بهينه سازي پارامترهاي موثر بر فروشويي اسيدي فلزات باارزش از ضايعات باتري هاي ليتيومي

Optimization of Effective Parameters on Acidic Leaching of Valuable Metals from Spent Li-Ion Batteries

باتري هاي مصرف شده ليتيم-يون، حاوي فلزات باارزش (ليتيم، كبالت، منگنز و نيكل) و تركيبات آلي سمي بوده و به همين دليل بازيافت آنها به معناي بازيابي و توليد فلزات باارزش از منابع عظيم ثانويه و همچنين رعايت الزامات زيست محيطي است. در اين مطالعه به منظور انحلال فلزات حاصله از باتري هاي مصرف شده ليتيم–يون از روش هيدرومتالورژي دو مرحلهاي شامل پيش فرآوري و ليچينگ فلزات باارزش استفاده شده است. در مرحله پيش فرآوري به خنثي سازي، خردايش و جداسازي اجزاي مختلف باتري هاي ليتيم–يون پرداخته شد. سپس، فرآيند انحلال فلزات باارزش آنها با استفاده از استيك اسيد (اسيد آلي) و سولفوريك اسيد (اسيد معدني) به عنوان عامل انحلال و هيدروژن پراكسايد به عنوان عامل كاهنده، موردبررسي قرار گرفت. از ديگر معيارهاي موردمطالعه براي بهينه سازي شرايط آزمايش، مي توان به غلظت اسيد، غلظت هيدروژن پراكسايد، نسبت جامد به مايع، مدت زمان و دما اشاره كرد. بازيابي فلزات ليتيم، كبالت، منگنز و نيكل در شرايط بهينه آزمايش و حضور اسيدسولفوريك 2 مولار، دماي 60 درجه سانتي گراد، مدت زمان 80 دقيقه، غلظت 4 درصد حجمي هيدروژن پراكسايد و نسبت جامد به مايع 30 گرم برليتر به ترتيب برابر با %98.40, %99, %97.53 , %96.78حاصل شد.

The spent lithium-ion batteries contain valuable metals (lithium, cobalt, manganese and nickel) and organic compounds that recycle of these batteries, means recovery and production of valuable metals from huge secondary sources as well as environmental requirements. In this paper, hydrometallurgy technique was used in two steps (pretreatment, leaching of valuable metals) to dissolve the metals from spent lithium-ion batteries. In the pretreatment step, neutralized, fragmentation and separation of the various compound of spent lithium-ion batteries were investigated. Then, the dissolution of valuable metals from spent lithium-ion batteries using acetic acid (organic acid) and sulfuric acid (mineral acid) was investigated as the dissolution agent and hydrogen acid as the reducing agent. Other studied parameters are used to optimize the experimental conditions include acid concentration, hydrogen peroxide concentration, solid to liquid ratio, time and temperature. Leaching efficiency of lithium, cobalt, manganese and nickel metals under optimum test conditions in the presence of 2 M sulfuric acid, 60 °C, 80 min, 4% v/v hydrogen peroxide, and solid to liquid ratio of 30 g/L, respectively, %98.40, %99, %97.53 and %96.78 were obtained.