The ionic conductivity of several simulated borosilicate glasses was measured in the temperature range 150-600℃ in air. Leaching experiments were also carried out using Soxhlet apparatus at 100 ℃ for 7 days. As Li+ ion increased in simulated borosilicate glasses, both the ionic conductivity and leaching rate increased. The activation energy in the ionic conduction of the simulated borosilicate glasses was 1.38-1.45 eV in the high temperature region and 0.93-1.1 eV in the low temperature region.
전기차용 리튬이온배터리의 수요가 증가함에 따라 향후 발생할 폐리튬이온배터리 중의 유가금속 회수가 필요하다. 본 연구에서는 리튬이온배터리의 NCM계 양극재를 수소환원과 수침출에 의해 리튬을 수산화리튬으로 회수할 때의 회수율에 미치는 반응온도의 영향을 조사하였다. 반응온도가 상승함에 따라 수소에 의한 NiO, CoO의 환원에 의해 무게 감소율이 반응초기부터 급격하게 증가하였으며 동시에 H2O 발생량도 증가하였다. 602 ℃ 이상에서는 양극재 중의 Ni, Co가 전부 환원되어 금속상으로 존재하였다. 그리고 수소환원 온도의 상승과 함께 Li 회수률도 증가하였으나 704 ℃ 이상에서는 약 92 % 이상의 유사한 수준을 나타내었다. 따라서 폐Li이온 배터리의 전처리로 수소환원하는 것에 의해 리튬만 사전에 회수하고 잔사를 재처리하면 효율적으로 유가금속을 분리하여 회수할 수 있을 것으로 기대된다.
A two-step process for increasing the leaching efficiency of yttrium and neodymium from coal fly ash were investigated at solid loadings of 5.0 g ash ~1,000 g ash/l of 1.0 N~10.0 N H2SO4, temperature ranging from 30℃ to 90℃, ultrasonic leaching time of 1~10 hours, and ultrasonic power of 25~200 W. The yttrium and neodymium from coal fly ash were effectively leached into ion phases by step change of the first conventional dissolution at room temperature and then the second heating process with the aid of ultrasonic wave, and maximum leaching efficiency of yttrium and neodymium obtained were 66 % and 63 %, respectively. The activation energies for the leaching reaction of yttrium and neodymium at second heating process dependent on leaching time and temperature were derived to be 41.540 kJmol-1 and 507.92 kJmol-1, respectively. The optimum conditions for the maximum leaching of yttrium and neodymium were found to be the solid loading of 250 g ash/l of H2SO4, solvent concentration of 2.0 N H2SO4, and second step process of temperatures of 30℃ for 3 hours and then 90℃ for 4 hours with ultrasonic intensity of 100 W.
Amendment of multi-binders was employed for the immobilization of metal(loid)s in field-contaminated soils to reduce the leaching potential. The effect of different types of multi-binders (lime/diammonium phosphate, diammonium phosphate/ladle slag and lime/ladle slag) on the solidification/stabilization of metal(loid)s (Pb, Zn, Cu and As) from the smelter soil and mine tailing soil were investigated. The amended soils were evaluated by measuring Toxicity Characterization Leaching Procedure (TCLP) leaching concentration of metal(loid)s. The results show that the leaching concentration of metal(loid)s decreased with the immobilization using multi-binders. In terms of TCLP extraction, the mixed binder was effective in the order of lime/ladle slag > diammonium phosphate/ladle slag > lime/diammonium phosphate. When the mixed binder amendment (0.15 g lime+0.15 g ladle slag for 1g smelter soil and 0.05 g lime+0.1 g ladle slag for 1 g mine tailing soil, respectively) was used, the leaching concentration of metal(loid)s decreased by 90%. However, As leaching concentration increased with diammonium phosphate/lime and diammonium phosphate/ladle slag amendment competitive anion exchange between arsenic ion and phosphate ion from diammonium phosphate. The Standard, Measurements and Testing programme (SM&T) analysis indicated that fraction 1 (F1, exchangeable fraction) decreased, while fraction 4 (F4, residual fraction) increased. The increased immobilization efficiency was attributed to the increase in the F4 of the SM&T extraction. From this work, it was possible to suggest that both arsenic and heavy metals can be simultaneously immobilized by the amendment of multi-binder such as lime/ladle slag.
전로슬래그는 폐수 중에 함유된 인산염을 고형물 형태로 제거하는데 유용하게 사용될 수 있다 본 연구는 전로슬래그를 이용하는데 있어서 폐수의 초기 조건에 따라 전로슬래그로 인한 폐수의 pH, 알칼리도 그리고 양이온 용출변화에 따른 인산염 제거 등에 관하여 연구하였다. 실험대상 폐수의 pH를 0.5 단위로 7.0부터 8.5까지 다른 초기조건에서 폐수의 pH는 10시간 내에 급격하게 pH 11이상까지 상승하였다. 알칼리도는 pH보다는 급격하게 상승하지는 않았지만 반응시간 10 시간이 경과한 후 꾸준하게 상승하였다. 인산염 제거는 pH상승, 알칼리도 상승과 함께 반응시간 10시간까지 급격하게 제거되다가 서서히 제거되는 양상을 보였다. 반응시간 27시간 경과 후 그리고 36 시간 경과 후 전로슬래그에 함유된 마그네슘 이온 용출 농도를 측정한 결과 2.0 mg/L과 4.3 mg/L 수준까지 지속적으로 용출 되었다. 본 실험 결과 전로슬래그에 함유된 마그네슘이 용출되었기 때문에 물속에 암모니아가 존재한다면 인산염과 함께 스트루바이트 형태의 결정체로 인이 제거될 수 있음을 확인하였다.
리튬이온배터리의 수요가 증가함에 따라 향후 발생할 폐리튬이온배터리 중의 유가금속 회수가 필요하다. 대량의 폐리튬이온배터리 리사이클링에는 건식제련이 적합하지만 Li이 슬래그나 분진으로 손실되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 폐리튬이온배터리의 NCM계 양극재로부터 Li을 회수하기 위해 그라파이트 첨가에 따른 탄산화 배소와 수침출 거동에 대해 조사하였다. 그라파이트를 10 wt% 첨가 시, Ar 및 CO2 분위기에서 승온 중 약 850 K에서 급격한 무게 감소와 함께 CO 및 CO2 가스가 배출되었다. 급격한 무게 감소 후 NCM은 금속 산화물 및 순금속으로 분해되고 환원되었다. 따라서 블랙파우더(NCM+그라파이트)의 탄산화 배소에서는 NCM의 분해에 의해 O2가 발생하면서 Li2O, NiO 등의 산화물이 생성되고, 이어서 Li2O가 CO2와 반응하여 Li2CO3를 생성하며, NiO의 일부는 그라파이트에 의해 환원되어 금속 Ni을 생성한다. 그리고 탄산화 배소 후 수침출에 의해 약 99.95 % 순도의 Li2CO3를 최대 94.5 %까지 회수하였다.
As the demand for lithium-ion batteries for electric vehicles is increasing, it is important to recover valuable metals from waste lithium-ion batteries. In this study, the effects of gas flow rate and hydrogen partial pressure on hydrogen reduction of NCM-based lithium-ion battery cathode materials were investigated. As the gas flow rate and hydrogen partial pressure increased, the weight loss rate increased significantly from the beginning of the reaction due to the reduction of NiO and CoO by hydrogen. At 700 ℃ and hydrogen partial pressure above 0.5 atm, Ni and Li2O were produced by hydrogen reduction. From the reduction product and Li recovery rate, the hydrogen reduction of NCM-based cathode materials was significantly affected by hydrogen partial pressure. The Li compounds recovered from the solution after water leaching of the reduction products were LiOH, LiOH·H2O, and Li2CO3, with about 0.02 wt% Al as an impurity.
This study was carried out to leach valuable metal ions from the mine waste ore using the adapted indigenous bacteria. In order to tolerance the heavy metals, the indigenous bacteria were repeatedly subcultured in the adaptation-medium containing $CuSO_4{\cdot}5H_2O$ for 3 weeks and 6 weeks, respectively. As the adaptation experiment processed, the pH was rapidly decrease in the adaptation-medium of 6 weeks more than the 3 weeks. The result of bioleaching with the adapted bacteria for 42 days, the pH value of leaching-medium in the 3 weeks tend to increased, whereas the pH of the 6 weeks decreased. In decreasing the pH value in the adaptation-medium and in the leaching-medium, it was identified that the indigenous bacteria were adapted $Cu^{2+}$ the ion and the mine waste ores. The contents of Cu, Fe and Zn in the leaching solution were usually higher leached in 6 weeks than 3 weeks due to the adaptation. Considering the bioleaching rates of Cu, Fe and Zn from these leaching solutions, the highest increasing the efficiency metal ion were found to be Fe. Accordingly, it is expected that the more valuable element ions can be leached out from the any mine waste, if the adapted bacteria with heavy metals will apply in future bioleaching experiments.
In order to explain the positive catalytic action of copper compound for the rate of leaching of zinc sulfide minerals, the electrode and redox potentials of both synthetic and natural sulfides were measured at various conditions of temperatures and pressures. The potentials of Chalcopyrite and copper sulfide were considerably higher than that of zinc sulfide, whereas lead sulfide and Galena had slightly lower potentials than that of zinc sulfide. At elevated temperatures and pressures, the same tendency was obtained. By means of comparing the calculated and measured values of potentials for sulfides, it was suggested that the electrode potentials in acid solution were generated by oxidation of sulfur ion. As a result, it was concluded that the catalytic action of copper compound in the leaching of synthetic zinc sulfide should be arised from the galvanic action between sulfides keeping intimate contact one another in which copper sulfide worked as cathodic and zinc sulfide as anodic part analogous to the metal corrosion under galvanic action.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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