عنوان پایان‌نامه
بازیابی نیکل وکادمیم از باتری های مستعمل
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-استخراج فلزات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 914;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50316
- تاریخ دفاع
- ۰۹ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- نسترن حیدری
- استاد راهنما
- فرشته رشچی
- چکیده
- چکیده نیکل و کادمیم فلزات سمی و سنگینی هستند که کاربرد صنعتی دارند. بنابراین بازیابی باتری‌های مستعمل نیکل-کادمیمی به عنوان منبع غنی از این دو فلز از دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی ضروری بشمار می‌رود. در این پژوهش، بازیابی نیکل و کادمیم از آند باتری‌های مستعمل نیکل-کادمیمی با استفاده از فرآیندهای هیدرومتالورژیکی مورد بررسی قرار گرفته است، برای این منظور دو فلوشیت مختلف پیشنهاد شده است. در فلوشیت اول، شرایط بهینه حل‌سازی همزمان دو فلز نیکل و کادمیم با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی بررسی شد. در مرحله بعد با به کارگیری کربنات سدیم به عنوان رسوب‌دهنده و تنظیم کننده pH، کادمیم به صورت انتخابی از محلول بازیابی شد. در فلوشیت دوم، حل‌سازی انتخابی نیکل و کادمیم انجام شد. آرایه L25 تاگوچی برای تعیین اثر پارامترهای دما (?C25، ?C35، ?C45، ?C65 و ?C85) غلظت اسید سولفوریک (5/0، 1، 5/1، 2و 4M) زمان (15،30،60،90 و120 min) دانسیته پالپ (mL/g5،6،8،10،20 L/S=) و دور همزن (rpm 500، 400، 300، 200، 0) بر بازده لیچینگ در فلوشیت اول، به‌کار گرفته شد. نتایج حاصل از آزمایش و آنالیز تحلیل واریانس نشان داد که شرایط بهینه انحلال حداکثری همزمان نیکل و کادمیم عبارتست از: غلظت اسید سولفوریک M4، زمان min120، دانسیته پالپ mL/g10، دمای ?C85 و دور همزنrpm300. در این شرایط 100% کادمیم و 43% نیکل نمونه حل شد و محلولی حاوی g/L 32/12 نیکل و g/L 08/46 کادمیم حاصل شد. با توجه به بررسی‌های انجام شده در pH های مختلف، در شرایط 7pH= بیش از 98درصد کادمیم به همراه کمتر از 1درصد نیکل رسوب کرد. آنالیز رسوب حاصله نشان داد که همه کادمیم موجود در محلول و کمتر از 1% نیکل در رسوب موجود بود. برای شناسایی دقیق‌تر رسوب حاصله، آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، جذب اتمی و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گردید. نتایج حاصل از آزمایش¬های فلوشیت دوم نشان داد که حد pH بهینه در 1pH= بود که بیش از 99 %کادمیم به همراه مقدار جزئی نیکل حل شده است. در ادامه پسماند مرحله اول که تقریباً کل نیکل را در برمی‌گیرد در¬تیزاب سلطانی 33% حل گردید.
- Abstract
- Abstract Nickel and cadmium as hazardous heavy metals have many industrial applications. Therefore, recycling of used batteries that contains these valuable heavy metals is considerd as an economic and environmental issues. This study is focused on the recovery of nickel and cadmium from anodes of spent Ni-Cd batteries through hydrometallurgical routes. For this purpose, two different flow sheets have been proposed. The first flow sheet is focused on optimal conditions for simultaneous solubilisation of Ni and Cd using design of experiment by Taguchi method. At the second stage sodium carbonate was used as precipitating agent and pH-modifier to recover cadmium from the solution, selectively. The second flow sheet proposed selective leaching of nickel and cadmium. An L25 orthogonal array was employed to evaluate the effects of temperature (T = 25, 35, 45, 65 and 85?C), sulfuric acid concentration (C=0.5, 1, 1.5, 2 and 4 M), time (t=15, 30, 60, 90 and 120 min), pulp density (L/S = 5, 6, 8, 10 and 20 mL/g) and stirring speed (R = 0, 200, 300, 400 and 500 rpm) on leaching efficiency in the first flow sheet. The results showed that the optimal leaching conditions being as temperature 85 °C, sulfuric acid concentrate on 4M, time 120 min, pulp density (L/S) 10 and stirring speed 300 rpm. At this conditions, 100% Cd and 43% Ni of the initial solid was dissolved and the resulted solution contained about 12.32 g/L Ni and 46.08 g/L Cd. The precipitation experiments carried out through different pH conditions. The results showed that at pH=7 more than 98% Cd was precipitated. The analysis of the precipitate showed that total Cd was in the solution and less than 1% of Ni was in the precipitate. Characterization of the precipitates was investigated by x-ray diffraction (XRD), atomic absorption spectrometer (AAS) and scanning electron microscopic (SEM) analyses. Based on the second flow sheet the optimum pH was 1, where more than 99% of Cd compound was solubilised with a negligible amount of Ni compound. Consequently, the residue of the first stage contained almost all the Ni, that was completely dissolved by 33% aqua regia.
