７のチャンバー７ａ内に入れ、スラリーに超音波振動を付与する。これにより、スラリーに含まれている前記凝集体がマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子に分離され、各粒子が水中に分散した状態となる。
【００２３】
このスラリーを、高勾配磁気分離装置８の筒体８２に、電磁石８１で１万ガウスの磁力を生じさせた状態で導入する。その際に、切替弁８５で短管８４と非磁着物回収用の液体排出管８７を連通させておく。これにより、弱磁性体のマンガン酸化物粒子と強磁性体の鉄粒子がフィルター８３に捕捉され、非磁性体の亜鉛酸化物粒子はフィルター８３に捕捉されずに、水とともに液体排出管８７から排出される。この液体排出管８７の下に回収容器を配置して、亜鉛酸化物粒子を含む液体を回収する。
【００２４】
スラリーを全て筒体８２に導入して、水と非磁性体の排出が終了した時点で、切替弁８５で短管８４と磁着物回収用の液体排出管８６を連通させて、電磁石８１を消磁し、筒体８２内に上から洗浄水を流す。これにより、フィルター８３に捕捉されていた磁性体（マンガン酸化物粒子と鉄粒子）が、洗浄水とともに磁着物回収用の液体排出管８６から排出される。この液体排出管８６の下に回収容器を配置して、マンガン酸化物粒子と鉄粒子を含む液体を回収する。この液体に含まれている鉄粒子は、マンガン酸化物の改質処理工程の前に分離する。
【符号の説明】
【００２５】
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
２３ 水槽
２３ａ 撹拌器
３ 超音波振動子
４ スクレーパ
５ 配管
５１ 配管
５１ａ 定量ポンプ
５２ 配管
６ 粉砕処理後の篩下物
７ 超音波分散装置
７ａ チャンバー
７ｂ 超音波発振器
７１ 液体導入口
７２ 液体排出口
８ 高勾配磁気分離装置
８１ 電磁石
８２ 筒体
８３ フィルター
８４ 短管
８５ 切替弁
８６ 磁着物回収用の液体排出管
８７ 非磁着物回収用の液体排出管
【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、磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する磁力選別処理工程と、
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、高磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する高磁力選別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。
【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、磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する磁力選別処理工程と、
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、高磁力によりマンガン酸化物粒子を分離する高磁力選別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】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２７７９８７（Ｐ２０１０−２７７９８７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５５９２８（Ｐ２０１０−５５９２８）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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