Nizamettin DEMİRKIRAN, Gülistan Deniz Turhan ÖZDEMİR

Atık Alkali Pillerden Elde Edilen Çinko Tozun Sodyum Hidroksit Çözeltilerindeki Çözünürlüğünün İncelenmesi

Atık pillerin metal içerikleri metalürjik yöntemler yardımıyla geri kazanılabilir. Bu yöntemlerden birisi hidrometalurjik metottur ve sulu çözeltilerde kimyasal reaksiyonlar yardımıyla metal, metal tuzları ve bileşiklerinin üretimini kapsar. Metodun ilk aşaması katı sıvı kütle transferini içeren liç prosesidir. Liç işleminde katı madde bir çözücü ile çözündürülür ve metal değerler çözelti ortamına transfer edilir. Bu çalışmada, atık alkali pillerdeki çinko pil tozunun sodyum hidroksit çözeltilerindeki çözünürlüğü incelenmiştir. Deneylerde pil tozunun çözünürlüğü üzerine çözelti derişimi, reaksiyon sıcaklığı, katı tanecik boyutu, katı/sıvı oranı ve karıştırma hızının etkileri araştırılmıştır. Derişim, sıcaklık ve karıştırma hızının artmasıyla, katı/sıvı oranı ve katı tanecik boyutunun ise azalmasıyla çözünürlüğün arttığı tespit edilmiştir. Elde edilen deneysel bulgulara göre, diğer parametrelere nazaran reaksiyon sıcaklığı ve çözelti derişiminin çinko tozun çözünürlüğü üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu söylenebilir. Çözelti derişimi 0,5 mol/L iken 120 dakikalık liç süresinden sonra pil tozundaki çinkonun %19'unun çözündüğü, derişim 2,5 mol/L değerine arttırıldığında ise sadece 20 dakikalık liç süresinde çinkonun %99'unun çözündüğü belirlenmiştir. Sıcaklık 20 °C den 60 °C'ye yükseldiğinde sırasıyla 120 dakika ve 30 dakika liç süresinden sonra pil tozundaki çinkonun çözünürlüğünün %96,7 ve %98,3 olduğu tespit edilmiştir.

Investigation of Dissolution of Zinc Powder Obtained Waste Alkaline Battery in Sodium Hydroxide Solutions

Metal contents of waste batteries can be recovered by metallurgical methods. One of these methods is hydrometallurgical route, and it involves the production of metal, metal salts and compounds by means of chemical reactions in aqueous solutions. First step of hydrometallurgy is leaching process containing a solid to liquid mass transfer. In the leaching process, solid material is dissolved by a solvent, and metal values are transferred into solution medium. In this study, it was investigated dissolution of zinc powder in waste alkaline batteries in sodium hydroxide solutions. In the experiments, the effects of solution concentration, reaction temperature, particle size of solid, solid to liquid ratio, and stirring speed on dissolution of battery powder were studied. It was found that the dissolution increased with an increase in concentration, reaction temperature and stirring speed, and with a decrease solid-to-liquid ratio and in particle size. According to the experimental results obtained, it can be said that the reaction rate and solution concentration compared to other parameters have an important effect on dissolution of zinc powder. At a solution concentration of 0,5 mol/L, it was determined that 19% of zinc in battery powder dissolved after 120 min of leaching time, while at a concentration of 2,5 mol/L, 99% of zinc dissolved only after 20 min of leaching time. It was found that the extent of leaching of zinc in battery powder was 96,7% to 98,3% when the temperature rose from 20 °C to 60 °C after 120 min and 30 min of leaching time, respectively.

PDF

___

Baba, A.A, Adekola, A.F. and Bale, R.B., 2009. Development of a combined pyro- and hydro- metallurgical route to treat spent zinc-carbon batteries. Journal of Hazardous Materials, 171, 838- 844.
Bernardes, A.M., Espinosa, D.C.R. and Tenorio, J.A.S., 2004. Recycling of batteries: A review of current processes and technologies. Journal of Power Sources, 130, 291-298.
Buzatu, T., Popescu, G., Birloaga, I. and Saceanu, S., 2013. Study concerning the recovery of zinc and manganese from spent batteries by hydrometallurgical processes. Waste Management, 33, 699-705.
Chmielewski, A.G., Urbanski, T.S. and Migdal, W., 1997. Separation technologies for metals recovery from ındustrial wastes. Hydrometallurgy, 45, 333-344.
De Souza, C.C.B.M., De Oliveria, D.C. and Tenorio, J.A.S., 2001. Characterization of used alkaline batteries powder and analysis of zinc recovery by acid leaching. Journal of Power Sources, 103, 120-126.
Demirkıran, N., 2012. Atık pillerden metal kazanılmasında amonyum asetatın liç reaktifi olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi. Çevre Bilim ve Teknoloji, 3, 275-282.
Demirkıran, N., 2015. Examination of the use of ammonium acetate as lixiviant in recovery of zinc from waste batteries and kinetic analysis. Environmental Engineering and Management Journal, 14, 51-56.
El-Nadi, Y.A., Daoud, J.A. and Aly, H.F., 2007. Leaching and separation of zinc from the black paste of spent MnO2-Zn dry cell batteries. Journal of Hazardous Materials, 143, 328-334.
Ferella, F., Michelis, I.D., Pagnanelli, F., Beolchini, F., Furlani, G., Navarra, M., Veglio, F. and Toro, L., 2006. Recovery of zinc and manganese from spent batteries by different leaching systems. Acta Metallurgica Slovaca, 12, 95-104.
Gega, J. and Walkowiak, W., 2011. Leaching of zinc and manganese from used up zinc-carbon batteries using aqueous sulfuric acid solutions. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 46, 155-162.
Jha, M.K., Kumar, V. and Singh, R.J., 2001. Review of hydrometallurgical recovery of zinc from ındustrial wastes. Resources, Conservation and Recycling, 33, 1-22.
Karakaya, E., Kükrer, T., Veglio, F., Akçıl, A.U. and Kitis, M.,2007. Atık alkali ve çinko-karbon pillerden mangan ve çinko geri kazanımı-inorganik ve organik asitlerle liç testleri. Yedinci Ulusal Çevre Mühendisliği Kongresi, İzmir, Türkiye.
Karnchanawong, S. and Limpiteeprakan, P., 2009. Evaluation of heavy metal leaching from spent household batteries disposed in municipal solid waste. Waste Management, 29, 550-558.
Safari, V., Arzpeyma, G., Rashchi, F. and Mostouf,i N.,2009. A shrinking particle-shrinking core model for leaching of a zinc ore containing silica. International Journal of Mineral Processing, 93, 79-83.
Sayılgan, E., Kukrer, T., Yigit, N.O., Civelekoglu, G., Kitis, M., 2010. Acidic leaching and precipitation of zinc and manganese from spent battery powder using various reductants. Journal of Hazardous Materials, 173, 137-143.
Senanayake, G., Shin, S.M., Senaputra, A., Winn, A., Pugaev, D., Avraamides, J., Shon, J.S. and Kim, D.J., 2010. Comparative leaching ofspentzinc-manganese-carbon batteries using sulfur dioxide in ammoniacal and sulfuric acid solutions. Hydrometallurgy, 105, 36-41.
Shin, S.M., Senanayake, G., Sohn, J., Kang,, J., Yang, D. and Kim, T., 2009. Separation of zinc from spent zinccarbon batteries by selective leaching with sodium hydroxide. Hydrometallurgy, 96, 349-353.
Venkatachalam, S., 1998. Hydrometallurgy, Narosa Publishing House, India.