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研究生:蔡宗育
研究生(外文):Zong-Yu Cai
論文名稱:廢電池之金屬回收研究
論文名稱(外文):Recovery of valuable metals from waste batteries
指導教授:李樹華李樹華引用關係
指導教授(外文):Shun-Hwa Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:環境與安全工程系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:濕式冶煉法一次電池鋰離子二次電池
外文關鍵詞:zinccobalthydrometallurgymanganeselithium batteriesprimary batteries
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  隨著通訊及資訊等3C產品使用量快速增加,一次電池和二次電池的需求量產生龐大的廢棄問題。本研究主要是針對廢一次電池及廢鋰離子二次電池所含金屬,利用濕式冶煉法進行有價金屬回收程序之建立,避免其污染環境且達到廢棄物質資源再生利用之目的。
 本研究針對廢一次電池與廢鋰離子二次電池中含有許多有價金屬,經元素分別得知廢一次電池含鐵2.8 %、錳42.0 %、鋅41.6 %、其他物質佔13.6 %(wt);廢鋰離子二次電池正極為鋁14.8 %、鈷45.8 %、鎳4.7 %、鋰2.1 %(wt)。利用不同酸浸漬廢一次電池粉末,其中以1N的硫酸加入1.75vol%之過氧化氫(H2O2),固液比3g/100mL,常溫下浸漬1小時,則可得鋅、錳金屬最佳浸漬效率,再以氨水調整pH值7後,固液分離取出沉澱物,可回收氫氧化鋅0.62g鋅之回收率90.1 %(wt),鋅純度90.7 %(wt),上澄液持續調整pH值至10後再加入1.75vol%之過氧化氫(H2O2)定速攪拌後,固液分離取出沉澱物,可回收氫氧化錳1.22g之回收率錳89.5 wt %,錳純度99.6 %(wt),再利用500℃、2小時鍛燒程序下,可提高氧化錳之錳純度為99.9 %(wt)。而廢鋰離子二次電池中去鋁之正極殘渣於6N的硫酸加入1.75vol%之過氧化氫(H2O2),固液比3g/100mL,70℃下浸漬3小時,則可得鈷金屬最佳浸漬效率,於酸浸漬液70℃下再添加15 g碳酸氫銨可得鈷純度為48.0 %(wt)之沉澱物。沉澱物再以800℃、2小時下鍛燒下,鈷之純度提升為76.5 %(wt)。
  Since the communications and information products increased, such as 3C products, the waste dispose problem of the primary batteries and lithium batteries are very serious. This research is focus on recovery of valuable metals from waste primary batteries and spent lithium batteries, by using hydrometallurgy to avoid pollution and achieve the resources regeneration.
  The content of waste primary batteries iron, manganese, zinc are 2.8 %, 42.0 %, 41.6 %(wt) respectively ; The content of anode of waste lithium batteries -the aluminum, cobalt, nickel, lithium are 14.8 %, 45.8 %, 4.7 %, 2.1 %(wt) respectively. The optimized leaching conditions of waste primary batteries were using 1N H2SO4 with 1.75vol% H2O2 at room temperature and solid/liquid = 3/100 for 1 hour and the dissolving solution used ammonia adjusted to pH=7. The precipitate as zinc hydroxide, the purity of Zn is 90.7 %(wt) and the recovery efficiency is 90.1%(wt).After adjusted to pH=10 and then adding 1.75vol% H2O2. The precipitate as manganese hydroxide, the purity of Mn is 99.6 %(wt) and the recovery efficiency is 89.5 %(wt). And calcination at 500 ℃ for 2 hours, the purity of manganese oxide can up to 99.9 %(wt). The optimized dissolving conditions of anode residues were extracted using 6 N H2SO4 with 1.75vol% H2O2 at 70℃ and solid/liquid = 3/100 for 3 hours and added 15g ammonium hydrogen carbonate into the dissolving solution. The precipitate as cobalt carbonate with 6 N H2SO4 and the purity of Co is 48.0 %(wt). The precipitate calcined at 800 ℃ for 2 hours. The purity can up to 76.5 %(wt).
目錄
摘要
ABSTRACT
誌謝
目錄
表目錄
圖目錄
第一章 前言
1.1 研究緣起與動機
1.2 研究目的
第二章 文獻回顧
2.1 電池分類
2.1.1 一次電池分類
2.1.1.1 碳鋅電池
2.1.1.2 氧化銀電池
2.1.1.3 鹼性電池
2.1.1.4 水銀電池
2.1.1.5 鋅氧電池
2.1.2 二次電池分類
2.1.2.1 鋰電池
2.1.2.2 鋰離子電池
2.1.2.3 高分子鋰離子電池
2.2 一次電池與鋰離子二次電池之特性、優點
2.2.1 一次電池電池之特性、優點
2.2.2 鋰離子二次電池之特性、優點
2.3 一次電池與鋰離子二次電池之結構
2.3.1 一次電池之結構
2.3.2 鋰離子二次電池之結構
2.4 一次電池與鋰離子二次電池之應用
2.5有價金屬與其化合物之性質
2.5.1 錳
2.5.2 鋅
2.5.3 鋁
2.5.4 鈷、鋰
2.6 廢電池之回收處理技術
2.6.1 一次電回收池處理技術
2.6.1.1 金屬之乾式法、濕式法冶煉(蘇英源、郭金國,2001)
2.6.1.2 國內相關文獻
2.6.1.3 國外相關文獻
2.6.2 國內鋰離子二次電池之回收處理技術
2.6.2.1 乾式法(黃炳照,2001)
2.6.2.2 濕式法(黃炳照,2001)
2.6.2.3 國內外相關文獻
第三章 研究方法及設備
3.1 研究流程
3.2 實驗藥品與設備
3.3 樣品來源及前處理
3.4 浸出之研究方法
3.4.1 一次電池之酸浸出方法
3.4.2 鋰離子二次電池之浸出方法
3.4.2.1 鹼浸出
3.4.2.2 酸浸出
3.5 中和及沉澱反應
3.5.1 一次電池之中和反應
3.5.2 鋰離子二次電池沉澱反應
3.6 鍛燒
3.7 純度之定義與計算
3.8 全量分析及設備
第四章 結果與討論
4.1 廢一次電池金屬全含量分析
4.1.2 廢一次電池樣品前處理
4.1.3 廢一次電池酸浸出
4.1.3.1 廢ㄧ次電池對不同濃度硫酸浸出
4.1.3.2 廢一次電池於不同固液比下之浸出效果
4.1.3.3 廢一次電池於不同浸出時間浸出率之效果
4.1.3.4 廢一次電池之硫酸浸出液添加氧化劑對錳、鋅浸出率效果
4.1.3.5 廢一次電池於不同溫度對錳、鋅之浸出效果
4.1.4 廢一次電池對錳、鋅之沉澱反應
4.1.4.1 廢一次電池之回收率
4.1.4.1.1 使用5N之NaOH調整pH值之沉澱
4.1.4.1.2 使用氨水調整pH值之沉澱
4.1.4.2 廢一次電池回收產品之純度
4.1.4.2.1 使用NaOH調整之產品純度
4.1.4.2.2 使用氨水調整之產品純度
4.1.5 廢一次電池所回收產品之鍛燒純化
4.1.6 廢一次電池回收技術比較
4.1.7 廢一次電池最佳回收金屬流程圖
4.2 廢鋰離子二次電池樣品前處理
4.2.1 廢鋰離子二次電池之全含量分析
4.2.2 廢鋰離子二次電池正極鹼浸出
4.2.3 廢鋰離子二次電池正極酸浸出
4.2.3.1 廢鋰離子二次電池正極對不同濃度硫酸浸出
4.2.3.2 廢鋰離子二次電池正極於不同浸出時間之浸出率效果
4.2.3.3 廢二次鋰離子電池之硫酸浸出液添加氧化劑含量之效果
4.2.3.4 廢鋰離子二次電池於不同溫度對金屬之浸出效果
4.2.4 廢鋰離子二次電池沉澱反應
4.2.4.1 廢鋰二次電池酸浸出液中添碳酸氫銨沉澱劑之影響
4.2.5 廢鋰離子二次電池鍛燒純化
第五章 結論與建議
5.1 結論
5.2 建議
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