Hydrometallurgia akkujen kierrätyksessä

1. Miamari Aaltonen
Metallifoorumi III, 13.12.2016
Porin yliopistokeskus
Hydrometallurgia akkujen kierrätyksessä

2. Liiketoimintamahdollisuudet
litiumioniakkumurskeen
liuotuksessa
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016

3. Litiumin kierrätys
• Litiumioniakkujen (Li-ioni) kierrätys:
– Kierrätyslaitokset
– Osana metallien tuotantoa
• Litiumista kierrätetään alle 1 %
maailmanlaajuisesti.
• Tulevaisuus: litiumin ja muiden metallien
kierrätys Li-ioniakuista.
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
Lähteet: UNEP (2011), Recycling Rates of Metals, 2011
2

4. Litiumioniakkumurskeen liuotus
• Litiumkobolttioksidin (LiCoO₂) liuotus
kirjallisuudessa:
– Epäorgaaniset hapot
– Orgaaniset hapot
– Pelkistävä liuotus:
• Pelkistävä aine, esim. vetyperoksidi (H₂O₂), edistää koboltin
(Co(III)) pelkistymistä helpommin liukenevaan muotoon (Co
(II)).
Lähteet: Lithium Process Chemistry, 2016
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
3

5. Litiumioniakkumurskeen liuotus
Liuotuskokeet
Liuotus
suolahapolla
(HCl, 4 mol/l (M))
Kartoittavat
liuotukset eri
hapoilla
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
4

6. Kartoittavat liuotuskokeet
• 3 uutta liuotuskoetta
• Murske:
– Tärkeimpinä Li, Co, Ni
– Myös mm. Cu, Al, Mn
• Hapot:
– 2 M sitruunahappo (C₆H₈O₇)
– 1 M oksaalihappo (C₂H₂O₄)
– 2 M rikkihappo (H₂SO₄)
– 4 M suolahappo (HCl)
– 1 M typpihappo (HNO₃)
• Näytteenotto:
– Kokeen lopussa
– pH- ja redox-arvot
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
5

7. Kartoittavat liuotuskokeet
Liuotuskoe 1 Liuotuskoe 2 Liuotuskoe 3
Lämpötila 25 °C 50 °C 25 °C
Liuotusaika 1 vrk 1 vrk 1 vrk
Kiintoaine-
pitoisuudet
5 % 5 % 5 %
Pelkistysaine - - H₂O₂, 1 vol-%
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
6

8. Kartoittavat liuotuskokeet
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
7

9. Kartoittavat liuotuskokeet
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
8

10. Kartoittavat liuotuskokeet
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
9

11. Kartoittavat liuotuskokeet
Näytteet
Happo Liuotuskoe 1 Liuotuskoe 2 Liuotuskoe 3
2 M sitruuna-
1 M oksaali-
2 M rikki-
4 M suola-
1 M typpi-
Miamari Aaltonen Metallifoorumi III 13.12.2016
10

12. Kartoittavat liuotuskokeet
• Tulosten perusteella:
– Lämpötilan nosto parantaa koboltin ja nikkelin
saantoja.
– H₂O₂-lisäys parantaa:
• Litiumin saantoja kaikissa happoliuoksissa
• Koboltin ja nikkelin saantoja epäorgaanisissa
happoliuoksissa
Miamari Aaltonen Metallifoorumi II 20.9.2016
11

13. Jatkosuunnitelmat
• Kartoittavat liuotuskokeet:
– Toistokokeet
– Lyhyempi liuotusaika?
– Alhaisempi happokonsentraatio?
– Eri H₂O₂-pitoisuus?
• Lisätutkimuksia oksaalihapolla?
Miamari Aaltonen Metallifoorumi II 20.9.2016
12

14. Liiketoimintamahdollisuudet
• Metallien hydrometallurginen talteenotto Li-
ioniakkumurskeesta Suomessa:
– Litiumia ja kobolttia mahdollista liuottaa alhaisessa
lämpötilassa.
– Alustavia tuloksia litiumin ja alumiinin selektiivisestä
liuotuksesta oksaalihapolla.
– Jatkotutkimuksia talteenotosta tarvitaan.
Miamari Aaltonen Metallifoorumi II 20.9.2016
13

15. Liiketoimintamahdollisuudet
• Esimerkki mahdollisesta liuotusprosessista:
Miamari Aaltonen Metallifoorumi II 20.9.2016
14
1. liuotus
(oksaalihappo)
2. liuotus
Li-ionimurske
Liuos
(Li, Al)
Liuosjäännös
(mm. Co, Cu,
Ni, Mn)
Talteenotto

16. Kiitos!
miamari.aaltonen@aalto.fi
Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
Materiaalitekniikan laitos