REPROCESSAMENTO QUÍMICO DE BATERIAS DE ÍON-LÍTIO DE APARELHOS CELULARES E SUA AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA
Documento
Informações da Tese
Título
REPROCESSAMENTO QUÍMICO DE BATERIAS DE ÍON-LÍTIO DE APARELHOS CELULARES E SUA AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA
Autor
Rafael Gundim Silva
Resumo
Esta pesquisa descreve uma rota para recuperação de cobalto (Co) e lítio (Li) a partir de baterias de íon-lítio usadas através de lixiviação ácida. Foram utilizados como lixiviantes os seguintes ácidos: sulfúrico, clorídrico, fluorídrico e fórmico. Adicionou-se peróxido de hidrogênio como redutor, com exceção do ácido fórmico, uma vez que ele próprio é um redutor. As experiências foram realizadas a 25-40 oC por 1-3 h. Nas melhores condições experimentais a ordem decrescente de eficiência de lixiviação foi HCl ≈ HF > H2SO4 > HCOOH. Mais de 90% em massa de cobalto e lítio foram lixiviados pelos ácidos inorgânicos. O resíduo insolúvel corresponde principalmente ao carbono presente no cátodo. Co(II) foi extraído com D2EHPA (ácido di-2-etilhexilfosfórico) 16 vol.% diluído em n-heptano em pH ~5 (razão FA/FO 1:1 vol/vol, um estágio, 25 °C). A reextração do Co(II) foi possível utilizando ácido diluído (1-2 mol L-1 HCl ou H2SO4; 4-5 mol L-1 HF ou HCOOH). O lítio foi isolado a partir do rafinado por precipitação como carbonato ou fosfato. Empregou-se a avaliação do ciclo de vida (ACV) utilizando o software SimaPro para identificar entre os quatro ácidos aqueles com o menor impacto ambiental no processamento das baterias de íon-lítio por lixiviação ácida. Os resultados mostraram que os créditos ambientais da recuperação do cobalto e do lítio superam os impactos negativos da lixiviação ácida; o processamento com ácido clorídrico (HCl) foi o de menor impacto ambiental. Pode-se concluir que a ferramenta ACV se mostrou adequada à análise do processamento químico estudado.
Abstract
This research describes a route for recovery of cobalt and lithium from spent lithium-ion batteries through acid leaching. Sulfuric, hydrochloric, hydrofluoric and formic acids were used as leachants. Hydrogen peroxide was added as a reductant, with the exception of formic acid, since it is itself a reductant. Experiments were performed at 25-40 ° C for 1-3 h. Under the best optimum conditions, the leaching efficiency order was HCl ≈ HF > H2SO4 > HCOOH. More than 90 wt.% of cobalt and lithium were leached by inorganic acids. The insoluble matter corresponds mainly to the cathode carbon. Co(II) was extracted with D2EHPA 16 vol.% diluted in n-heptane at pH ~5 (1/1 A/O volume ratio, one stage, 25 °C). The loaded organic was stripped using a dilute leachant (1-2 mol.L-1 HCl or H2SO4; 4-5 mol.L-1 HF or HCOOH). Lithium was isolated from the raffinate by precipitation as carbonate or phosphate. A life cycle assessment (LCA) using the SimaPro software was employed to identify among the four acids those with the least environmental impact in the processing of lithium-ion batteries by acid leaching. The results indicated that the environmental credits of recovery of cobalt and lithium are higher than the impacts of the acid leaching process; leaching with hydrochloric acid (HCl) presented the lowest environmental impact. It can be concluded that the LCA tool was adequate to the analysis of acid leaching process studied.
Ano
2018
Orientadores
Claudio Fernando Mahler | Júlio Carlos Afonso