(57)【要約】【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】この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、各粒子に分散する分散処理工程と、分散処理工程で得られたマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む混合物を篩い分け処理して、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を粒径差により分離する粒径差分離処理工程と、を有する。【選択図】図１
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【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、各粒子に分散する分散処理工程と、
分散処理工程で得られたマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む混合物を篩い分け処理して、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を粒径差により分離する粒径差分離処理工程と、
を有する乾電池からのマンガン酸化物回収方法。
【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。
この発明の課題は、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、この発明は、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、各粒子に分散する分散処理工程と、分散処理工程で得られたマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を含む混合物を篩い分け処理して、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子を粒径差により分離する粒径差分離処理工程と、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】
前記分散処理工程は、機械式攪拌法（ミキサー等を用いた方法）、石臼式摩擦粉砕法、衝撃粉砕法（ボールミル等を用いた方法）、超音波分散法、高速噴流で粒子同士を衝突させる剥離分散法（ジェットミル等を用いた方法）、分散剤を使って化学的に分散する方法などにより行うことができる。これらの方法を単独で行ってもよいし、組み合わせて行ってもよい。
この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】
【０００８】
この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】
【０００９】
【図１】この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】乾電池を一次破砕して篩い分けした篩下物を、ＥＰＭＡで面分析した結果を示す図である。
【図３】実施形態の方法の分散処理工程と粒径差分離処理工程を乾式法で行う場合の装置構成を例示する概略図である。
【図４】実施形態の方法の分散処理工程と粒径差分離処理工程を湿式法で行う場合の装置構成を例示する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、この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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。例えば、ほとんどが１００μｍ以下の粒子となるまで粉砕する。これにより、次工程以降で、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子とに分離可能となる。
【００１３】
［分散処理工程］
次に、粉砕処理後の破砕物を分散処理装置にかけて、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、各粒子に分散する。これにより、マンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子とを含む混合物が得られる。
【００１４】
［篩い分け処理（粒径差分離処理）工程］
次に、分散処理工程で得られた混合物を篩にかけて、粒径の違いにより、マンガン酸化物（ＭｎＯ2 など）粒子と亜鉛酸化物（ＺｎＯ）粒子を分離する。マンガン酸化物粒子の粒径は約５０μｍであり、亜鉛酸化物）粒子の粒径は数μｍ〜１０μｍであるため、篩目が３０〜４０μｍの篩を使用する。この篩い分け処理により、亜鉛酸化物粒子が篩下物となり、マンガン酸化物粒子が篩上物に含まれる。
なお、１回の分散処理工程で凝集体が全て各粒子に分散されない場合に備えて、この篩上物を分散処理装置にかけて分散処理工程を行い、再度、篩い分け処理工程を行ってもよいし、この篩上物の分散処理工程と篩い分け処理工程を複数回繰り返してもよい。
【００１５】
［改質処理工程］
篩い分け処理工程が終了して得られ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。
この実施形態の方法によれば、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、化学反応を伴う方法と比較してコストを低く抑えることができる。
この実施形態の方法の分散処理工程と粒径差分離処理工程を乾式法で行う場合は、例えば図３に示す装置構成を採用する。図３の例では、ホッパー１と、ジェットミル２と、乾式振動篩装置３を使用する。
【００１６】
この装置構成では、先ず、粉砕処理後の篩下物６をホッパー１に投入すると、この篩下物が、ホッパー１の下部に配置された吹き出し装置１１により、高圧エアでジェットミル２に導入される。篩下物６は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んでいるため、この凝集体がジェットミル２内でマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子に分散された後に、乾式振動篩装置３に導入される。
【００１７】
そして、乾式振動篩装置３により、粒径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、粒径の大きいマンガン酸化物粒子は篩上物を回収する容器４に入り、粒径の小さい亜鉛酸化物粒子は篩下物を回収する容器５に入る。
この実施形態の方法の分散処理工程と粒径差分離処理工程を湿式法で行う場合は、例えば図４に示す装置構成を採用する。図４の例では、ミキサー２３と、超音波分散装置７と、湿式振動篩装置３０を使用する。
【００１８】
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、超音波発振器７ｂがチャンバー７ａ内の液体に超音波振動を付与する。ミキサー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。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、その先端が湿式振動篩装置３０の液体導入口内に挿入されている。
【００１９】
この装置構成では、先ず、粉砕処理後の篩下物６を水の入ったミキサー２３に投入して撹拌することで、篩下物をスラリー状にする。このスラリーに、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。
次に、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。
【００２０】
次に、このスラリーが湿式振動篩装置３０に導入される。そして、湿式振動篩装置３０により、粒径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、粒径の大きいマンガン酸化物粒子は篩上物を回収する容器４に入り、粒径の小さい亜鉛酸化物粒子は篩下物を回収する容器５に入る。
なお、図３および図４に示す方法で、容器４に入った篩上物を、再度、ホッパー１およびミキサー２３に投入して、分散処理工程と粒径差分離処理工程を複数回繰り返すように構成してもよい。
【００２１】
また、乾式振動篩装置３および湿式振動篩装置３０の振動機構として超音波振動機構を備えたものを使用すると、篩の目詰まり防止や分離精度の向上の点で好ましい。
また、図４に示す湿式法では、超音波分散装置を複数台接続して、超音波振動による凝集体の分散処理を複数回繰り返すように構成してもよい。
図３に示す乾式法では、廃水処理が不要となるため、湿式法で行う場合よりもコストを低く抑えることができる。図４に示す湿式法では、廃水処理は必要になるが、乾式法で行う場合よりもマンガン酸化物粒子と亜鉛酸化物粒子の分離精度が高くなる。
【符号の説明】
【００２２】
１  ホッパー
２  ジェットミル（分散処理装置）
２３  ミキサー
３  乾式振動篩装置（粒径差分離処理装置）
３０  湿式振動篩装置（粒径差分離処理装置）
４  篩上物回収用の容器
５  篩下物回収用の容器
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（分散処理装置）
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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