Obtenção de solução concentrada em lítio e cobalto a partir de baterias de íons de lítio através da combinação de processos hidrometalúrgicos de baixo impacto ambiental

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Costa, Ana Javorsky da
• Orientador(a): Bernardes, Andrea Moura
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Baterias de lítio; Hidrometalurgia; Impacto ambiental
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/194541

Em uma única bateria de íons de lítio (BIL) encontra-se tipicamente 5-7% em massa de lítio, 5-20% de cobalto, além de uma quantidade considerável de cobre, alumínio e manganês, entre outros metais. Apesar das variações encontradas na composição do material catódico entre baterias de diferentes modelos e marcas, as elevadas concentrações de metais em relação àquelas identificadas em matérias-primas virgens tornam as baterias de íons de lítio (BIL) fontes secundárias cada vez mais importantes de metais de valor. Por esse motivo, o desenvolvimento e otimização de sistemas que visam à recuperação destes componentes têm sido o foco de muitos estudos. A associação de processamento mecânico a técnicas hidrometalúrgicas vem sendo eficientemente utilizada na recuperação de metais de valor presentes em BIL e demais resíduos de origem tecnológica. O presente estudo visa o desenvolvimento de um processo para a separação dos metais encontrados majoritariamente na fração sólida inferior a 1mm obtida após dois passos simples de moagem e peneiramento, especificamente lítio, cobalto, manganês e níquel. A fim de minimizar a produção de efluentes e reduzir o impacto causado pelo uso de reagentes tóxicos, este trabalho foca-se no desenvolvimento de uma rota de reciclagem que seja ecologicamente correta e também eficiente na recuperação de metais. Até o presente momento, as técnicas de reciclagem hidrometalúrgicas aplicadas a esses dispositivos vêm utilizando principalmente ácidos nocivos ao meio ambiente, como o H2SO4, HCl e HNO3. A presente investigação visa avaliar o uso do ácido orgânico e biodegradável DL-málico como agente de lixiviação alternativo aos ácidos inorgânicos, associado a uma etapa posterior de extração por solvente empregando ácido bis-(2-etil-hexil) fosfórico (D2EHPA) diluído em querosene. A extração de metais a partir da fase orgânica utilizando ácido DL-málico também foi estudada. Este procedimento promove a recuperação de metais e a regeneração da fase orgânica para futuras extrações. A combinação de técnicas estudada, visando desempenho ambiental adequado, apresentou resultados promissores na separação de cobalto, lítio e manganês a partir da sucata de BIL. O ácido DL-málico 1,5 M demonstrou elevada eficiência no que diz respeito à lixiviação dos metais de interesse nesse estudo, atingindo 96% para cobalto e 100% para lítio e manganês em relação aos valores obtidos por digestão em água régia. Nos experimentos de extração de solvente, foi possível concentrar lítio e cobalto na fase aquosa enquanto contaminantes como manganês e ferro foram extraídos para a fase orgânica, especialmente para valores de pH inferior a 3. O processo de esgotamento por ácido DL-málico 1,5 M e 3 M necessita averiguações mais aprofundadas, porém provou-se capaz de recuperar parte do lítio e cobalto que havia sido extraída para o solvente, enquanto ferro e manganês mantiveram-se na fase orgânica, possibilitando a separação de metais e resultando em uma solução aquosa rica em lítio e cobalto e livre de contaminantes.