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8 Conclusioni
Il presente lavoro di tesi si prefiggeva lo studio di un processo per il recupero di metalli, con particolare attenzione al litio, da batterie esauste agli ioni di litio.
E’ stato scelto un processo di tipo idrometallurgico e per ogni passaggio sono state valutate ed ottimizzate le migliori condizioni operative per massimizzare il recupero dei metalli. Come materiali di partenza sono state utilizzate batterie di cellulari e notebook, che le analisi hanno mostrato contenere gli stessi metalli ma in concentrazioni diverse. I risultati ottenuti sono stati molto positivi in quanto, come precedentemente mostrato, è possibile con questo processo recuperare circa il 40% del litio contenuto nella batteria come carbonato e circa l’85% del cobalto come ossalato. Carbonato di litio e ossalato di cobalto sono i materiali di partenza utilizzati per la produzione di nuovo materiale catodico. Per cercare di migliorare ulteriormente l’efficienza di recupero del litio è suggeribile concentrarsi sull’ultimo stadio di separazione, cercando eventualmente strade di ottimizzazione della precipitazione e cristallizzazione del carbonato di litio.
Come valore aggiunto è da notare che con tale processo si riesce a recuperare circa il 90% del rame e dell’alluminio presenti all’interno della batteria rispettivamente come ossalato e come idrossido.
Lo smaltimento di batterie agli ioni di litio con un processo di tipo idrometallurgico consente dunque, come era stato premesso, di ottenere notevoli vantaggi sia dal punto di vista economico che da quello ambientale, in questo modo, infatti, si possono recuperare materiali metallici che in caso contrario dovrebbero essere smaltiti.
I passaggi di questo processo e le principali condizioni operative sono riassunte nel seguente diagramma.
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Metto la batteria in soluzione satura di NaCl Smantellamento meccanico Leaching H2SO4 3M+ H2O2 10%wt T=65 °C, t=3h, pH=1 Concentrazioni in mmoli/l Precipitazione con (NH4)2C2O4∙H2O T=70°C, pH=1
Estrazione selettiva del Rame con ACORGA M5640
Rapp A/O=1, pH=1, Tamb, 1 stadio
Estrazione selettiva del Cobalto con CYANEX 272
Rapp A/O=1, pH=5.5, Tamb, 1 stadio
Separazione dell’alluminio tramite aggiunta di NaOH T amb, pH=9.5
Concentrazione della soluzione (dimezzamento del volume) e precipitazione con Na2CO3 T=90°C, pH=10.5 Batteria Li-ion 0 V Mat. Catodico Mat.Anodico Supporti Mat. plastico Mat. cartaceo Al 71 Co 184 Cu 58 Li 174 Residuo solido Separatori Grafite Al 64 Co 26 Cu 1 Li 154 CuC2O4 (Separazione 98% del Cu) CoC2O4 (Separazione 87% del Co) Al 57 Co 26 Cu 0 Li 134 Da rigenerazione del solvente ottengo CuSO4 Al 57 Co 5 Cu 0 Li 134 Da rigenerazione del solvente ottengo CoSO4 Al 2 Co 4 Cu 0 Li 132 Ottengo circa il 40% del Li iniziale come Li2CO3 Al 2 Co 3 Cu 0 Li 128 Al(OH)3 (Separazione 98% del Cu) Batteria Li-ion 3.7 V
< Bibliografia 85
9 Bibliografia
1. Le batterie. www.tredcarpi.it. [Online] www.tredcarpi.it/game/schede/scheda_08.pdf .
2. Accumulatore agli ioni di litio. Wikipedia. [Online]
http://it.wikipedia.org/wiki/Accumulatore_agli_ioni_di_litio. 3. McGraw-Hill. Handbook of batteries. s.l. : Linden-Reddy, 1995.
4. Xu. Nonacqueos Liquid Electrolytes for Lithium-Based Rechargeable Batteries. Chem.
Rev. 2004, 104.
5. Accumulatori Litio polimero. Wikipedia. [Online]
http://it.wikipedia.org/wiki/Accumulatore_litio-polimero.
6. Castilo, Ansart, Laberty-Robert, Portal. Advances in the recovering of spent lithium battery compounds. Journal of Power Sources. 2002, 112.
7. Nan, Han, Zuo. Recovery of metal values from spent lithium-ion batteries with chemical. Journal of Power Sources. 2005, 152.
8. Lain. Recycling of lithium ion cells and batteries. Journal of Power Sources. 2001, 97-98. 9. Dorella, Mansur. A study of the separation of cobalt from spent Li-ion battery residues.
Journal of Power Sources. 2007, 170.
10. Zhang, Yokoyama, Itabashi, Suzuky, Inoue. Hydrometallurgical process for recovery of metal. Elsevier-Hydrometallurgy. 1997, 47.
11. Castellani, Ranieri, Tognotti. Recupero di metalli dalle batterie esauste a ioni di litio. 2008. 12. Cozzi, Protti, Ruaro. Analisi chimica strumentale-Metodi otttici. s.l. : Zanichelli, 2001.
13. Spettrofotometria XRF. Wikipedia. [Online]
http://it.wikipedia.org/wiki/Spettrofotometria_XRF.
14. Solubility table. Wikipedia. [Online] http://en.wikipedia.org/wiki/Solubility_table. 15. Perry, Green. Perry's Chemical Engineers' Handbook. s.l. : McGraw_Hill, 1997.
16. ACORGA® M5640 metal extraction reagent. www.cytec.com. [Online] 2008. www.cytec.com/specialty-chemicals/pdf/MCT-1027-A-M5640.pdf.
17. CYANEX 272 Extractant. www.cytec.com. [Online] 2002. www.cytec.com/specialty-chemicals/PDFs/CYANEX%20272.pdf.
18. http://exxonmobilchemical.ides.com. [Online]
http://exxonmobilchemical.ides.com/datasheet.aspx?I=22455&PS=COMBO&FMT=HTM L&E=129003.
< Bibliografia 86
19. Material Safety Data sheeet. s.l. : ExxonMobil, 2006.
20. Shun, Nak, Jeong, Dong, Young. Developemet of metal recovery process from Li-ion battery wastes. Hydrometallurgy-Helsevier. 2004, 79.
