Topi Tirronen/ Pyrometallurgia ja termodynamiikka

1. Topi Tirronen Metallifoorumi IV, 28.2.2017 Porin yliopistokeskus Pyrometallurgia ja termodynamiikka

2. Lopulliset tulokset akkuhivenaineiden jakautumisesta kuparin sulatuksessa Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017

3. Projektin kulku • Metallifoorumi I – Yleiskatsaus pyrometallurgisiin menetelmiin akkujen ja paristojen kierrätyksessä • Metallifoorumi II – Tutkimusmenetelmien esittely sekä alustavat testit – Li-ion ja NiMH hivenaineiden jakautuminen eri faasien välillä • Metallifoorumi III – Ensimmäisiä tuloksia tarkoilla analyysilaitteilla – Viimeisten testien optimointi • Metallifoorumi IV – Yhteistyötä GTK:n kanssa EPMA ja LA-ICP-MS analyysien kanssa – Datan yhdistäminen ja käsittely sekä lopulliset tulokset Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 1

4. Tutkimuksen tarkoitus Ni Co Ag Nd Mn Li Li-ion NiMH Hopeanappi Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 2 • Fokuksena kuparin konvertoinnin loppuvaihe – Hapettumiselle herkät elementit häviää kuonaan -> ei saada talteen • Hyvin vähän dataa jakautumisesta prosessiolosuhteista – Ag, Ni ja Co jakautumista tutkittu aikaisemmin – Li, Mn, Nd ei ollenkaan – Magnetiittiin (Fe3O4) jakautuminen

5. Kuparin valmistusprosessi Lähde: SIMP-projekti 3

6. Koemenetelmä Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 4

7. Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 Näytteiden mikrorakenne 5

8. Hivenaineiden pitoisuus kuonassa 1200 1225 1250 1275 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 Metalliapaino-%kuonassa Lämpötila (C) Li Mn Co Ni Ag Nd Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 6

9. 1200 1225 1250 1275 1E-4 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 Ni Cu Co Ag Nd Mn Jakautumiskerroin(metalli/kuona) Lämpötila (C) Metalli/Kuona jakauma Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 𝐽𝑎𝑘𝑎𝑢𝑡𝑢𝑚𝑖𝑠𝑘𝑒𝑟𝑟𝑜𝑖𝑛 = 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑜 − % 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑙𝑖𝑓𝑎𝑎𝑠𝑖𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑜 − % 𝑘𝑢𝑜𝑛𝑎𝑓𝑎𝑎𝑠𝑖𝑠𝑠𝑎 7

10. Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 8 1200 1225 1250 1275 0,1 1 10 Ni Cu Co Ag Nd Mn Jakautumiskerroin(Metalli/kivi) Lämpötila (C) Metalli/Kivi jakauma 𝐽𝑎𝑘𝑎𝑢𝑡𝑢𝑚𝑖𝑠𝑘𝑒𝑟𝑟𝑜𝑖𝑛 = 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑜 − % 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑙𝑖𝑓𝑎𝑎𝑠𝑖𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑜 − % 𝑘𝑖𝑣𝑖𝑓𝑎𝑎𝑠𝑖𝑠𝑠𝑎

11. 1200 1225 1250 1275 0,1 1 10 100 1000 Ni Cu Co Ag Nd Mn Li Jakautumiskerroin(Kuona/Magnetiitti) Lämpötila (C) Kuona/Magnetiitti jakauma Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 𝐽𝑎𝑘𝑎𝑢𝑡𝑢𝑚𝑖𝑠𝑘𝑒𝑟𝑟𝑜𝑖𝑛 = 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑜 − % 𝑘𝑢𝑜𝑛𝑎𝑓𝑎𝑎𝑠𝑖𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑎𝑖𝑛𝑜 − % 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑖𝑖𝑡𝑡𝑖𝑓𝑎𝑎𝑠𝑖𝑠𝑠𝑎 9

12. Yhteenveto • Kaikki hivenaineet vahvasti läsnä kuonassa, paitsi Ag joka jakautuu melkein täysin kupariin tai kiveen • Karkeasti hieman yli puolet Nikkelistä päätyy metallifaasiin ja jäljellä jäävästä osuudesta suurin osa selkeästi magnetiittifaasissa • Koboltti jakautuu tasaisesti kuonan ja magnetiitin välille • Mn, Li ja Nd vahvasti kuonafaasiin Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 10

13. Tulevaisuus • Ni, Co ja Cu tehokkaaseen talteenottoon vaaditaan oma primääri uuni ja lämpötila 1450 ºC • Kuparin sulatuksessa talteenotto kuparin lisäksi hopealle ja osittain nikkelille. Mikäli magnetiitti erotellaan kuonasta ja käsitellään -> Nikkelille parempi saanti • Harvinaiset maametallit, Mn ja Li jäävät akkujen primääri- ja sekundääriprosessoinnissa kuonaan • Koboltti päätyy kuparin prosessoinnissa kuonaan/magnetiittiin Topi Tirronen Metallifoorumi IV 28.2.2017 11

14. Kiitos! topi.tirronen@aalto.fi Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu Kemian tekniikan ja metallurgian laitos

Topi Tirronen/ Pyrometallurgia ja termodynamiikka

Topi Tirronen/ Pyrometallurgia ja termodynamiikka

Recomendados

Más contenido relacionado

Destacado

Destacado(20)

Más de Prizztech

Más de Prizztech(20)

Topi Tirronen/ Pyrometallurgia ja termodynamiikka