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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2003.tde-03072024-155908
Document
Author
Full name
Cleusa Cristina Bueno Martha de Souza
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2003
Supervisor
Committee
Tenório, Jorge Alberto Soares (President)
Barbosa, Juliano Peres
Bernardes, Andrea Moura
Capocchi, Jose Deodoro Trani
Ciminelli, Virginia Sampaio Teixeira
Title in Portuguese
Aplicação de processos hidrometalúrgicos na reciclagem de pilhas.
Keywords in Portuguese
Baterias elétricas
Hidrometalurgia
Abstract in Portuguese
Este trabalho tem como objetivo estudar as diversas etapas do tratamento hidrometalúrgico da fração fina de pilhas usadas dos tipos zinco-carbono e alcalinas, obtida através do tratamento físico. A etapa inicial do trabalho consta de caracterização da fração <0,208mm, objetivando-se sua análise química; esta etapa revelou que Zn e Mn eram os principais metais presentes, sendo que a totalidade destes era de 66% e 55% para a pilha alcalina e zinco-carbono, respectivamente. Na etapa de lavagem da amostra, determinou-se a quantidade de sais solúveis de cada pilha, onde foram constatados 9,7% de materiais solúveis para a pilha alcalina e 7,5% para a pilha zinco-carbono. A etapa de lixiviação consistiu de duas etapas, empregando-se ácido sulfúrico como agente lixiviante. Na 1a etapa lixiviou-se a fração <0,208 mm a diferentes concentrações ácidas, temperatura e tempo e observou-se que o emprego de solução diluída de ácido de 0,13 M foi suficiente para extração de Zn de ambos os tipos de amostra, numa porcentagem de 99%, sendo que Mn e Fe foram também solubilizados; uma 2ª etapa de lixiviação, com o objetivo de extração do manganês remanescente do resíduo da 1ª etapa de lixiviação com a adição de agente redutor (´H IND.2´´O IND.2´), extraiu quase a totalidade do manganês presente. Na etapa de purificação, o objetivo foi verificar a eliminação do Fe, através de controle de pH e precipitação do Mn´O IND.2´ da solução oriunda da 1a etapa de lixiviação.A precipitação química na forma de Mn´O IND.2´, pelo uso de agente oxidante, NaOCl na solução da 1ª etapa de lixiviação, chegou a valores de 98% e 88% para a pilha alcalina e Zn-C, respectivamente. ) Como etapa final, estudou-se o efeito do parâmetro densidade de corrente, na eficiência de corrente catódica e anódica, na eletrodeposição de Zn e Mn´O IND.2´, das soluções de sulfato de manganês e de zinco purificadas. Verifica-se que eficiências de corrente podem chegar a valores máximos de 80% e 86%, catódica e anódica respectivamente.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Electric batteries
Hydrometallurgy
Abstract in English
This research aims the study of the different steps involved in the hydrometallurgical treatment for the fine fraction of used alkaline and zinc-carbon batteries obtained by physical processing methods. The first step is the characterization of the fine fraction, for qualitative and quantitative analysis purposes; this step reveals that Zn and Mn are the main metals, with 66 and 55 (% weight) for alkaline and zinc-carbon battery type, respectively. In the washing step the total amount of water soluble constituents were determined as 9,7 (% weight) for alkaline battery and 7,5 (% weight) for zinc-carbon type. The leaching process in two steps was made by using sulfuric acid as leachant. In the first leaching, the fine fraction (<0,208mm) of each battery was leached at different temperatures and residence times and it was observed that 0,13 M diluted acid was able to dissolve Zn from sample, with a 99% of extraction efficiency. Mn and Fe were also leached; in the second leaching the objective was the Mn extraction of the remained residue from the first leaching by using sulfuric acid and a reducing agent (´H IND.2´´O IND.2´), which extracted the total of Mn enclosed in the residue. In the purification step, the Fe elimination was observed, by pH control and also Mn´O IND.2´ precipitation from purified solution. The chemical precipitation by adding the oxidant agent NaOCl, yields 98% and 88% efficiency extraction for alkaline and Zn-C batteries, respectively.As final step, the effect of current density in the cathodic and anodic efficiency was studied for Zn and Mn´O IND.2´ electrodeposition from zinc and manganese sulphate purified solutions. It was verified that current efficiencies yield maximum values of 80 and 86%, cathodic and anodic, respectively.
 
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Publishing Date
2024-07-12
 
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