Tutkija Miamari Aaltonen, Aalto yliopisto

Miamari Aaltonen

Metallifoorumi III, 13.12.2016

Porin yliopistokeskus

Hydrometallurgia akkujen kierrätyksessä

Liiketoimintamahdollisuudet

litiumioniakkumurskeen

liuotuksessa

Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016

Litiumin kierrätys

• Litiumioniakkujen (Li-ioni) kierrätys:

– Kierrätyslaitokset

– Osana metallien tuotantoa

• Litiumista kierrätetään alle 1 %

maailmanlaajuisesti.

• Tulevaisuus: litiumin ja muiden metallien

kierrätys Li-ioniakuista.


Lähteet: UNEP (2011), Recycling Rates of Metals, 2011

2

Litiumioniakkumurskeen liuotus

• Litiumkobolttioksidin (LiCoO₂) liuotus

kirjallisuudessa:

– Epäorgaaniset hapot

– Orgaaniset hapot

– Pelkistävä liuotus:

• Pelkistävä aine, esim. vetyperoksidi (H₂O₂), edistää koboltin

(Co(III)) pelkistymistä helpommin liukenevaan muotoon (Co

(II)). Lähteet: Lithium Process Chemistry, 2016


3

Litiumioniakkumurskeen liuotus

Liuotuskokeet

Liuotus

suolahapolla

(HCl, 4 mol/l (M))

Kartoittavat

liuotukset eri

hapoilla


4

Kartoittavat liuotuskokeet

• 3 uutta liuotuskoetta

• Murske:

– Tärkeimpinä Li, Co, Ni

– Myös mm. Cu, Al, Mn

• Hapot:

– 2 M sitruunahappo (C₆H₈O₇)

– 1 M oksaalihappo (C₂H₂O₄)

– 2 M rikkihappo (H₂SO₄)

– 4 M suolahappo (HCl)

– 1 M typpihappo (HNO₃)

• Näytteenotto:

– Kokeen lopussa

– pH- ja redox-arvot


5


Liuotuskoe 1 Liuotuskoe 2 Liuotuskoe 3

Lämpötila 25 °C 50 °C 25 °C

Liuotusaika 1 vrk 1 vrk 1 vrk

Kiintoaine-

pitoisuudet 5 % 5 % 5 %

Pelkistysaine - - H₂O₂, 1 vol-%


6



7



8



9


Näytteet

Happo Liuotuskoe 1 Liuotuskoe 2 Liuotuskoe 3

2 M sitruuna-

1 M oksaali-

2 M rikki-

4 M suola-

1 M typpi-


10


• Tulosten perusteella:

– Lämpötilan nosto parantaa koboltin ja nikkelin

saantoja.

– H₂O₂-lisäys parantaa:

• Litiumin saantoja kaikissa happoliuoksissa

• Koboltin ja nikkelin saantoja epäorgaanisissa

happoliuoksissa

Miamari Aaltonen Metallifoorumi II 20.9.2016

11

Jatkosuunnitelmat

• Kartoittavat liuotuskokeet:

– Toistokokeet

– Lyhyempi liuotusaika?

– Alhaisempi happokonsentraatio?

– Eri H₂O₂-pitoisuus?

• Lisätutkimuksia oksaalihapolla?


12


• Metallien hydrometallurginen talteenotto Li-

ioniakkumurskeesta Suomessa:

– Litiumia ja kobolttia mahdollista liuottaa alhaisessa

lämpötilassa.

– Alustavia tuloksia litiumin ja alumiinin selektiivisestä

liuotuksesta oksaalihapolla.

– Jatkotutkimuksia talteenotosta tarvitaan.


13


• Esimerkki mahdollisesta liuotusprosessista:


14

1. liuotus

(oksaalihappo)

2. liuotus

Li-ionimurske

Liuos

(Li, Al)

Liuosjäännös

(mm. Co, Cu,

Ni, Mn)

Talteenotto

Kiitos!

[email protected]

Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Materiaalitekniikan laitos

Presentations & Public Speaking

Tutkija Miamari Aaltonen, Aalto yliopisto