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보고서 상세정보

폐전지로부터 유가금속 회수 및 소재화 기술개발
Development of Technology for Reclaiming Valuable Metals from Used Batteries and Their Utilization

  • 사업명

    21C프론티어연구개발사업

  • 과제명

    1차, 2차 폐전지로부터 유가금속회수 및 소재화 기술개발

  • 주관연구기관

    한국지질자원연구원
    Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources

  • 연구책임자

    손정수

  • 참여연구자

    박경호   이철경   신선명   배광현   양동효   전호석   임영웅   김성돈   손용운   박진태   남철우   ...  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2003-07

  • 과제시작년도

    2003

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000012597

  • 과제고유번호

    1350010668

  • 키워드

    폐전지.산화은전지.망간전지.재활용.리튬이온전지.유가금속.Spent battery.silver oxide battery.zinc-carbon battery.lithium ion battery.recycling.valuable metal.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    In this research, the ulitmate goals are to develop the commercialized technology of recycling process on spent silver-oxide batt...

    In this research, the ulitmate goals are to develop the commercialized technology of recycling process on spent silver-oxide batteries, lithium ion battery, zinc-carbon and alkaline battery which are composed of the physical and chemical process for extracting and separating valuable metals from spent batteries. The contents and scope of this project are ① demonstration of commercializing recycling process on the spent silver oxide battery ② developing recycling technology with the physical and chemical process on the spent zinc-carbon and alkaline battery ③ developing the recycling process for recovering valuable metals from lithium ion battery ④ the recovery of silver from silver/zinc batteries using ammonia based lixiviants ⑤ recovery of cobalt and lithium by electrolysis ⑥ the studies on simultaneous separation and renovation of cathode material from spent LIB cathodic scrap.


    연간 만오천통이상 사용되고 버려지는 폐전지의 재활용을 위하여 폐산화은전지,폐망간전지 및 폐리튬이온전지로부터 유가금속을 자원화하는 연구를 수행하였다. 폐산화은전지내 수은의 분리, 회수는 일일 1톤 처리용량의 회전식 반응로 시작품을 제...

    연간 만오천통이상 사용되고 버려지는 폐전지의 재활용을 위하여 폐산화은전지,폐망간전지 및 폐리튬이온전지로부터 유가금속을 자원화하는 연구를 수행하였다. 폐산화은전지내 수은의 분리, 회수는 일일 1톤 처리용량의 회전식 반응로 시작품을 제작하여 400 - 700 ℃에서 실험을 하였 으며 이때 싸이클론, 수은 응집기, 배가스 세정장치의 온도 및 수은의 이동을 점검하였다. 배가스 중의 수은농도는 수은측정 키트를 사용하였고 작업장 내 수은농도는 연속식 수은가스 측정 장비를 사용하였으며 잔사내 수은잔류량은 약 3.4 ppm으로 폐산화은전지내 수은의 99.9 % 이 상이 폐전지로부터 분리되었다. 폐산화은전지 증류잔사로부터 은의 회수는 일회 80 kg 처리용량의 침출조에서 폐산화은전지 시료 40 kg을 질산 2몰용액 400리터에서 60 ℃, 4시간 반응시켜 은을 침출하였으며 염화은으로 침전, 분리시킨 뒤 포도당을 환원제로 사용하여 은 분말을 회수하였다. 잔사의 재침출공정을 포함하여 은의 회수율은 99 % 이상이었으며 반응탱크 용량800리터의 침출장치와 용매 공급조, 침출액 저장조, 염화은 반응조, 은 환원조로 구성된 침출시스템을 참여업체에 설치하여 시운전을 행하였다.
    폐망간전지의 물리적 처리는 형상선별, 중량선별, 파쇄, 자력선별 등으로 성분별 분리를 수행하였고 ,분쇄산물의 황산침출시 2몰 $H_{2}$$SO_{4}$, 고액농도 50 g/리터, 60 ℃에서 1시간 반응의 조건에서 과산화수소 10 ml를 환원제로 사용한 결과 아연과 망간의 침출율이 93.3 %, 82.2 %를나타내었다. 침출용액에서 아연과 망간의 회수는 전해채취법을 사용하였으며 석출된 금속은XRD를 사용하여 확인하였다.
    폐리튬이온전지 자원화 연구에서는 물리적 선별에 의해 단위전지를 분리하고 열처리에 의해 금속리튬의 폭발성을 제거하였으며 분말상의 전극물질을 선별하는 기계적 처리공정을 개발하여 코발트 등의 유가금속을 60% 이상 농축시켰으며 분쇄산물의 침출은 환원제를 사용한 황산침출(100g/L, 2M $H_{2}$$SO_{4}$,15vol% $H_{2}$$O_{2}$)을 적용하였으며, 이때 코발트 및 리튬의 침출율은 99%를달성하였다. 침출액으로부터 코발트 회수는 전해법과 LiOH 중화침전을 제안하였으며, 침전법으로 수산화코발트를 회수하였고 리튬이 남아있는 용액은 $Na_{2}$$CO_{3}$용액을 첨가하여 Li을 침전 여과 수세한 뒤 $Li_{2}$$Co_{3}$로 회수하였다


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 보고서 초록 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...11
    6. CONTENTS ...19
    7. 목차 ...21
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...23
    9. 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ...23
    10. 2. 연구...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 보고서 초록 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...11
    6. CONTENTS ...19
    7. 목차 ...21
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...23
    9. 1. 연구개발의 목적 및 필요성 ...23
    10. 2. 연구개발의 범위 ...26
    11. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...27
    12. 1. 국내 폐전지 재활용 현황 ...27
    13. 2. 국외 폐전지 재활용 현황 ...30
    14. 3. 국내 폐전지 재활용 기술현황 ...33
    15. 4. 국외 폐전지 재활용 기술현황 ...36
    16. 5. 국내외 주요 연구그룹 ...45
    17. 6. 국내 연구의 발전방향 및 제언 ...47
    18. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...48
    19. 1. 이론적 배경 ...48
    20. 2. 폐전지의 발생현황 및 특성 ...65
    21. 3. 폐산화은전지로부터 유가금속 회수 ...69
    22. 4. 폐망간전지 및 알칼리망간전지의 자원화 ...105
    23. 5. 폐리튬이온전지 자원화 연구 ...152
    24. 제4장 연구개발목표의 달성도 및 대외기여도 ...209
    25. 1. 연구개발목표의 달성도 ...209
    26. 2. 관련분야 기술발전에의 기여도 ...209
    27. 3. 정성적 실적 ...209
    28. 4. 정량적 실적 ...210
    29. 5. 기술실시계약 및 기술료 납부 실적 ...210
    30. 6. 실용화 실적 ...210
    31. 7. 기타 실적 ...210
    32. 8. 기대하지 않은 연구실적 ...210
    33. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...211
    34. 1. 추가연구의 필요성 ...211
    35. 2. 향후 연구개발 목표 ...212
    36. 3. 향후주요 연구내용/분야 ...212
    37. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...213
    38. 제7장 참고문헌 ...215
    39. 부록. 특정연구개발사업 연구결과활용계획서 ...219
    40. 기술요약서...229
    41. 부록-2 위탁최종보고서 표지...234
    42. 제출문...235
    43. 초록...236
    44. 목차...238
    45. 그림목차...239
    46. 표목차...241
    47. 제1장 서론...242
    48. 제2장 실험...247
    49. 1. 용액의 준비...247
    50. 2. 회전원판전극 실험(RDE : Rotating Disk Electrode)...247
    51. 3. 사이클론 실험...248
    52. 4. 회수물의 분석 : ICP, AA, XRD, SEM...249
    53. 5. 전극표면 pH의 측정...250
    54. 6. 리튬코발트옥사이드의 합성 및 특성평가:열처리 및 충방전실험...250
    55. 제3장 실험결과 및 고찰 ...252
    56. 1. 금속코발트 회수 실험...252
    57. 2. 분말회수실험...268
    58. 제4장 결론...286
    59. 1. 금속코발트 회수 실험...286
    60. 2. Nitrate를 첨가하여 분말로 회수...286
    61. 3. 전극물질의 합성 및 충방전 특성...287
    62. 참고문헌...288
    63. 연구성과...289
    64. 초록...290
    65. 목차...291
    66. 제1장 연구개발과제의 개요...292
    67. 1. 과제구성...292
    68. 2, 연구개발 배경 및 필요성...292
    69. 3. 연구개발 목표...292
    70. 4. 연구평가의 착안점 및 척도...293
    71. 5. 연구개발 추진체계...294
    72. 제2장 국내외 기술개발 현황...295
    73. 1. 국내.외 관련분야 기술개발현황...295
    74. 2. 본 과제를 통한 연구결과의 차별성...295
    75. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...296
    76. 1. 연구범위 및 연구수행 방법...296
    77. 2. 연구수행 내용 및 결과...296
    78. 3. 개발공정 물질수지 흐름도...305
    79. 4. 경제성 분석...306
    80. 제4장 연구개발목표달성도 및 대외기여도...307
    81. 1. 연구개발목표의 달성도...307
    82. 2. 관련분야 기술발전에의 기여도...307
    83. 제5장 연구개발결과의 활용계획...308
    84. 제6장 기대성과...309
    85. 1. 기술적 측면...309
    86. 2. 경제.산업적 측면...309
    87. 제7장 참고문헌...310
    88. Final Report 표지...311
    89. Executive Summary...312
    90. 1. Introduction...315
    91. 2. Electrochemical Studie...318
    92. 3. Electro-recovering of Ag...324
    93. 4. Conclusions...328
    94. 5. References...329
  • 참고문헌

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