(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄リチウムイオン電池の正極材料を酸浸出してからニッケルとコバルトを含有する溶液を得、ニッケルとコバルトを含有する溶液のｐＨを３.５−４.５に調整し、抽出剤を加えて抽出することで、ニッケルとコバルトを分離させ、コバルトが有機相へ移動し、ニッケルが水相に残り、前記ニッケルとコバルトを含有する溶液のうち、ニッケルの含有量が０.７−１.２ｍｏｌ／Ｌであり、コバルトの含有量が０.０５−０.２５ｍｏｌ／Ｌであるステップを含み、
前記抽出剤が酸性抽出剤Ｐ５０７及びアルカリ性抽出剤Ｎ２３５を含有し、
酸性抽出剤Ｐ５０７とアルカリ性抽出剤Ｎ２３５との体積比が（１−５）：（５−９）であることを特徴とする、溶液からニッケルとコバルトを分離する方法。
【請求項２】
前記ニッケルとコバルトを含有する溶液にはさらに塩素イオンが含まれ、塩素イオンの濃度が２−３.５ｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶液のｐＨを調整する試薬が水酸化ナトリウム及び／又は塩酸であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記抽出剤において、酸性抽出剤Ｐ５０７とアルカリ性抽出剤Ｎ２３５との体積比が（２−４）：（６−８）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
抽出剤にさらに稀釈剤が添加され、前記稀釈剤が灯油又はスルホン化灯油であり、２種類の抽出剤の合計と稀釈剤との体積比が１：（２−４）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
抽出剤と溶液との体積比が（３−５）：１であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
抽出剤を加えて抽出した後、振動してから８−１５ｍｉｎ静置し、有機相と水相を分離させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【相互参照】
【０００１】
本願は、２０１８年１月１０日に出願された、特許発明名称が「溶液からニッケルとコバルトを分離する方法」である中国特許出願第２０１８１００２３４６４２号を引用し、引用により前記出願全体を本願に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は固形廃棄物処理の技術分野に属し、具体的には、ニッケルとコバルトを含有する固形廃棄物の分離方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、ニッケルとコバルトの分離に常用の抽出方法において、主に酸性抽出剤Ｐ２０４、Ｐ５０７が使用され、この種類の抽出剤は弱酸性を示し、当該種類の抽出剤とニッケル・コバルト元素との反応過程は、カチオン交換過程であり、反応過程において、溶液における水素イオンの濃度が高くなり、酸浸出が強くなりやすく、抽出効果に影響を与えてしまう。従って、この種類の酸性抽出剤の使用過程において、通常、水酸化ナトリウムやアンモニア水などのアルカリ性水溶液を使用して酸性抽出剤を鹸化処理し、酸性抽出剤の水酸基における水素イオンがアルカリ性カチオンにより置換され、抽出反応が生じる際に、アルカリ性カチオンが水溶液に逸出するため、水溶液における水素イオンが増えることや、溶液の酸度が強くなることなく、抽出効果に対する影響もない。しかしながら、鹸化剤としてＮaＯＨを採用するコストは高く、かつ鹸化された廃水における塩の含有量が基準値を超えているため、土壌に排出されると、土壌の塩類化の度合が高くなってしまう。また、濃アンモニア水処理を採用すると、コストは比較的に低いが、廃水におけるアンモニア態窒素の含有量が高くなり、排出された後、水域が著しく汚染され、ガバナンスコストが大幅に増加してしまう。
【０００４】
一方、無鹸化抽出分離技術は抽出分離工程における抽出工程でのアンモニア態窒素を含む廃水等の問題を解決し、鹸化工程を切り捨てるものであり、一方では、抽出分離の工程を短縮させ、操作を簡易にすると同時に、アルカリ消費量を減少させ、コストを節約できる；もう一方では、抽出工程においてアンモニア態窒素等を含む廃水の生成を回避し、廃水の排出量を大きく減少させることができる。
【発明の概要】
【０００５】
当分野に存在する不備な点を鑑みて、本発明は、溶液からニッケルとコバルトを分離する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の目的を達成するための技術案は以下の通りである。
【０００７】
廃棄リチウムイオン電池の正極材料を酸浸出してからニッケルとコバルトを含有する溶液を得、ニッケルとコバルトを含有する溶液のｐＨを３.５〜４.５に調整し、抽出剤を加えて抽出することで、ニッケルとコバルトを分離させ、コバルトが有機相へ移動し、ニッケルが水相に残り、そのうち、ニッケルの含有量が０.７−１.２ｍｏｌ／Ｌであり、コバルトの含有量が０.０５−０.２５ｍｏｌ／Ｌであるステップを含み、
前記抽出剤が酸性抽出剤Ｐ５０７とアルカリ性抽出剤Ｎ２３５を含有する、溶液からニッケルとコバルトを分離する方法。
【０００８】
そのうち、前記ニッケルとコバルトを含有する溶液にはさらに塩素イオンが含まれ、塩素イオンの濃度が２−３.５ｍｏｌ／Ｌである。
【０００９】
そのうち、溶液のｐＨを調整する試薬が水酸化ナトリウム及び／又は塩酸である。
【００１０】
そのうち、前記抽出剤において、酸性抽出剤Ｐ５０７とアルカリ性抽出剤Ｎ２３５との体積比が（１〜９）：（９〜１）である。
【００１１】
前記抽出剤において、酸性抽出剤Ｐ５０７とアルカリ性抽出剤Ｎ２３５との体積比が（２〜４）：（６−８）であることが好ましい。
【００１２】
そのうち、抽出剤にはさらに稀釈剤が添加され、前記稀釈剤が灯油又はスルホン化灯油であり、２種類の抽出剤の合計と稀釈剤との体積比が１：（２−４）である。
【００１３】
そのうち、抽出剤と溶液との体積比が（３〜５）：１である。
【００１４】
さらに、抽出剤を加えて抽出した後、振動してから８〜１５ｍｉｎ静置し、有機相と水相を分離させる。
【００１５】
本発明の有益な効果は下記の通りである。
【００１６】
本発明で提出されたニッケルとコバルトを効率的に抽出分離する方法では、非鹸化抽出の方法が採用され、鹸化剤としてＮaＯＨを使用しておらず、鹸化廃水の排出を回避できる。当該方法は、酸性条件下で酸性抽出剤Ｐ５０７とアルカリ性抽出剤Ｎ２３５との相乗作用により、酸浸出液におけるコバルトを有機相へ効率的に抽出分離し、ニッケルとコバルトの分離を達成した。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、具体的な実施例によって、本発明の技術案を説明する。
【００１８】
実施例１：
本実施例で処理される溶液はコバルトとニッケル元素を含有する廃液であり、リチウムイオン電池の正極材料を塩酸で溶解して得られるものである。そのうち、ニッケルの含有量が０.９ｍｏｌ／Ｌであり、コバルトの含有量が０.１５ｍｏｌ／Ｌである。
【００１９】
ニッケルとコバルトを含有する溶液は、協同抽出剤と抽出反応を行い、そのうち、ニッケル・コバルト溶液は水酸化ナトリウムでｐＨを４に調整し、溶液には塩素イオン３ｍｏｌ／Ｌが含まれている。溶液に抽出剤を加え、抽出剤におけるＰ５０７とＮ２３５との体積比が５:５であり、当該両種類の有機抽出剤と稀釈剤である灯油との体積比が１：２であり、抽出剤と水相との体積比が３：１である。振動して抽出した後１０ｍｉｎ静置し、層分けして界面がはっきりとなったら、下層である水相を分離し、コバルトが主に有機相へ移動する。分配比が２.４（コバルトで計算）である。
【００２０】
それぞれ同じ体積の有機試薬Ｐ５０７とＮ２３５を取り、同じ条件下で、ニッケルとコバルトを含有する溶液に対して抽出分離を行う。１０ｍｉｎ静置し、層分けして界面がはっきりとなったら、下層である水相を分離する。分配比がそれぞれ０.４と０.３である。
【００２１】
下の式を採用して協同抽出係数を計算する。
【００２２】
協同抽出係数＝協同抽出剤を使用する場合の分配比／１種の抽出剤を単独で使用する場合の分配比の合計
【００２３】
本実施例の協同抽出係数が３.４２である 。
【００２４】
実施例２
ニッケルとコバルトを含有する溶液は、協同抽出剤と抽出反応を行い、そのうち、ニッケルの含有量が０.９ｍｏｌ／Ｌであり、コバルトの含有量が０.１５ｍｏｌ／Ｌであり、塩素イオンの含有量が３.２ｍｏｌ／Ｌである。水酸化ナトリウムでニッケル・コバルト溶液のｐＨを４に調整する。抽出剤におけるＰ５０７とＮ２３５との体積比は３:７であり、両種類の抽出剤の体積の合計と稀釈剤である灯油との体積比は１:３であり、抽出剤と水相との体積比は４：１である。１０ｍｉｎ静置し、層分けして界面がはっきりとなったら、下層である水相を分離する。分配比が１１.８である。
【００２５】
それぞれ同じ体積の有機試薬Ｐ５０７とＮ２３５を取り、同じ条件下で、ニッケルとコバルトを含有する溶液に対して抽出分離を行う。１０ｍｉｎ静置し、層分けして界面がはっきりっとなったら、下層である水相を分離する。分配比がそれぞれ０.６４と０.４８である。
【００２６】
本実施例の協同抽出係数が１０.５３である。
【００２７】
実施例３
ニッケルとコバルトを含有する溶液は、協同抽出剤と抽出反応を行い、溶液におけるニッケルの含有量が１ｍｏｌ／Ｌであり、コバルトの含有量が０.２ｍｏｌ／Ｌである。水酸化ナトリウムでニッケル・コバルト溶液のｐＨを４に調整し、溶液には３.５ｍｏｌ／Ｌの塩素イオンが含まれている。協同抽出剤におけるＰ５０７とＮ２３５との体積比は２:８であり、有機抽出剤と灯油との体積比は１:４であり、協同抽出剤と水相との体積比は３：１である。１０ｍｉｎ静置し、層分けして界面がはっきりとなったら、下層である水相を分離する。分配比が７.３である。
【００２８】
それぞれ同じ体積の有機試薬Ｐ５０７とＮ２３５を取り、同じ条件下で、ニッケルとコバルトを含有する溶液に対して抽出分離を行う。１０ｍｉｎ静置し、層分けして界面がはっきりとなったら、下層である水相を分離する。分配比がそれぞれ０.７８と０.２７である。
【００２９】
本実施例の協同抽出係数が６.９５である。
【００３０】
当業者は、以上の実施例が単に本発明の好ましい実施形態を説明したものであり、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、本発明の技術案に対する種々の変更と改善が、いずれも本発明の特許請求の範囲に規定される保護範囲に含まれることを知っているべきである。