硫酸マンガンの製造方法

【課題】リチウムイオン電池から回収した正極材を原料として高純度の硫酸マンガンを製造する方法を提供する。
【解決手段】1)アルミニウム及びマンガンを含有する硫酸酸性水溶液を準備する工程と、ここで、当該硫酸酸性水溶液はリチウムイオン電池の正極材を硫酸浸出して得られた浸出後液に対して、溶媒抽出及び硫酸による逆抽出を経て得られた逆抽出液である、2)当該硫酸酸性水溶液を加熱濃縮することにより、アルミニウムの溶解を維持しながら硫酸マンガンを析出する工程と、3)固液分離により、析出した硫酸マンガンを回収する工程と、を含む硫酸マンガンの製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、硫酸マンガンの製造方法に関し、とりわけ使用済みのリチウムイオン電池から回収した正極材を原料として硫酸マンガンを製造する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
リチウムイオン2次電池は、携帯電話、ノートパソコン、それに自動車用などに、近年急速に需要が拡大している。そのため今後、廃棄されるリチウムイオン2次電池の量も大きくなると予想されている。マンガンなどのレアメタルは、鉱石産出国が限られていることから、今後の価格高騰に備え、国内でリサイクルの方法を確立する必要がある。
【0003】
マンガンなどのレアメタルをリチウムイオン電池から回収する方法として、例えば、特開2009−193778号公報(特許文献1)に記載される方法がある。
この方法では、Co、Ni及びMnを含有するリチウム酸金属塩を正極活物質として使用したリチウムイオン電池滓を、硫酸や塩酸等の浸出液を用いて浸出する。浸出後液を苛性ソーダ等で中和後に、マンガンを溶媒抽出で分離し、さらに希硫酸で逆抽出することで、硫酸マンガン溶液を得る。その後、この溶液を苛性ソーダや炭酸ソーダ等で中和し、濾過を施してMnをMn(OH)2、MnCO3等として回収することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2009−193778号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
リチウムイオン電池の電極体は一般に、正極、セパレータ及び負極が幾十にも巻回又は積層されたスタック構造を有している。このうち、正極は典型的にはアルミニウム箔でできた正極集電体とその表面にバインダーを介して接着されたLiCoO2、LiNiO2及びLiMn24といったリチウム複合酸化物を材料とする正極活物質から構成されている。
【0006】
正極活物質中に含まれるマンガン等の有価金属を回収する場合、集電体であるアルミニウム箔を剥離した上で各種金属の回収を行う試みがなされているが、正極活物質は集電体と強固に接着されていることから、完全に剥離することは難しく、使用済みのリチウムイオン電池から回収した正極活物質中にアルミニウムが混入していることも多い。
【0007】
しかしながら、特開2009−193778号公報(特許文献1)に記載の方法ではアルミニウムの混入について検討されておらず、硫酸マンガンを高純度で得る点に関しては改善の余地が残されている。そこで、本発明はリチウムイオン電池から回収した正極材を原料として高純度の硫酸マンガンを製造する方法を提供することを課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、リチウムイオン電池の正極材を酸浸出した後、溶媒抽出及び逆抽出して得られた硫酸マンガンを含有する逆抽出液を加熱濃縮することによって硫酸マンガンを析出すると、溶解度の差によってアルミニウムと上手く分離し、高純度の硫酸マンガンが得られることが分かった。
【0009】
以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、
1)アルミニウム及びマンガンを含有する硫酸酸性水溶液を準備する工程と、ここで、当該硫酸酸性水溶液はリチウムイオン電池の正極材を硫酸浸出して得られた浸出後液に対して、溶媒抽出及び硫酸による逆抽出を経て得られた逆抽出液である、
2)当該硫酸酸性水溶液を加熱濃縮することにより、アルミニウムの溶解を維持しながら硫酸マンガンを析出する工程と、
3)固液分離により、析出した硫酸マンガンを回収する工程と、
を含む硫酸マンガンの製造方法である。
【0010】
また、本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の一実施形態においては、
浸出後液は、コバルト、ニッケル及びリチウムの少なくとも1種からなる金属群Aと、アルミニウム及びマンガンとを含有しており、前記硫酸酸性水溶液は当該浸出後液を溶媒抽出することによりアルミニウム及びマンガンを同時に溶媒へ抽出して金属群Aを除去し、次いで硫酸で逆抽出することで得られた逆抽出液である。
【0011】
更に、本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の別の一実施形態においては、
浸出後液は、コバルト、ニッケル及びリチウムの少なくとも1種からなる金属群Aと、アルミニウム及びマンガンと、更に鉄とを含有しており、前記硫酸酸性水溶液は当該浸出後液から中和沈澱処理によって鉄及びアルミニウムを除去した後に、溶媒抽出することによりマンガン及び除去しきれなかったアルミニウムを同時に溶媒へ抽出して金属群Aを除去し、次いで硫酸で逆抽出することで得られた逆抽出液である。
【0012】
本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の更に別の一実施形態においては、
浸出後液は、コバルト、ニッケル及びリチウムの少なくとも1種からなる金属群Aと、アルミニウム及びマンガンと、更に鉄とを含有しており、前記硫酸酸性水溶液は当該浸出後液から中和沈澱処理によって90%以上の鉄及び50%以下のアルミニウムを除去した後に、溶媒抽出することによりマンガン及び残部のアルミニウムを同時に溶媒へ抽出して金属群Aを除去し、次いで硫酸で逆抽出することで得られた逆抽出液である。
【0013】
また、本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の更に別の一実施形態においては、
溶媒抽出後の溶媒にはマンガン及びアルミニウムの他に除去しきれなかった金属群Aが含まれており、硫酸マンガン水溶液で当該溶媒を洗浄して金属群Aを更に除去した後に、逆抽出を実施する。
【0014】
更に、本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の更に別の一実施形態においては、
洗浄に使用する硫酸マンガン水溶液の平衡pHが1.8〜2.0である。
【0015】
本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の更に別の一実施形態においては、
硫酸酸性水溶液中のアルミニウムの濃度が0.5g/L以下であり、マンガンの濃度が50〜130g/Lである。
【0016】
本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の更に別の一実施形態においては、
硫酸酸性水溶液中のアルミニウムの濃度が0.5〜10g/Lであり、マンガンの濃度が50〜130g/Lである。
【0017】
本発明に係る硫酸マンガンの製造方法の更に別の一実施形態においては、
溶媒抽出において、平衡pH2.6〜3.0で溶媒抽出する。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、リチウムイオン電池から回収した正極材を原料として高純度の硫酸マンガンを製造することができる。本発明は使用済みのリチウムイオン電池をリサイクルするための要素技術として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】溶媒抽出時の平衡pHと各元素の抽出率との関係を示すグラフである。
【図2】水酸化ナトリウム水溶液を中和剤とし、pH値を変化させて中和処理を行ったときの、中和反応液中の、鉄、アルミニウム、マンガン、コバルト及びニッケルの中和反応前に対する減少率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明に係る硫酸マンガンの製造方法は一実施形態において、
1)アルミニウム及びマンガンを含有する硫酸酸性水溶液を準備する工程と、ここで、当該硫酸酸性水溶液はリチウムイオン電池の正極材を硫酸浸出して得られた浸出後液に対して、溶媒抽出及び硫酸による逆抽出を経て得られた逆抽出液である、
2)当該硫酸酸性水溶液を加熱濃縮することにより、アルミニウムの溶解を維持しながら硫酸マンガンを析出する工程と、
3)固液分離により、析出した硫酸マンガンを回収する工程と、
を含む。
【0021】
(工程1)
工程1ではアルミニウム及びマンガンを含有する硫酸酸性水溶液を準備する。本発明が対象とする硫酸酸性水溶液は、リチウムイオン電池の正極材を硫酸浸出して得られた浸出後液に対して、溶媒抽出及び硫酸による逆抽出を経て得られた逆抽出液である。
【0022】
リチウムイオン電池の正極材としては、限定的ではないが、使用済みのリチウムイオン電池から回収した正極材、製造過程等で発生した規格外(オフスペック)の正極材、品質管理上の抜取検査処理用の正極材、リチウムイオン電池の破砕粉及び製造過程で発生した端材等が挙げられる。正極材はアルミニウム箔等の集電体がバインダーを介して正極活物質と接着した構成で提供されることが多いが、集電体は剥離しておくことが望ましい。剥離する方法としては、限定的ではないが、バインダーを選択的に熱分解する方法、バインダーを焼却する方法、バインダーを薬品で溶解する方法、機械的に剥離する方法などがある。ただし、その場合でも、剥離しきれなかったアルミニウムの他、正極活物質の材料中に含まれるアルミニウムに由来して、浸出後液中にアルミニウムが含まれることが多い。
【0023】
また、正極活物質中には、コバルト、ニッケル、リチウム、マンガン等の金属が含まれており、浸出後液にはこれらの金属も含まれているのが一般的である。その他、鉄も浸出後液中に存在することが多い。
【0024】
硫酸浸出の際には、コバルトやニッケルをできるだけ溶解するため、過酸化水素等の酸化剤を供給しながら液中の酸化還元電位を200〜1500mV(Ag/AgCl電極基準)に制御することが好ましく、200〜500mV(Ag/AgCl電極基準)に制御することがより好ましい。浸出液のpHは、溶解を促進するために5以下とするのが好ましく、3以下とするのがより好ましい。また、攪拌しながら浸出することで浸出効率を上げることができる。硫酸浸出後、濾過等の固液分離によって浸出残渣を除去することで浸出後液が得られる。得られた浸出後液は一般にpHが5以下であり、典型的にはpHが1〜3である。
【0025】
一実施形態においては、浸出後液は、コバルト、ニッケル及びリチウムの少なくとも1種からなる金属群Aと、アルミニウム及びマンガンとを含有している。そのような浸出後液は例えば、10〜300g/Lの硫酸、0.001〜20g/Lのアルミニウム、0.001〜30g/Lのマンガン、0.001〜40g/Lのコバルト、0.001〜30g/Lのニッケル、0.001〜30g/Lのリチウムを含有することができる。
【0026】
当該浸出後液を溶媒抽出することによりアルミニウム及びマンガンを同時に溶媒へ抽出して金属群Aを除去することができる。すなわち、アルミニウム及びマンガンは溶媒へ移行するが、金属群Aは浸出後液中に留まることにより、金属群Aからアルミニウム及びマンガンを分離することができる。
【0027】
このとき、金属群Aは大部分が溶媒に抽出されず分離回収されるが、一部は抽出される場合がある。一部抽出されたコバルト、ニッケル及びリチウムは後述する溶媒抽出後の洗浄工程で回収できるためロスにはならない。このように溶媒抽出でアルミニウム及びマンガンを同時に抽出することで、コバルト、ニッケル及びリチウムのロスを抑えつつアルミニウムとマンガンを効率良く回収することができる。
【0028】
抽出剤としては、限定的ではないが、酸性リン酸エステル系抽出剤が好ましい。また、酸性リン酸エステル系抽出剤の中でも、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェートは、アルミニウムを抽出するためのpH値及びマンガンを抽出するためのpH値が近いため、アルミニウム及びマンガンの同時抽出用の抽出剤として特に好ましい。
【0029】
溶媒抽出は、上記抽出剤を炭化水素系溶剤で希釈して調整した溶媒と、硫酸酸性溶液とを混合して行うことができる。この抽出剤と炭化水素系溶剤との体積混合比は、抽出剤:炭化水素系溶剤=1:1〜1:5とするのが好ましく1:3であるのがより好ましい。炭化水素系溶剤としては、芳香族系、パラフィン系、ナフテン系溶剤等が利用可能であり、なかでもナフテン系溶剤がより好ましい。
【0030】
溶媒抽出の手順は常法に従えばよい。一例を挙げれば、浸出後液(水相)と前記抽出剤(有機相)を接触させ、典型的にはミキサーでこれらを攪拌混合(例:200〜500rpmで5〜30分)し、金属群Aのイオンを抽出剤と反応させる。溶媒抽出は、常温(例:15〜25℃)〜60℃以下で実施することができ、有機相の劣化を防止するなどの理由により35〜45℃で実施することが好ましい。その後、セトラーにより、混合した有機相と水相を比重差により分離する。溶媒抽出は繰り返し行ってもよく、例えば有機相と水相が向流接触するようにした多段方式とすることもできる。
【0031】
O/A比(水相に対する油相の体積比)は、想定する浸出液の金属イオン濃度により変化するため限定的ではないが、経済的な理由により0.1〜5とするのが好ましく、1〜3とするのがより好ましい。
【0032】
図1に、溶媒抽出時の平衡pHと各元素の抽出率との関係を示す。図1により、マンガン及びアルミニウム抽出時の平衡pHは、2.6〜3.0の範囲に調整するのが好ましいことが分かる。pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等を使用することができる。平衡pHが3.0よりも高いと、Co及びNiの抽出率が上昇して除去効率が低下する傾向にある。また、浸出後液中に含まれるアルミニウムの水酸化物が発生し、装置の配管を詰まらせる場合がある。また、pHが2.6よりも低いとマンガン及びアルミニウムの抽出率が低下してしまい、浸出液からのマンガン及びアルミニウムの抽出分離が十分にできない場合がある。
【0033】
溶媒抽出後、溶媒中のアルミニウム及びマンガンは、硫酸で逆抽出することでマンガン及びアルミニウムが溶解した硫酸酸性水溶液が得られる。硫酸酸性水溶液中で、マンガンは硫酸マンガン(MnSO4)として、アルミニウムは硫酸アルミニウム(Al2(SO43)としてそれぞれ存在すると考えられる。逆抽出に使用する硫酸の濃度としては25〜200g/Lが好ましく、30〜100g/Lがより好ましい。硫酸濃度が25g/L未満であるとマンガンの逆抽出が不十分になる可能性があり、200g/L超であるとコストがかかるという問題がある。
【0034】
溶媒抽出後の溶媒にはマンガン及びアルミニウムの他に除去しきれなかった金属群Aが含まれている場合がある。そこで、硫酸マンガン水溶液で当該溶媒を洗浄して金属群Aを更に除去した後に、逆抽出を実施することが純度の高い硫酸マンガンを製造する上では好ましい。使用する硫酸マンガン水溶液は、平衡pHが1.8〜2.0に調整されていることが好ましい。また、硫酸マンガンの濃度は高いほうが硫酸マンガンが析出しやすいため、マンガン濃度で20g/L以上とするのが好ましい。この洗浄によって、抽出でアルミニウム及びマンガン以外に溶媒中に移行した金属群Aを回収する。回収された当該金属を含む洗浄液は、溶媒抽出の抽出前液として戻すことができ、これによりコバルト、ニッケル及びリチウム等の金属のロスを低減できる。
【0035】
溶媒抽出前に、アルミニウムを中和処理によってアルミニウムを水酸化物として沈澱させ、固液分離することで、部分的に除去しておくこともできる。これにより、後段の加熱濃縮工程においてアルミニウム分離に対する負担を軽減することが出来る。また、浸出後液は更に鉄を含有する場合があり、例えば0.001〜10g/Lの鉄を含有する場合がある。この場合、溶媒抽出前に鉄を除去しておくことが望ましいが、これも中和沈澱処理によって達成可能である。すなわち、浸出後液から中和処理によってアルミニウムと同時に鉄を水酸化物として沈澱させ、固液分離により除去することができる。
【0036】
中和剤はアルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物水溶液又は炭酸化物水溶液であればよく、例えば水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムの水溶液等を用いることができる。
中和沈澱処理によってアルミニウムと同時に鉄も除去することができる。pHが高くなるにつれてアルミニウム及び鉄の除去率が高くなるのでこの段階でアルミニウム及び鉄を高度に除去することも可能であるが、高すぎるとマンガン、コバルト、ニッケル等の他の金属まで損失してしまうことに留意する必要がある。
【0037】
図2に水酸化ナトリウム水溶液を中和剤とし、pH値を変化させたときの、中和反応液中の、マンガン、コバルト、ニッケル、アルミニウム及び鉄の中和反応前に対する減少率を示す。図2から中和処理におけるpHは3.5〜4.5の範囲に調整することが好ましいことが分かる。つまり、pHが4.5超であるとマンガン、コバルト、ニッケル等の他の金属の減少率、すなわち損失が増えてしまう一方で、pHが3.5未満であると鉄の除去が不十分となる可能性がある。
【0038】
本発明の一実施形態においては、中和沈澱処理によって90%以上の鉄及び50%以下のアルミニウムを除去することができ、典型的な実施形態においては95%以上の鉄及び15%以下のアルミニウムを除去することができ、例えば95〜99%の鉄及び2〜15%以下のアルミニウムを除去することができる。
【0039】
中和処理時の酸化還元電位(銀/塩化銀電極基準)は500mV以上が好ましい。500mV未満であると、液中の鉄の酸化が不十分で中和処理における鉄の除去が不十分となる。酸化還元電位を500mV以上にする方法としては、過酸化水素水を添加する方法や空気を吹き込む方法がある。
【0040】
このように、中和の際のpH値及び酸化還元電位を規定することで、酸浸出液から鉄を水酸化物として良好に分離・除去しつつ、アルミニウムは一部だけ水酸化物として析出させ、大部分を浸出後液に残すことができる。このため、当該中和工程において濾過性の不良なアルミニウムの水酸化物の除去に費やす時間が短くなり、且つ、中和時の共沈作用によるマンガン及びその他の金属の沈殿も抑制され、その結果、後工程において高い回収率でマンガンを回収することが可能となる。
【0041】
中和沈澱処理の後、マンガン及び除去しきれなかったアルミニウムを含有する浸出後液に対して、前述した溶媒抽出を実施すればよい。
【0042】
(工程2)
工程2では、工程1によって得られた硫酸酸性水溶液(逆抽出液)を加熱濃縮することにより、アルミニウムの溶解を維持しながら硫酸マンガンを析出する。硫酸酸性水溶液中に存在するマンガン及びアルミニウムは溶解度が異なるため、これを利用することで、アルミニウムを除去して純度の高い硫酸マンガンを得ることが可能となる。ただし、硫酸酸性水溶液中のアルミニウム濃度が高すぎたり、マンガンの濃度が低すぎたりすると、加熱濃縮時にアルミニウムが析出しやすくなるので、硫酸酸性水溶液中のアルミニウムの濃度は10g/L以下とするのが好ましく、0.5g/L以下とするのがより好ましい。また、硫酸酸性水溶液中のマンガンの濃度は50g/L以上とするのが好ましく、80g/L以上とするのがより好ましい。
【0043】
本発明の一実施形態においては、硫酸酸性水溶液(逆抽出液)中のアルミニウムの濃度が0.5g/L以下(例えば、0.1〜0.5g/L)であり、マンガンの濃度が50〜130g/L(例えば、60〜100g/L)である。先述した中和沈澱処理においてアルミニウムの除去を低く抑えた場合、典型的には、硫酸酸性水溶液中のアルミニウムの濃度が0.5〜10g/L(例えば、2〜8g/L)であり、マンガンの濃度が50〜130g/L(例えば、60〜100g/L)である。
【0044】
加熱濃縮時の温度としては、濃縮を行う時間を短縮するためには80℃以上が好ましく、85℃〜95℃が更に好ましい。
【0045】
(工程3)
工程3では、加熱濃縮によって析出した硫酸マンガンを固液分離により回収する。固液分離の方法は限定的ではないが、濾過、デカンテーション等により行えばよく、付着水をできるだけ取り除くためには、濾過がより好ましい。固液分離は、溶解しているアルミニウムが析出しないように、60℃以上で行うのが好ましく、100℃を超えることはないが、必要以上に高くすることはなく、70℃以下とするのが好ましい。工程3によって高純度の硫酸マンガンを得ることができる。回収した硫酸マンガンは、更に水(好ましくは純水)に溶解して飽和溶液とし、再度加熱濃縮により析出及び固液分離することで更に純度を高めることができる。飽和溶液からの濃縮倍率は不純物、例えばアルミニウムやカルシウムの溶解度を考慮して決定すれば良いが、例えば2〜10倍とすることができ、好ましくは5〜7倍とすることができる。
【実施例】
【0046】
以下、本発明の実施例を説明するが、実施例は例示目的であって発明が限定されることを意図しない。
【0047】
(実施例1)
使用済みリチウムイオン電池を解体して正極材を取出し、正極活物質のみを集電体のアルミニウム箔から削り取った。正極活物質をpH0.2の硫酸水溶液1L中に浸漬し、300rpmで30分間撹拌して金属成分を浸出した。液温は特に加温しなかったが、40〜50℃程度であった。浸出中、過酸化水素を徐々に供給して酸化還元電位(ORP)を400〜700mV(Ag/AgCl電極基準、以下同じ)に制御した。浸出後の硫酸濃度は40g/Lとなった。硫酸浸出後、濾過によって浸出残渣を除去し、浸出後液を得た。ICP発光法で測定したところ、浸出後液中の金属成分の濃度は表1に記載の通りとなった。
【0048】
【表1】

【0049】
この浸出後液に、水酸化ナトリウムをpHが4.1になるまで添加してアルミニウムを水酸化物として沈澱させ、これらを濾過により除去した。中和沈澱処理によって64%のアルミニウムが除去された。
【0050】
中和沈澱処理後の浸出後液と、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェート(LANXESS 商品名:D2EHPA)をナフテン系溶剤(シェルケミカルズ 商品名:shellsolD70)で25vol%に希釈調整した溶媒とをO/A=1(体積比)になるように混合して常温で撹拌し、平衡pH2.8となるように水酸化ナトリウムで調整しながらマンガンの溶媒抽出を行った。
【0051】
溶媒抽出後、得られた溶媒を20−40g/Lの濃度の硫酸マンガン水溶液(平衡pH:1.8)を用いて洗浄した。具体的には両者を20分間混合撹拌(800rpm)した後、比重差により分離した。洗浄後の溶媒と硫酸溶液(H2SO4濃度100g/L)5Lを常温で20分間混合撹拌(800rpm)することによりマンガンを逆抽出し、表2に記載の成分を有する逆抽出液を得た。各成分の濃度はICP発光法で測定した。
【0052】
【表2】

【0053】
得られた逆抽出液を80〜95℃で加熱濃縮したところ、逆抽出液中の硫酸マンガンは経時的に表3に記載の濃度変化を示した。それぞれの時点で析出した硫酸マンガンを濾過により一部抜き出したところ、硫酸マンガンは表4に記載の品位を有していた。各成分の濃度は一部を溶解し、ICP発光法で測定した。
【0054】
【表3】

【0055】
【表4】

【0056】
ここで、No.2の硫酸マンガン390gを純水に溶解して900mLの飽和溶液を作製し、これを3倍に加熱濃縮して300mLとして硫酸マンガンを再結晶させた。その後、濾過して得られた硫酸マンガンは表5に記載の品位を有していた。参考のため、工業用に市販されている硫酸マンガンの品位も掲載する。市販されている硫酸マンガンと遜色ない品位を有していることが分かる。
【0057】
【表5】

【0058】
(実施例2)
例1と同様の浸出後液に、ビス(2−エチルヘキシル)ホスフェート(LANXESS 商品名:D2EHPA)をナフテン系溶剤(シェルケミカルズ 商品名:shellsolD70)で25vol%に希釈調整した溶媒とをO/A=4(体積比)になるように混合して常温で撹拌し、平衡pH2.8となるように水酸化ナトリウムで調整しながらマンガンとアルミニウムの溶媒抽出を行った。
【0059】
溶媒抽出後、得られた溶媒を20−40g/Lの濃度の硫酸マンガン水溶液(平衡pH:1.8)Lを用いて洗浄した。具体的には両者を20分間混合撹拌(800rpm)した後、比重差により分離した。洗浄後の溶媒と硫酸溶液(H2SO4濃度100g/L)5Lを常温で20分間混合撹拌(800rpm)することによりアルミニウム及びマンガンを逆抽出し、表6に記載の成分を有する逆抽出液を得た。
【0060】
【表6】

【0061】
得られた逆抽出液を85〜95℃で加熱濃縮したところ、逆抽出液中の硫酸マンガンは経時的に表7に記載の濃度変化を示した。No.5及びNo.6についてはアルミニウムの析出は認められなかったが、加熱濃縮が過剰であったNo.7(比較例)については、アルミニウムの析出が認められた。No.5及びNo.6のそれぞれの時点で析出した硫酸マンガンを濾過により一部抜き出したところ、硫酸マンガンは表8に記載の品位を有していた。表8中、洗浄後というのはNo.5の硫酸マンガン480wetgを純水100mLで2回洗浄した後の硫酸マンガンについての分析値である。洗浄水にはマンガンが含まれるので、洗浄回数は2回が最適であることが分かった。これ以上洗浄を繰り返すと、Mnの純度が低下する傾向が見られた。
【0062】
【表7】

【0063】
【表8】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
1)アルミニウム及びマンガンを含有する硫酸酸性水溶液を準備する工程と、ここで、当該硫酸酸性水溶液はリチウムイオン電池の正極材を硫酸浸出して得られた浸出後液に対して、溶媒抽出及び硫酸による逆抽出を経て得られた逆抽出液である、
2)当該硫酸酸性水溶液を加熱濃縮することにより、アルミニウムの溶解を維持しながら硫酸マンガンを析出する工程と、
3)固液分離により、析出した硫酸マンガンを回収する工程と、
を含む硫酸マンガンの製造方法。
【請求項2】
前記浸出後液は、コバルト、ニッケル及びリチウムの少なくとも1種からなる金属群Aと、アルミニウム及びマンガンとを含有しており、前記硫酸酸性水溶液は当該浸出後液を溶媒抽出することによりアルミニウム及びマンガンを同時に溶媒へ抽出して金属群Aを除去し、次いで硫酸で逆抽出することで得られた逆抽出液である請求項1に記載の硫酸マンガンの製造方法。
【請求項3】
前記浸出後液は、コバルト、ニッケル及びリチウムの少なくとも1種からなる金属群Aと、アルミニウム及びマンガンと、更に鉄とを含有しており、前記硫酸酸性水溶液は当該浸出後液から中和沈澱処理によって鉄及びアルミニウムを除去した後に、溶媒抽出することによりマンガン及び除去しきれなかったアルミニウムを同時に溶媒へ抽出して金属群Aを除去し、次いで硫酸で逆抽出することで得られた逆抽出液である請求項1に記載の硫酸マンガンの製造方法。
【請求項4】
前記浸出後液は、コバルト、ニッケル及びリチウムの少なくとも1種からなる金属群Aと、アルミニウム及びマンガンと、更に鉄とを含有しており、前記硫酸酸性水溶液は当該浸出後液から中和沈澱処理によって90%以上の鉄及び50%以下のアルミニウムを除去した後に、溶媒抽出することによりマンガン及び残部のアルミニウムを同時に溶媒へ抽出して金属群Aを除去し、次いで硫酸で逆抽出することで得られた逆抽出液である請求項1に記載の硫酸マンガンの製造方法。
【請求項5】
前記溶媒抽出後の溶媒にはマンガン及びアルミニウムの他に除去しきれなかった金属群Aが含まれており、硫酸マンガン水溶液で当該溶媒を洗浄して金属群Aを更に除去した後に、逆抽出を実施する請求項2又は3に記載の硫酸マンガンの製造方法。
【請求項6】
洗浄に使用する硫酸マンガン水溶液の平衡pHが1.8〜2.0である請求項4に記載の硫酸マンガンの製造方法。
【請求項7】
前記硫酸酸性水溶液中のアルミニウムの濃度が0.5g/L以下であり、マンガンの濃度が50〜130g/Lである請求項1〜5の何れか一項に記載の硫酸マンガンの製造方法。
【請求項8】
前記硫酸酸性水溶液中のアルミニウムの濃度が0.5〜10g/Lであり、マンガンの濃度が50〜130g/Lである請求項1〜5の何れか一項に記載の硫酸マンガンの製造方法。
【請求項9】
前記溶媒抽出において、平衡pH2.6〜3.0で溶媒抽出する請求項1〜7の何れか一項に記載の硫酸マンガンの製造方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2013−112859(P2013−112859A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−260666(P2011−260666)
【出願日】平成23年11月29日(2011.11.29)
【出願人】(502362758)JX日鉱日石金属株式会社 (482)
【Fターム(参考)】