بهینه سازی احیای کربوترمیک هیدروکسید نیکل بازیافتی از باتری های لیتیوم-یون توسط کربن جامد برای تولید نیکل فلزی

در این پژوهش احیای کربوترمیک هیدروکسید نیکل با استفاده از پودر کربن به منظور تولید محصول غنی از نیکل فلزی بررسی شد. ابتدا پیش ساز هیدروکسید نیکل از خوراک نیکلی بازیافتی تهیه و به منظور حذف ناخالصی های قلیایی با آب داغ شست وشو داده شد. نتایج طیف سنجی نشر شعله و فلورسانس پرتو ایکس نشان داد که آب شویی موجب کاهش چشمگیر ناخالصی های سدیم، پتاسیم و سولفات و افزایش خلوص نسبی فازهای نیکل دار شد. بررسی حرارتی نیز نشان داد که تجزیه اصلی فازهای هیدروکسیدی یا اکسی هیدروکسیدی نیکل در محدوده حدود ۳۰۰ رخ می دهد و حضور کربن رویدادهای حرارتی دمای بالا را فعال می کند. در مرحله غربالگری اثر دماهای ۷۰۰، ۸۰۰ و ۹۰۰ و نسبت های کربن برابر با ۱٫۲، ۱٫۶ و ۲ برابر مقدار استوکیومتری در زمان ماند ۶۰ دقیقه بررسی شد. نتایج توزین، XRD و AAS نشان داد که افزایش مقدار کربن پیشرفت احیا را بهبود می دهد و در مرحله اولیه دمای ۸۰۰°C با ۲ برابر مقدار استوکیومتری کربن بهترین عملکرد را ارائه می کند. الگوهای XRD حضور فازهای Ni و NiO را در محصولات تایید کردند و شواهدی از تشکیل NiOs مشاهده نشد. در ادامه بهینه سازی زمان و دما در شرایط ۷۵۰ و ۸۰۰ و زمان های ۳۵، ۴۵ و ۵۵ دقیقه انجام شد. بهترین شرایط شامل دمای ۷۵۰، زمان ماند ۳۵ دقیقه و ۲ برابر مقدار استوکیومتری کربن بود که در آن درصد احیای نیکل بر اساس AAS و روش وزنی به ترتیب ۹۶٫۹ درصد و ۹۶٫۴۸ درصد به دست آمد. همچنین مقدار کربن باقی مانده پس از جداسازی حدود ۵٫۷۴ تا ۵٫۹۳ درصد از کربن اولیه بود. این نتایج نشان می دهد که احیای کربوترمیک هیدروکسید نیکل در شرایط بهینه روشی موثر برای تولید محصول غنی از نیکل فلزی با زمان ماند نسبتا کوتاه است.

کلیدواژه ها:

احیای ، کربوترمیک ، هیدروکسید ، نیکل ، نیکل فلزی ، پودر ، کربن ، بهینه سازی ، فرایند ، بازیافت باتری لیتیوم یون