METYK -metallialan ympäristö- ja kiertotalous METYK IV -seminaari 28.2.2017

1. Severi Ojanen
Metallifoorumi IV, 28.2.2017
Porin yliopistokeskus
Mekaaninen kierrätys

2. Akkumurskeiden mekaaninen
jatkoprosessointi
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017

3. Projektin kulku
• Metallifoorumi I
– Kirjallisuuskatsaus akkujen kierrätyksen nykytilanteeseen
• Metallifoorumi II
– Varauksenpurkukokeet
• Metallifoorumi III
– Akkumurskeen luokitus partikkelikoon mukaan
• Metallifoorumi IV
– Akkumurskeen tiheysanalyysit ja prosessikaavio-
ehdotukset
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
1

4. Lähtökohdat
• Tavoitteena parantaa
olemassa olevaa
prosessia
– Mekaaninen käsittely
– Metallien saanto
– Tehokkaampi ja
turvallisempi prosessi
2
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017

5. Yleiskuva prosessista
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
3
Mekaaninen
jatkokäsittely
Kemiallinen
jatkokäsittely
Lopputuote
Akkujäte
Murskaus

6. Yleiskuva prosessista
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
3
Varauksen
purku
Mekaaninen
jatkokäsittely
Kemiallinen
jatkokäsittely
Lopputuote
Akkujäte
Murskaus

7. Varauksen purku
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
4
• Akkujen ja paristojen
varauksen purku parantaa
yleisesti prosessin tehokkuutta
– Parantaa yleistä turvallisuutta
– Poistaa muiden kalliimpien
esikäsittelyiden tarpeen
– Helpottaa myös jatkoprosessointia
0 5 10 15 20 25
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
Jännite(V)
Aika (min)
Lisätty Fe
Lisätty Zn

8. Mekaaninen
jatkokäsittely
Yleiskuva prosessista
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
5
Kemiallinen
jatkokäsittely
Lopputuote
Akkujäte
Murskaus

9. Akku- ja paristomurskeen luokitus
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
6

10. Metallien jakautuminen – Litiumioniakut
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
7

11. Metallien jakautuminen – NiMH
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
100 1000 10000
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Raekoko (µm)
Fe
Ni
Co
La
Muut
8

12. Tiheysmittaukset
• Pelkän partikkelikoon perusteella ei saada
täydellistä erottelua
• Akkujen ja paristojen komponenteilla on
eri tiheydet
– Painovoimaerotus
– Mitataan pyknometrillä
9
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017

13. Alkaliparistomurske
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
10
3,0 3,2 3,4
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tiheys (g/cm3
)
Zn
Mn
Muut

14. Litiumioniakkumurske
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
11
1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Tiheys (g/cm3
)
Cu
Mn
Fe
Co
Ni
Al
Li
Muut

15. NiMH-murske
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
12

16. Tiheysmittaukset (LiB)
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
13
• Litiumioniakkujen suurempien (> 1 mm)
partikkelikokojen pääkomponentit Cu ja Al
Tiheys
(g/cm3)
Fe Ni Co Al Cu Mn Li Muut
Näyte 1 6,14 3,9 % 0,4 % 1,9 % 0,2 % 73,8 % 0,2 % 0,4 % 19,3 %
Näyte 2 2,87 0,4 % 1,0 % 11,4 % 61,3 % 1,6 % 1,5 % 1,2 % 21,6 %

17. Tiheysmittaukset (NiMH)
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
14
• Magneettierotus > 1mm raekoolle
• Tiheysmittaukset osoittavat myös
painovoimaerotuksen mahdollisuuden
Tiheys
(g/cm3)
Fe Ni Co Muut
7,27 58,3 % 11,4 % 0,4 % 29,9 %

18. Liiketoimintamahdollisuudet
• Varauksen purku
– Mahdollinen lisätuote tuomaan lisäarvoa prosessiin
– Ylimääräinen esiprosessointi helpottaa koko ketjun
jatkokäsittelyä
• Mekaanisella käsittelyllä rikastetut jakeet
– Arvokkaammat lopputuotteet
– Mekaaninen käsittely edullisempaa kuin kemiallinen
käsittely
15
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017

19. Prosessiehdotus litiumioniakkujen
käsittelyyn
LiB-murske
Tiheyserottelu
Li + Co
Cu
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
16
1 mm
seulonta
Ylite
Alite Hydrometallurgia
Magneetti-
erotus
Al
Fe

20. Prosessiehdotus NiMH-akkujen
käsittelyyn
NiMH-
murske
1 mm
seulonta
Ylite
Magneetti-
erotus
Hydrometallurgia REE + Ni
Severi Ojanen Metallifoorumi IV 28.2.2017
17
Alite
Fe + Ni

21. Kiitos!
severi.ojanen@aalto.fi
Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu
Kemian tekniikan ja metallurgian laitos