Tutkija Topi Tirronen, Aalto yliopisto
•0 j'aime•154 vues
Télécharger pour lire hors ligne
Signaler
Pyrometallurgia ja termodynamiikka
Recommandé
J ätteenpolton tuhkat - huomispäivän materiaaliresurssi? Jaakko Soini, Ekokem OyPrizztech
1.2K vues•13 diapositives
Contenu connexe
En vedette
En vedette(20)
Plus de Prizztech
Plus de Prizztech(18)
Tutkija Topi Tirronen, Aalto yliopisto
- 1. Topi Tirronen Metallifoorumi III, 13.12.2016 Porin yliopistokeskus Pyrometallurgia ja termodynamiikka
- 2. Akkuhivenaineiden jakauma ja talteenottopotentiaali kuparin sulatuksessa Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016
- 3. Kertausta • Pyrometallurginen käsittely yleisin menetelmä akuille ja paristoille – Sulatus (Umicore edelläkävijä) – Vakuumitislaus (Li, Cd, Zn, Hg ja Pb erottelu) • Kuonaan hukataan useita hyödynnettäviä metalleja Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 1 Kuva: Tytgat, Jan. Umicore. 2011
- 4. Kokeellisen työn tarkoitus • Akkuhivenaineiden jakauma sulatusprosessissa – Miten paljon menetetään kuonaan? • Nikkelin ja koboltin parempi saanti olemassa olevissa prosesseissa • Kartoittaa, voidaanko uusia menetelmiä hyödyntää teollisuudessa Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 2
- 5. Kupari-kuparikivi-kuona tasapainotus ampullissa • Näytteen hivenaineet (n. 1 paino% metalli- tai kuonafaasista) Ni Co Ag Nd Mn Li Li-ion NiMH Hopeanappi Ennen sulatusta Sulatuksen jälkeen 1cm Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 3
- 6. Näytteen sammutus • Lämpötilan lasku 1300 C alle sekunnissa • Suolavesi kylmin sammutusmedia n. -10 C • Tiiliskiven avulla näytteen kärki nopeammin jäähdytetyksi 2x hidastus Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 4
- 7. Termodynaaminen tasapaino • Testeissä tasapaino saavutettu 1 tunnissa • Cu määrä kuonassa n. 4-5% tarkoittaa oikeaa hapen osapainetta (Fe3O4 faasi läsnä) • Queenslandin yliopiston julkaisut tukee Aalto yliopiston tuloksia Lähde T. Hidayat et al. 2016 Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 5
- 8. Ampulleissa testaus • Ampullien teko – Putsaus sisältä ennen sulkemista – Kärjen muokkaaminen – Yhtenäisyys • Sammutus – Jääsuolavesi – Ampullin seinän paksuus – Tiiliskiven käyttäminen sammutuksessa • Hapen osapaineen ja kokonaispaineen säätö – Ampulli ilman tyhjiötä ja reikä ampullin seinämässä • Samanlaisia tuloksia kuin vakuumissakin • Faasitasapainot näytteessä Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 6
- 9. T=1300 °C Kuparikiven reagointi aggressiivisesti aiheuttaa vuotoja ampullin seinämään Kuona Kivi Cu Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 7
- 10. 5 d @ 1250 °C – Pystytään analysoimaan jopa ppb (parts per billion) pitoisuuksia – Laser haihduttaa hiukkasia näytteestä ja massaspektrometri analysoi nämä hiukkaset – Haasteita vielä oikeiden standardien kanssa Lähde: J. Chen et al. 2016 Kuona Kuparikivi LA-ICP-MS (Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 8
- 11. Ni 0,4% Ni 0,03% Ni 0,25% Ni 0,8% Cu 98% Cu 80% Cu 4,5% Cu 1% Co 0,2% Co 0,002% Co 0,35% Co 0,7% Ag 1% Ag 0,35% Ag 0,005% Nd 0,3% Mn 0,45% Li 0,3% KUPARI KUPARIKIVI KUONA Magnetiitti LaserTasapaino 1250 °C Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 9
- 12. Jatkosuunnitelmat • Kokeellisen työn jatkaminen – EPMA analyysit GTK:lla tammikuussa • Magnetiitti • Kupari • Kuparikivi • Kuona – Näytteiden vertailu eri lämpötiloissa – Tieteellinen artikkeli testeistä Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 10
- 13. Liiketoimintamahdollisuudet • Li-ion & NiMH akuille pienen skaalan sulatusuuni + hydrometallurginen jälkikäsittely kuonalle • Magnetiitin erottelu kuparikuonasta – 3Fe2SiO4 + O2 → 2Fe3O4 + 3SiO2 – Korkeampi metallipitoisuus verrattuna kuonaan – Raudan kierrättäminen terästeollisuuteen – Jäljellä jäävä SiO2 myös kierrätykseen – Eroon kuonan läjityksestä Topi Tirronen Metallifoorumi III 13.12.2016 11
- 14. Kiitos! topi.tirronen@aalto.fi Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu Materiaalitekniikan laitos