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Dissertação

{pt_PT=Metal Recovery from Spent Li-ion Batteries by Hydrometallurgy} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O mercado de baterias, dada a atual transição energética, encontra-se em estado de rápido crescimento. Consequentemente, prevê-se, num futuro próximo, um exponencial aumento no número de baterias em fim de vida. Tendo em consideração os problemas ambientais decorrentes do fim de vida e da criticalidade dos recursos presentes nas mesmas, a reciclagem dos metais valiosos de baterias usadas é de extrema importância. Neste estudo, os processos de separação do pó da folha de elétrodo e lixiviação foram estudados com o objetivo de sugerir um processo que possa ser implementado industrialmente. Dois métodos de separação foram testados: calcinação e dissolução por solvente com NMP. Conclui-se que a calcinação a 400oC durante 5 horas será a opção mais eficiente, com 100% de desagregação. Tendo sido igualmente estudado o efeito da calcinação no rendimento de lixiviação, este corroborou o resultado anterior. Analisou-se, ainda, o impacto da presença de redutor no comportamento de lixiviação, introduzindo, assim, a possibilidade de utilização de folhas de elétrodo como potenciais redutores, definindo Na2S2O5 como o redutor mais eficiente. As condições ótimas de lixiviação foram conseguidas com 3 M de H2SO4 como agente de lixiviação, 0,25 M de Na2S2O5 como agente redutor, um rácio Liquido/Sólido de 5 L/kg, temperatura de 80oC, durante 30 minutos. Para os parâmetros mencionados acima, a recuperação geral na solução de lixiviação para Li, Ni, Mn, Co, Cu e Al foi de aproximadamente 95%, 100%, 100%, 98%, 100% e 73%, respetivamente. Adicionalmente, foi feita uma introdução ao processo de separação de metais., en=The conversion to electric vehicles combined with the increase in demand for storage solutions for renewable energies is contributing to the rapid growth of the battery market and, consequently, the increase in end-of-life batteries in the near future. Bearing in mind the environmental problems after end-of-use and the criticality of resources, the recycling of metals from spent batteries is of the utmost importance. Herein, the processes of foil and powder separation and leaching are researched with the aim of suggesting a process that can be implemented industrially. Two foil and powder separation methods were tested: calcination and solvent dissolution with NMP, which led to the conclusion that calcination at 400oC for 5 hours was the most efficient option, with 100% disaggregation. Subsequently, the effect of calcination on the leaching yield was also studied, supporting the previous result. Prior to the factorial design experiments, a study on the impact of the presence of reducer on the leaching behaviour was also conducted, introducing the possibility of electrode foils as potential reducing agents, and setting Na2S2O5 as the leading reducer. The optimal leaching conditions were found to be 3 M of H2SO4 as leaching agent, 0.25 M of Na2S2O5 as reducing agent, a liquid/solid ratio of 5 L/kg, temperature of 80oC, for 30 minutes. For the aforementioned parameters, the overall recovery in the leaching solution for Li, Ni, Mn, Co, Cu, and Al was 95.03%, 99.55%, 99.99%, 97.60%, 100%, and 72.47%, respectively. Additionally, an introduction to the metal separation process was also made.}
Keywords: {pt=Bateria de iões de lítio, Hidrometalurgia, Lixiviação com Ácido Inorgânico, Na2S2O5, Separação, Extração., en=Lithium-ion Battery, Hydrometallurgy, Inorganic Acid Leaching, Na2S2O5, Separation, Extraction.}

Discussão: novembro 24, 2021, 15:0