Υδρομεταλλουργική κατεργασία μπαταριών λιθίου αυτοκινήτων για την ανάκτηση των περιεχομένων μετάλλων

Κελαδίτης-Δέδες, Ευάγγελος; Keladitis-Dedes, Evangelos

dc.contributor.author	Κελαδίτης-Δέδες, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Keladitis-Dedes, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2022-02-25T08:35:17Z
dc.date.available	2022-02-25T08:35:17Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54838
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22536
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	λίθιο	el
dc.subject	Θειικό οξύ	el
dc.subject	Μπαταρίες	el
dc.subject	Ανακύκλωση	el
dc.subject	Εκχύλιση	el
dc.subject	Lithium	en
dc.subject	Extraction	en
dc.subject	Recycling	en
dc.subject	Batteries	en
dc.subject	Hydrometallurgy	en
dc.title	Υδρομεταλλουργική κατεργασία μπαταριών λιθίου αυτοκινήτων για την ανάκτηση των περιεχομένων μετάλλων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μπαταρίες	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-22
heal.abstract	Στη παρούσα διπλωματική εργασία διερευνήθηκε η ανακύκλωση μπαταριών ιόντων λιθίου-σιδήρου-φωσφόρου (LiFePO4), μπαταριών ηλεκτρικών και υβριδικών αυτοκινήτων με υδρομεταλλουργικές μεθόδους. Ο σκοπός ήταν η μέγιστη ανάκτηση μετάλλων όπως το Λίθιο (Li), το αλουμίνιο (Al), ο χαλκός (Cu) και ο σίδηρος (Fe). Πιο συγκεκριμένα, στη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν δείγματα μπαταριών της εταιρείας BEEV. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η αποσυναρμολόγηση των μπαταριών και έπειτα η μηχανική προπαρασκευή με σκοπό την μείωση του μεγέθους τους. Στη συνέχεια, έγινε η χημική ανάλυση του αρχικού δείγματος με τη μέθοδο φθορισμού ακτίνων Χ (XRF). Επιπροσθέτως, πραγματοποιήθηκαν διαλυτοποιήσεις του αρχικού δείγματος με υδροχλωρικό οξύ και τα υγρά δείγματα που προέκυψαν μετρήθηκαν με AAS-Flame και ICP-OES. Για τον προσδιορισμό των κύριων και δευτερευόντων ορυκτών φάσεων που περιέχονται στο δείγμα μπαταριών πραγματοποιήθηκε ανάλυση με περιθλασιμετρία ακτίνων-Χ (XRD). Επίσης για στοιχειακή μικροανάλυση χρησιμοποιήθηκε το σύστημα αναλυτικού ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης εξοπλισμένο με φασματόμετρο ακτίνων Χ διασπαρμένης ενέργειας ( SEM/EDS). Η υδρομεταλλουργική μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την κατεργασία των μπαταριών είναι η εκχύλιση. Για τις δοκιμές εκχύλισης, επιλέχθηκε ως οξειδωτικό μέσο το θειικό οξύ (H2SO4) σε συνδυασμό με τη χρήση υπεροξειδίου του υδρογόνου (H2O2). Συνολικά έγιναν έξι εκχυλίσεις μεταβάλλοντας τις συγκεντρώσεις του θειικού οξέος και του υπεροξειδίου του υδρογόνου και διατηρώντας σταθερές τις υπόλοιπες παραμέτρους όπως τη θερμοκρασία,το χρόνο και την πυκνότητα πολφού. Η πρώτη σειρά πειραμάτων ήταν τέσσερις εκχυλίσεις, στις οποίες η συγκέντρωση του υπεροξειδίου παρέμενε σταθερή στα 0,25Μ, ενώ η συγκέντρωση του θειικού οξέος πήρε τις τιμές 0.1,0.25,0.5 και 1Μ. Στη δεύτερη πειραματική διαδικασία, έγιναν δύο εκχυλίσεις με τη συγκέντρωση υπεροξειδίου να διπλασιάζεται στα 0,5Μ και να έχει αυτή την τιμή και για τις δύο εκχυλίσεις. Το θειικό οξύ πήρε τιμές συγκέντρωσης 0,25Μ και 0,5Μ. Η θερμοκρασία, ο χρόνος και η πυκνότητα πολφού ήταν σταθερές παράμετροι και για τις έξι εκχυλίσεις με συνθήκες 60οC, 120min και 10% αντιστοίχως για το καθένα. Ως αποτέλεσμα των δοκιμών πραγματοποιήθηκε εξαγωγή 100% Li για συγκεντρώσεις θειικού οξέος μεγαλύτερες ή ίσες του 0,5 Μ. Όταν η συγκέντρωση του H2SO4 ήταν μικρότερη από 0,5 M για σταθερή συγκέντρωση H2O2 0,25 M, η εξαγωγή του Li ήταν μικρότερη και κυμαίνονταν σε τιμές περίπου 40-60%, για συγκέντρωση οξέος 0,25 Μ και ακόμα μικρότερη, περίπου 20-40% για πολύ μικρότερες συγκεντρώσεις 0,10 Μ. Η προσθήκη μεγαλύτερης (διπλάσιας) ποσότητας υπεροξειδίου του υδρογόνου οδηγεί σε μικρότερα ποσοστά εξαγωγής Li γεγονός που αποδίδεται στην μεγαλύτερη τιμή του τελικού pH του κυοφορούντος διαλύματος. Το ίδιο ισχύει και για το Fe, γεγονός που αποδίδεται κυρίως στο μεγαλύτερο βαθμό οξείδωσης του στην τρισθενή του μορφή από το περιεχόμενο σε μεγαλύτερη ποσότητα υπεροξείδιο του υδρογόνου.	el
heal.abstract	In the present diploma thesis, the recycling of lithium-iron-phosphorus (LiFePO4) batteries, batteries of electric and hybrid cars with hydrometallurgical methods was investigated. The aim was to recover metals such as Li, aluminium (Al), copper (Cu) and iron (Fe). More specifically, the study used samples of batteries of the company BEEV. Initially, the disassembly of the batteries was carried out and then the mechanical preparation in order to reduce their size. The chemical analysis of the original sample was then performed using the X-ray fluorescence method (XRF). In addition, solubilizations of the original sample with hydrochloric acid were carried out and the resulting liquid samples were measured with AAS-Flame and ICP-OES. To determine the main and secondary mineral phases contained in the battery sample, an X-ray perithalasic (XRD) analysis was performed. Also for elemental microanalysis, the contract was used for elemental microanalysis. In addition, for elemental microanalysis, the analytical electron Scanning Microscope system equipped with an X-ray spectrometer of dispersed energy (SEM/EDS) was used. The hydrometallurgical method used for the processing of the batteries is extraction. For the extraction tests, sulphuric acid (H2SO4) in combination with the use of hydrogen peroxide (H2O2) was selected as the oxidizing agent. A total of six extractions were made, altering the concentrations of sulfuric acid and hydrogen peroxide and keeping the rest of the parameters such as temperature, time and pulp density constant. The first series of experiments were four extractions, in which the concentration of peroxide remained stable at 0.25M, while the concentration of sulfuric acid took the values of 0.1,0.25,0.5 and 1M. In the second experimental procedure, two extractions were made with the peroxide concentration doubling to 0.5M and having this value for both extracts . Sulfuric acid took concentration values of 0.25M and 0.5M. Temperature, time and pulp density were constant parameters for all six extractions with conditions of 60οC, 120min and 10% respectively for each. As a result of the tests, 100% Li was extracted for sulphuric acid concentrations greater than or equal to 0,5 M. When the concentration of H2SO4 was less than 0,5 M for a constant concentration of H2O2 of 0,25 M, the extraction of Li was less and ranged from approximately 40 to 60%, for an acid concentration of 0,25 M and even lower, about 20-40% for much lower concentrations of 0,10 M. The addition of a greater (twice) amount of hydrogen peroxide leads to lower li extraction rates which is attributed to the higher value of the final pH of the unborn solution. The same applies to Fe, which is mainly attributed to its greater degree of oxidation in its trivalent form than the content of a greater amount of hydrogen peroxide.	en
heal.advisorName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Πάνιας, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ουσταδάκης, Πασχάλης	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	87 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false