Leaching of zinc and manganese from used up zinc-carbon batteries using aqueous sulfuric acid solutions

• Autorzy: Gęga J. , Walkowiak W.

Warianty tytułu

PL

Ługowanie cynku i manganu z zużytych baterii cynkowo-węglowych z użyciem roztworów kwasu siarkowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Zinc-carbon and alkaline zinc-manganese dioxide batteries are widely used for powering small appliances as they have favorable electrical properties/price ratio. Due to a large amount of these batteries sold every year they are a considerable secondary source of zinc and manganese. A hydrometallurgical method of recovering those metals seems to be attractive. In this paper leaching tests have been presented to evaluate the leaching behavior of Zn and Mn and their compounds of interests under different conditions such as solid/liquid ratio (weight of sample/leaching solution volume), sulfuric acid concentrations, temperature and time of leaching. The acid concentration was investigated in the range of 0.2 to 5.0 M and the leaching time was from 30 minutes to 5 hours. The tests were carried out in temperature range of 20 - 80oC. It was shown that the leaching recovery of zinc and manganese increases with increasing sulfuric acid concentration up to 2.0 M and zinc is dissolved under these conditions, whereas only around 50% of manganese is recovered. It was found that the rate of zinc leaching is higher than that of manganese and the rate of both reactions is increasing with temperature as well as with a decrease of the solid/liquid ratio.

PL

Elektrochemiczne ogniwa cynkowo-węglowe oraz alkaliczne cynkowo-manganowe są obecnie najczęściej stosowanymi źródłami zasilania małogabarytowych urządzeń elektrycznych powszechnego użytku przede wszystkim z powodu korzystnego stosunku ceny do parametrów elektrycznych. Biorąc pod uwagę dużą ilość sprzedawanych corocznie ogniw tego rodzaju i stosunkowo krótki okres ich użytkowania mogą stanowić one znaczące wtórne źródło cynku i manganu oraz ich związków. W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki ługowania zużytych ogniw Zn-MnO2 za pomocą roztworów kwasu siarkowego(VI). Badano wpływ na efektywność ługowania takich parametrów, jak: stężenie kwasu, temperatura, czas prowadzenia procesu oraz stosunek fazy stałej do ciekłej (masa próbki poddawanej ługowaniu do objętości roztworu ługującego). Stężenie kwasu siarkowego(VI) zmieniano w zakresie od 0,2 do 5,0 M, a ługowanie prowadzono w czasie od 30 minut do 5 godzin. Temperatura procesu była zmieniana w zakresie od 20 do 80oC. Stwierdzono, że stopień wyługowania cynku i manganu wzrasta ze wzrostem stężenia kwasu do wartości 2,0 M. W tych warunkach uzyskano całkowite wyługowanie cynku przy jednoczesnym ok. 50% wyługowaniu manganu. Szybkość ługowania cynku była większa od szybkości ługowania manganu a w obydwu przypadkach wzrost temperatury oraz zwiększanie stosunku fazy stałej do ciekłej powodowały zwiększenie szybkości ługowania.

Słowa kluczowe

EN

used up batteries; zinc; manganese; leaching; sulfuric acid

PL

zużyte baterie; cynk; mangan; ługowanie; kwas siarkowy(VI)

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Physicochemical Problems of Mineral Processing
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 46
• Strony: 155--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Gęga J.

autor

Walkowiak W.

• Czestochowa University of Technology, Department of Chemistry, J.H. Dabrowskiego 69, 42-201 Czestochowa, Poland,,

Bibliografia

• 1. Atlas of Eh-pH diagrams. Intercomparison of thermodynamic databases. Geological Survey of Japan Open File Report No.419. National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, May 2005, available via www.gsj.jp/GDB/openfile/files/no0419/ openfile419e.pdf
• 2. BARTOLOZZI, M., BRACCINI, G., BONVINI, S., MARCONI, P.F., 1995. Hydrometallurgical recovery process for nickel-cadmium spent batteries. Journal of Power Sources 55, 247-250.
• 3. BERNARDES, A.M., ESPINOSA, D.C.R., TENÓRIO, J.A.S., 2004. Recycling of batteries: a review of current processes and technologies. Journal of Power Sources 130, 291-298.
• 4. ESPINOSA, D.C.R., BERNARDES, A.M., TENÓRIO, J.A.S., 2004. An overview on the current processes for the recycling of batteries. Journal of Power Sources 135, 311-319.
• 5. FRÖHLICH, S., SEWING, D., 1995. The BATENUS process for recycling mixed battery waste. Journal of Power Sources 57, 27-30.
• 6. KOSARGA, E., WALKOWIAK, W., GEGA, J., 2006. Hydrometalurgiczne metody wydzielania metali ze zużytych baterii i akumulatorów. Przemysł Chemiczny 85, 249-253.
• 7. LINDEN, D., REDDY, T.B., 2001. Handbook of Batteries McGrow-Hill, New York, NY, USA.
• 8. MARTIN, D., GARCIA, M.A., DIAZ, G., FALGUERAS, J., 2001. A new zinc solvent extraction application: Spent domestic batteries treatment plant. In: Cox, M., Hidalgo, M., Valiente, M. (Eds.), International Solvent Extraction Conference (ISEC'99). Society of Chemical Industry (SCI), Barcelona, Spain, pp. 201-206.
• 9. SALGADO, A.L., VELOSO, A.M.O., PEREIRA, D.D., GONTIJO, G.S., SALUM, A., MANSUR, M.B., 2003. Recovery of zinc and manganese from spent alkaline batteries by liquid–liquid extraction with Cyanex 272. Journal of Power Sources 115, 367-373.