Obtaining Nickel and Cobalt from Spent NiMH Batteries

• Autorzy: Dvorak P. , Vu H. N.

Warianty tytułu

PL

Odzysk niklu i kobaltu ze zużytych baterii NiMH

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nickel metal hydride (NiMH) batteries represent a great metal value. Their recycling is therefore important not only for environmental, but also for economic reasons. NiMH batteries used in this study were provided by a Czech company, which is responsible for collecting this type of wastes in the Czech Republic. The batteries were processed in a cutting mill. From the resulting material, the fraction <0.5 mm was obtained by sieving. Electrode mass of NiMH batteries was treated hydrometallurgically in order to obtain metal values. A mixture of electrode mass originating from different types of batteries contained 51.0% Ni, 5.9% Co, 1.1% Zn, 0.7% Fe, 2.18% Mn, 9.2% La, 4.6% Ce, 0.7% Pr and 2.3% Nd. Leaching of the electrode mass was performed in 1 and 2 mol/L H2SO4 at liquid-to-solid ratios 10:1 or 20:1 and laboratory temperature as well as at 60 and 80°C. Extractions of 91.5% Ni, 92.6% Co and more than 97.5% rare earth metals (RE) were achieved. More than 99% RE were removed from the leach liquor using hydrolytic precipitation with NaOH up to pH = 1.2. Di-(2-ethylhexyl) phosphoric acid (D2EHPA) in low aromatic solvent was used as the extractant in the solvent extraction process for impurities removal from leach liquors after RE precipitation. Removal of 99.9% Fe, 94.5% Zn and 43.3% Mn was achieved when single-stage extraction was applied. When using two-stage extraction process, the achieved values of removed impurities were as follows: 99.9% Fe, almost 99% Zn and more than 60% Mn. in case of model solution. For leach liquor, the values for Fe and Zn were the same, but only slightly more than 50% Mn was removed. Nickel and Co losses did not exceed in the most cases 5%, in the best cases even less than 0.5%. The result of the proposed process is a solution of Ni and Co containing low level of other impurities. This solution is suitable intermediate for Ni and Co winning.

PL

Niklowo-metalowe akumulatory hybrydowe (skrót ang. NiMH) cechuje wysoka zawartość metalu. Zatem ich utylizacja jest ważna nie tylko ze względów środowiskowych, lecz również ekonomicznych. Akumulatory NiMH użyte w niniejszych badaniach otrzymano od czeskiego przedsiębiorstwa, które odpowiada za odbiór tego typu odpadów na terenie Republiki Czeskiej. Akumulatory rozdrobniono w młynie tnącym. Z uzyskanego w ten sposób materiału, przy pomocy odsiewu, uzyskano cząsteczki wielkości <0.5mm. Masa elektrodowa baterii NiMH została poddana procesom hydrometalurgicznym w celu otrzymania metalu. Mieszanka masy elektrodowej pochodzącej z różnego typu baterii zawierała 51.0% Ni, 5.9% Co, 1.1% Zn, 0.7% Fe, 2.18% Mn, 9.2% La, 4.6% Ce, 0.7% Pr oraz 2.3% Nd. Ługowanie masy elektrodowej zostało przeprowadzone w roztworze H2SO4 w ilości 1 i 2 mole /L, stosunek cieczy do ciała stałego wynosił 10:1 lub 20:1, natomiast temperatura procesu wynosiła odpowiednio 60 oraz 80°C. Uzyskano próbki o zawartości 91.5% Ni, 92.6% Co oraz ponad 97,5% metali ziem rzadkich (ang. skrót REE). Ponad 99% metali ziem rzadkich odseparowano z roztworu ługującego przy użyciu strącania hydrolitycznego za pomocą NaOH przy pH siegającym do 1.2 kwasu di - (2-etyloheksylowego) fosforowego (D2EHPA) w rozpuszczalniku aromatycznym użytym jako ekstrahent w procesie oczyszczania rozpuszczalnika, aby usunąć zanieczyszczenie z roztworów ługujących powstałych po procesie strącania hydrolitycznego metali ziem rzadkich. Po zastosowaniu jednofazowego procesu ekstrakcji udało się usunąć 99,9% Fe, 94,5% Zn oraz 43.3% Mn. Po zastosowaniu dwufazowego procesu ekstrakcji wyniki usunięcia zanieczyszczeń przedstawiały się następująco: 99,9% Fe, blisko 99% Zn oraz ponad 60% Mn w przypadku roztworu modelowego. W przypadku roztworu ługującego wartości dotyczące Fe oraz Zn były takie same, jednakże usunięto tylko trochę powyżej 50% Mn. Ubytki niklu oraz Co w większości przypadków nie przekroczyły 5%, w najlepszym razie nie przekraczając nawet 0,5%. Wynikiem zastosowanego procesu jest roztwór Ni oraz Co o niskiej zawartości zanieczyszczeń. Roztwór ten może służyć do odzysku Ni oraz Co.

Słowa kluczowe

EN

Ni-MH batteries; nickel recovery; cobalt recovery; rare earth metals

PL

akumulatory Ni-MH; odzysk niklu; odzysk kobaltu; metale ziem rzadkich

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 1--6
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dvorak P.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

autor

Vu H. N.

• Department of Metals and Corrosion Engineering, University of Chemistry and Technology, Prague, Technická 5, 166 28 Prague 6, Czech Republic

Bibliografia

• 1. BERTUOL, D. A. et al. 2012. "Recovery of Nickel and Cobalt from Spent NiMH Batteries by Electrowinning." Chemical Engineering & Technology 35(12): 2084–2092.
• 2. INNOCENZI, V., VEGLIO, F. 2012a. "Recovery of rare earths and base metals from spent nickel-metal hydride batteries by sequential sulphuric acid leaching and selective precipitations." Journal of Power Sources 211: 184–191.
• 3. INNOCENZI, V., VEGLIO, F. 2012b. "Separation of manganese, zinc and nickel from leaching solution of nickel-metal hydride spent batteries by solvent extraction." Hydrometallurgy 129–130: 50–58.
• 4. LI, L. et al. 2009. "Recovery of Ni, Co and rare earths from spent Ni-metal hydride batteries and preparation of spherical Ni(OH)2." Hydrometallurgy 100: 41–46.
• 5. NEUMANNOVÁ, Š. 2012. Diplomová práce. Recyklace vypotřebovaných nikl metal hydridových baterií. Praha: VŠCHT.
• 6. WU, F. et al. 2009. "Recovery of valuable metals from anode material of hydrogen-nickel battery." Transaction of Nonferrous Metals society of China 19: 468–473.
• 7. ZHANG, P. et al. 1999. "Recovery of metal values from spent nickel-metal hydride rechargeable batteries." Journal of Power Sources 77: 116–122.