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Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Processos de Recuperação de Cobalto e de Lítio de Baterias de Íons de Lítio
Título(s) alternativo(s): Lithium Ion Battery Cobalt and Lithium Recovery Processes
Autor(es): Urias, Patrícia Moisés
Primeiro orientador: Resende, Miriam Maria de
Primeiro coorientador: Ferreira, Juliana de Souza
Primeiro membro da banca: Cabral, Bruna Vieira
Segundo membro da banca: Cardoso, Vicelma Luiz
Terceiro membro da banca: Batista, Fabiana Regina Xavier
Resumo: As baterias de íons de lítio (Li-íon) devem ser recicladas não só por questões ambientais, mas também porque este tipo de resíduo representa uma importante fonte secundária de metais. Esta dissertação teve como objetivo avaliar a recuperação dos metais Co e Li de baterias de Li-íon. Para a lixiviação, foram realizadas etapas preliminares com três tipos de lixiviantes: H2SO4 (2 M), efluente de fotofermentação (0,75 M) com adição de ácidos orgânicos (lático, acético, butílico e propiônico) totalizando concentração de 3,4 M e mistura de efluente de fotofermentação (0,75 M) + H2SO4 (1,25 M). Além disso, foi analisada a ação do H2O2, da glicose e da lactose como agentes redutores em condições variadas de temperatura (60 ºC e 90 ºC) e tempo de lixiviação (1 h e 3 h). A partir dos resultados, estabeleceu-se um Planejamento Composto Central (PCC) 2³ para as seguintes variáveis e suas respectivas faixas: razão sólido/líquido (20 g/L – 40 g/L), temperatura (70 ºC – 90 ºC) e tempo de reação (1 h – 3 h), cujo ponto ótimo foi 86 C, 18,5 g/L e 2,5h, com recuperação de Co e Li de 93,13 % e 93,90 %, respectivamente. Com base nesta condição de processo, um PCC 2² foi elaborado para avaliar as seguintes variáveis: concentração de lactose proveniente do permeado do soro do leite (0,01 M – 0,17 M) e agitação (320 rpm – 580 rpm), obtendo-se como melhor resultado a concentração de lactose de 0,09 M e agitação de 300 rpm, atingindo-se índices de recuperação de 93,35 % para o Co e 90,50 % para o Li. Com o intuito de avaliar o efeito de ultrassom e comparar a sua influência sobre a lixiviação, em um processo baseado nas condições definidas previamente, substituiu-se a agitação pelo ultrassom, obtendo-se uma recuperação inferior de 63,32 % de Co e 63,64 % de Li.
Abstract: Li-ion batteries should be recycled not only for environmental reasons, but also this type of waste represents an important secondary source of metals. This work aimed to evaluate the recovery of Co and Li metals from Li-ion batteries. For leaching, preliminary steps were carried out with three types of leachate: H2SO4 (2M), photofermentation effluent (0.75M) with addition of organic acids (lactic, acetic, butyl and propionic acids) totaling a concentration of 3.4 M and mixture of photofermentation effluent (0.75 M) + H2SO4 (1.25 M). In addition, the action of H2O2, glucose and lactose as reducing agents under varying temperature conditions (60 ° C and 90 ° C) and leaching time (1 h and 3 h) were analyzed. From the results, a Central Composite Planning (CCP) 2³ was established for the following variables and their respective ranges: solid/liquid ratio (20 g/L - 40 g/L), temperature (70 ºC – 90 ºC) and (1h - 3h), whose optimum point was 86 ºC, 18.5 g/L and 2.5 h, with Co and Li recovery of 93,13 % and 93,90 %, respectively. Based on this process condition, a CCP 2² was prepared to evaluate the following variables: lactose concentration from the whey permeate (0.01 M - 0.17 M) and agitation (320 rpm - 580 rpm), obtaining the best result was the lactose concentration of 0.09 M and agitation of 300 rpm, reaching recovery rates of 93.35 % for Co and 90.50 % for Li. In order to evaluate the effect and comparing its influence on leaching, in a process based on the previously defined conditions, the ultrasonic agitation was carried out, obtaining a lower recovery of 63.32 % of Co and 63.64 % of Li.
Palavras-chave: Baterias de íons de lítio
Lixiviação
Sistema híbrido
Baterias - Reciclagem.
Li-ion batteries
Leaching
Hybrid system
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Referência: URIAS, Patrícia Moisés. Processos de Recuperação de Cobalto e de Lítio de Baterias de Íons de Lítio. 2017. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.981.
Identificador do documento: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2019.981
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/26167
Data de defesa: 31-Mar-2017
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