Eutektinen jäädytyskiteytys akkuteollisuuden sulfaattien talteenotossa

Abstract

Työn tavoitteena oli arvioida eutektisen jäädytyskiteytyksen soveltuvuutta akkumateriaalitehtaiden jätevesien käsittelyssä ja käytettyjen akkujen sisältämien arvometallien talteenotossa. Teoriaosuudessa esiteltiin eutektisen jäädytyskiteytyksen teoriaa, akkumateriaalitehtaiden jätevesiä ja akkujen kierrätysprosessia. Kokeellisessa osuudessa tehtiin natrium-, ammonium- ja litiumsulfaattia sisältävien liuoksen jäädytyskiteytyskokeita talvisimulaattorissa. Kokeissa muutettiin natriumsulfaatin pitoisuutta. Tutkitut Na2SO4-pitoisuudet olivat 2, 3, 4 ja 5 m-%. Tulosten avulla arvioitiin menetelmän erotustehokkuutta.

Kirjallisuuden perusteella eutektisen jäädytyskiteytyksen voidaan arvioida sopivan hyvin prekursorimateriaalitehtaiden jätevesien käsittelyyn niiden korkean natriumsulfaattipitoisuuden vuoksi. Katodiaktiivimateriaalitehtaiden jätevesien pitoisuudet ovat pienemmät, mutta eutektinen jäädytyskiteytys voisi sopia myös niiden käsittelyyn. Lisäksi eutektinen jäädytyskiteytys on havaittu lupaavaksi tekniikaksi akkujen kierrätyksen hydrometallurgiseen prosessiin koboltti- ja nikkelisulfaatin erotuksessa.

Laboratoriokokeissa suolaa pystyttiin kiteyttämään 20 h jäädytyksen aikana kokeissa, joissa natriumsulfaatin pitoisuudet olivat 4 ja 5 m-%. Suolan saanto ja jään puhtaus jäivät toivottua pienemmiksi. Parhaat tulokset saatiin 5 m-% kokeessa, jossa suolan saanto oli noin 25,7 % ja muodostuneessa jäässä ionipitoisuus oli 64 % pienempi kuin alkuperäisessä liuoksessa. Sopivien koeolosuhteiden löytäminen ja laitteiston kehittäminen vaatii lisätutkimusta. Eutektisella jäädytyskiteytyksellä on kuitenkin mahdollisuus täyttää ympäristöystävällisen suolanpoistomenetelmän tarve erityisesti, jos jäähdytys pystyttäisiin toteuttamaan hyödyntämällä talven kylmyyttä.