Método hidrometalúrgico para reciclagem de metais terras raras, cobalto, níquel, ferro e manganês de eletrodos negativos de baterias exauridas de Ni-MH de telefone celular

A hydrometallurgical method for the recovery of rare earth metals, cobalt, nickel, iron, and manganese from the negative electrodes of spent Ni - MH mobile phone batteries was developed. The rare earth compounds were obtained by chemical precipitation at pH 1.5, with sodium cerium sulfate (NaCe(SO4)2.H2O) and lanthanum sulfate (La2(SO4)3.H2O) as the major recovered components. Iron was recovered as Fe(OH)3 and FeO. Manganese was obtained as Mn3O4.The recovered Ni(OH)2 and Co(OH)2 were subsequently used to synthesize LiCoO2, LiNiO2 and CoO, for use as cathodes in ion-Li batteries. The anodes and recycled materials were characterized by analytical techniques.

Sinterização de uma mistura de cavaco de aço inoxidável com pó do mesmo material. Uma nova tecnologia para a reciclagem de metais?

The reuse of materials has as its main objective to minimize environmental impacts and to rationalize the use of energy chains. In the present work, samples of scraps of 316 stainless steel mixed with powder of the same material were sintered. For this case, the percentage of scrap was varied from zero to 25% in weight, with 5% increases. After compacting, under a pressure of 600MPa, the samples were sintered simultaneously at a temperature of 1473 K. The mechanical behavior of the final product was evaluated through Assays of Transversal Rupture recommended and normalized by the MPIF - Metal Powder Industries Federation. Using Conventional Quantitative Metallography, the analyses of the sintered samples demonstrated regions of intense diffusion, therefore, regions of sufficiently intense sintering. The mechanical resistance of the samples was compared with the mechanical resistance of the sintered stainless steel with no scrap. The results were greater than expected, demonstrating the viability of this new procedure.

Oxidative Leaching of metals from electronic waste with solutions based on quaternary ammonium salts

The treatment of electric and electronic waste (WEEE) is a problem which receives ever more attention. An inadequate treatment results in harmful products ending up in the environment. This project intends to investigate the possibilities of an alternative route for recycling of metals from printed circuit boards (PCBs) obtained from rejected computers. The process is based on aqueous solutions composed of an etchant, either 0.2 M CuCl2.2H2O or 0.2 M FeCl3.6H2O, and a quaternary ammonium salt (quat) such as choline chloride or chlormequat. These solutions are reminiscent of deep eutectic solvents (DES) based on quats. DES are quite similar to ionic liquids (ILs) and are used as well as alternative solvents with a great diversity of physical properties, making them attractive for replacement of hazardous, volatile solvents (e.g. VOCs). A remarkable difference between genuine DES and ILs with the solutions used in this project is the addition of rather large quantities of water. It is shown the presence of water has a lot of advantages on the leaching of metals, while the properties typical for DES still remain. The oxidizing capacities of Cu(II) stem from the existence of a stable Cu(I) component in quat based DES and thus the leaching stems from the activity of the Cu(II)/Cu(I) redox couple. The advantage of Fe(III) in combination with DES is the fact that the Fe(III)/Fe(II) redox couple becomes reversible, which is not true in pure water. This opens perspectives for regeneration of the etching solution. In this project the leaching of copper was studied as a function of gradual increasing water content from 0 - 100w% with the same concentration of copper chloride or iron(III) chloride at room temperature and 80ºC. The solutions were also tested on real PCBs. At room temperature a maximum leaching effect for copper was obtained with 30w% choline chloride with 0.2 M CuCl2.2H2O. The leaching effect is still stronger at 80°C, b ut of course these solutions are more energy consuming. For aluminium, tin, zinc and lead, the leaching was faster at 80ºC. Iron and nickel dissolved easily at room temperature. The solutions were not able to dissolve gold, silver, rhodium and platinum.

Investigação da rota biohidrometalúrgica com Acidithiobacillus ferrooxidans/thiooxidans para recuperação do cobalto de baterias de íons lítio descartadas

The recycling of metals from secondary sources can be advantageous. Among the metals of interest, we have cobalt, a metal used for various purposes. As regards the secondary sources of cobalt, the lithium-ion batteries can be considered, since they contain cobalt oxide in their composition (LiCoO2). This way, the objective of this work was to use the microorganism strains (Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans) to bioleach the LiCoO2 extracted from discarded lithium ion batteries with emphasis on the recovery of cobalt for synthesis of new materials of interest. The lineage growth occurred in T&K medium and the growth investigation was made by observing the media, by platelet growth and microscope analysis. Then, the inoculum was standardized on 5 x 106 cells mL-1 and used in bioleaching tests. The bioleaching was investigated: the microorganism nature: separate strains and A. ferrooxidans and A. thiooxidans consortium, bioleaching time (0 to 40 days), inoculum proportion (5 to 50% v/v), energy source (iron and sulfur) and residue concentration (1063 to 8500 mg L-1 of cobalt). The cobalt concentration in the media was found by atomic absorption spectrometry and the medium pH was monitored during the bioleaching. The results show that the amount of bioleached cobalt increases with time and the iron concentration. The bioleaching with A. thiooxidans was not influenced by the addition of sulfur. The use of the two lineages together did not improve the bioleaching rates. Among the lineages, the A. thiooxidans presented better results and was able to bioleach cobalt amounts above 50% in most of the experiments. A. thiooxidans presented lower bioleaching rates, with a maximum of 50% after 24 days of experiment. After reprocessing by bioleaching, the cobalt in solution was used for synthesis of new materials: such as LiCoO2 cathode and as adsorbent pesticide double lamellar hydroxide (HDL Co-Al-Cl) by the Pechini and co-precipitation methods. The reprocessed LiCoO2 presented a unique stoichiometric phase relative to the HT-LiCoO2 structure similar to the JCPDS 44-0145, presenting electrochemical activity when tested as a cathode material. The double lamellar hydroxide Co-Al-Cl was tested as pesticide adsorbent, being possible to adsorb around 100% of the pesticide. The bioleaching was efficient in the recovery of cobalt present in lithium-ion batteries and microorganisms presented high tolerance to the residue, being able to bioleach even at higher LiCoO2 concentrations. The cobalt bioleaching medium did not impair the synthesis phases and the obtained materials presented structure and activity similar to the sintered materials from the reagents containing cobalt.

Efeito da escória de siderurgia na química do solo e na absorção de nutrientes e metais pesados pela cana-de-açúcar

Com a redução das reservas naturais de nutrientes e o alto custo dos fertilizantes, tem aumentado a busca por fontes alternativas, sendo a escória de siderurgia uma opção, uma vez que possui compostos neutralizantes da acidez do solo e elementos químicos importantes para a nutrição das plantas. Este trabalho teve por objetivo avaliar as alterações, nas características químicas do solo e nos teores de nutrientes e de metais pesados, na cana-de-açúcar, em função de doses crescentes de escória de siderurgia. Os tratamentos foram compostos por oito doses de escória de aciaria: 0; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10; 20; 40 t ha-1, mais um tratamento adicional composto por uma dose de 2,5 t ha-1 de calcário, totalizando nove tratamentos, distribuídos em blocos ao acaso, com três repetições. Foram determinadas as características químicas de solo e planta, bem como a produtividade da cana-de-açúcar. A aplicação de escória no solo elevou o pH, a saturação por bases e os teores de P, Ca, B, Fe e Mn, não influenciando os teores de K e Mg. Mesmo aplicando-se doses mais elevadas, não houve alteração nos teores dos metais pesados Cd, Pb e Ni do solo. Houve elevação do teor de Cr. O teor de P na folha e no colmo da cana-de-açúcar apresentou tendência de aumento com as doses de escória, não havendo influência para os demais nutrientes, como, também, para os metais pesados. Houve elevação da produtividade tanto da cana-planta como da cana-soca.

Reciclagem de plásticos

A dissertação teve como primeiro objectivo a identificação e quantificação de contaminantes do processo de reciclagem mecânica de plásticos de polietileno de alta densidade (PEAD) e polietileno de baixa densidade (PEBD). Desta forma aplicouse o método da análise de inertes, descrito na norma XP U44-164, da Associação Francesa de Normalização (AFNOR) e que é utilizado para classificar o composto. Os procedimentos experimentais foram aplicados na análise dos resíduos Pré-lavagem, Moinha e Final, produzidos durante o processo de reciclagem. O método adoptado permitiu identificar de forma expedita os principais contaminantes plásticos, poliestireno (PS), polipropileno (PP), polietileno tereftalato (PET) e policloreto de vinilo (PVC), e outros contaminantes, matéria orgânica, metais, vidros, pedras e areias. Uma vez que, actualmente, estes resíduos são depositados em aterro, considerou-se importante estudar outras formas de valorização. Assim, o segundo objectivo deste trabalho corresponde à caracterização físico-química dos resíduos da reciclagem de plásticos, de forma a avaliar o seu potencial para valorização energética. As alternativas consideradas foram a incineração e a co-incineração, e os resultados comparados com as normas em vigor. A comparação dos resultados obtidos com as especificações da EURITS, no caso das unidades de incineração dedicada, e da indústria cimenteira Secil, no caso da coincineração permitiram concluir que os resíduos em questão têm potencial para valorização energética.

Reciclagem mecânica de placas de circuitos electrónicos

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Valorização de pilhas domésticas esgotadas: separação e recuperação de metais, por extracção com solventes

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Aplicação de resíduo de reciclagem de papel em Cambissolo Háplico e seu efeito no solo e no cultivo de plantas

O processo de reciclagem de papel gera grande quantidade de resíduo e a sua aplicação no solo pode ser uma das estratégias de disposição desse produto, sendo necessário estudar os seus efeitos no solo e nas culturas agrícolas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação de resíduo de reciclagem de papel sobre atributos químicos de um Cambissolo Háplico muito ácido e na produtividade de grãos de soja e feijão. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos completos casualizados, com três repetições. Os tratamentos foram: testemunha, sem calcário ou resíduo; resíduo da reciclagem de papel nas doses de 50, 100, 150, 250, 400 e 600 Mg ha-1, em base úmida; e calcário dolomítico para elevar o pH do solo em água para 6,0. O resíduo corrigiu a acidez do solo, bem como aumentou os teores de cálcio e fósforo. As doses de resíduo não interferiram nos teores de metais pesados no solo e nos grãos. As máximas produtividades de soja e feijão são obtidas nas doses de 323 e 372 Mg ha-1 de resíduo úmido, respectivamente.

Emprego do processamento mecânico na reciclagem de sucatas de placas de circuito impresso

O grande desenvolvimento da industria eletrônica, aliado ao aumento do consumo de bens pela população, gera um número cada vez maior de equipamentos defeituosos e obsoletos, entre eles as Placas de Circuito Impresso (PCI), as quais precisam ser dispostas. A sucata destas placas representa uma matéria prima interessante, pois contém metais e ligas metálicas, o que torna sua reciclagem bastante atraente. Como linha geral, as PCI possuem 49% de materiais cerâmicos, vidros e óxidos, 19% de plásticos, 4% de bromo e 28% de metais. A composição real depende da origem do circuito impresso, assim como do tipo e idade do equipamento. O uso do Processamento Mecânico na reciclagem desse resíduo é uma alternativa na recuperação dos metais presentes e também uma maneira de separar seus vários componentes, permitindo assim dispor adequadamente este resíduo. Neste trabalho as PCI passaram por várias etapas de processamento mecânico. Primeiramente foram moídas abaixo de 1mm e após foram classificadas, caracterizadas e diferentes frações foram separadas por densidade. A primeira classificação foi feita por granulometria e gerou três frações diferentes: uma menor que 0,25mm, outra entre 0,25 e 0,50mm e outra entre 0,50 e 1,0mm. Após foi feita uma separação por densidade obtendo-se uma fração rica em metais, em especial o cobre, e outra fração leve composta por polímeros e cerâmicos As frações classificadas por granulometria e as frações leves originadas da separação por densidade foram lixiviadas para caracterizar o resíduo a respeito da sua toxicidade antes e depois do processo. O uso do processamento mecânico mostrou-se muito eficiente na recuperação dos metais, pois foi possível recuperar cerca de 80% dos metais presentes, com destaque para o cobre, que representa quase 75% da fração metálica. Através da lixiviação foi determinado que as PCI deveriam ser classificadas como resíduos perigosos, pois apresentam uma concentração de chumbo bem acima do permitido. Após a separação por densidade foi feito novamente ensaio de lixiviação e embora a concentração de Chumbo na fração leve tenha diminuido significativamente ela ainda permaneceu acima dos limites estabelecidos pelas normas brasileiras.

Reciclagem de cobre de sucatas de placas de circuito impresso

O crescimento constante na geração de resíduos sólidos em todo o mundo tem estimulado estudos para os mais variados tipos de resíduos. As sucatas eletrônicas fazem parte deste universo de materiais obsoletos e/ou defeituosos que necessitam ser dispostos de maneira mais adequada ou então reciclados. Neste trabalho foram estudadas as Placas de Circuito Impresso que fazem parte das sucatas eletrônicas e que são encontradas em quase todos os equipamentos eletro-eletrônicos (computadores, televisores, VCR´s, DVD´s, telefones celulares, impressoras, etc.). Para realizar esse estudo foram coletadas placas de circuito impresso (PCI) obsoletas ou defeituosas de computadores pessoais que são atualmente a maior fonte deste tipo de resíduo. As PCI são compostas de uma maneira geral de polímeros, cerâmicos e metais, o que dificulta o seu processamento. Por outro lado a presença de metais base (como cobre) e metais preciosos estimulam estudos quanto a sua reciclagem. Também a presença de metais pesados como Pb e Cd, que tornam as placas resíduos perigosos, demonstram a necessidade de pesquisar soluções para este tipo de resíduo, a fim de que possam ser dispostos adequadamente, sem prejudicar o meio ambiente. Na primeira etapa deste trabalho foi utilizado processamento mecânico, como moagem, separação granulométrica, separação magnética e separação eletrostática para obter uma fração concentrada em metais (principalmente Cu, Pb e Sn) e uma outra fração contendo polímeros e cerâmicos. Ao final deste processo foi possível obter nas frações concentradas em metais uma concentração média de cobre de 50%. Na segunda etapa a fração concentrada em metais foi dissolvida com ácidos e enviada para uma eletro-obtenção a fim de recuperar os metais separadamente, neste primeiro momento o cobre. Por eletro-obtenção foram obtidos cátodos com teores de cobre acima de 96% Os resultados obtidos demonstram a viabilidade técnica de se recuperar o cobre utilizando processamento mecânico seguido de uma técnica eletrometalúrgica.

Influência na qualidade final de metais retificados através da variação da velocidade de mergulho

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Novos processos de reciclagem de chumbo

O processo pirometalúrgico convencional para a produção de chumbo metálico é comparado com dois novos processos ambientalmente não agressivos: o eletrohidrometalúrgico e fusão alcalina. O processo eletrohidrometalúrgico consiste em reduzir o tamanho das partículas dos compostos de chumbo e lixiviar os mesmos com uma solução ácida de fluoborato férrico. Neste ponto, o chumbo é dissolvido com os íons férricos sendo reduzidos a íons ferrosos. A solução resultante da lixiviação é bombeada para os compartimentos catódicos de uma célula eletrolítica de diafragma nos quais o chumbo metálico é depositado em catodos de aço inoxidável numa forma compacta e pura. A solução que é empobrecida em íons Pb2+ é então enviada aos compartimentos anódicos da mesma célula onde, nas superfícies de anodos ocorre a oxidação dos íons ferrosos a férricos, que retornam ao estágio de lixiviação. O processo de fusão alcalina consiste em se juntar soda cáustica fundida, enxofre e compostos de chumbo num reator a uma temperatura entre 600 °C e 700 °C. Como um resultado chumbo metálico é obtido juntamente com sais fundidos de sódio, sulfetos metálicos e borra. O fundido é processado, resultando em borra, sulfetos metálicos, soda cáustica e enxofre. Estes dois últimos retornam para o reator. Ambos os processos permitem a recuperação de metais como antimônio, estanho, enxofre e prata, que em processo convencional são perdidos na escória. Esses novos processos são ambientalmente corretos sem poluições severas de Pb e SO2. O chumbo metálico obtido é mais puro que aquele do processo convencional.

Influência do tipo de coleta (comum ou seletiva) na reciclagem de filmes de poliolefinas pós-consumo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Viabilidade energética e econômica da incineração de resíduo sólido urbano considerando a segregação para reciclagem

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)