EAF's dust has been treated mainly by pyrometallurgical reduction process in rotary kiln furnace to recover valuable metal elements such as Zn and to avoid the disposal of hazardous materials to waste. Recently, hydrometallurgical eletrowinning of zinc from a zinc-amino chloride solution obtained by the leaching of EAF's dust was developed to recover high grade zinc metal from EAF’s dust. But there are some disadvantages in each process such as difficulty of operation condition control and sticking problem in kiln process and low extractability and recovery of zinc owing to insoluble zinc-ferrite in electrowinning process. We propose a new combined process of pyrometallurgical one and hydrometallurgical one to treat EAF's dust efficiently and economically. In this study, ammonium chloride solution leaching of crude zinc oxide recovered from reduction of EAF's dust was carried out to find out the efficiency of zinc extraction from it and the possibility for performance of eletrowinning in the proposed process. Effects of various leaching variables ruck as leaching temperature, concentration of leaching solution and leaching time were investigated. And the leaching results of the crude zinc oxide were compared with those of EAF's dust. The extraction percents of zinc in ammonium chloride solution leaching of the crude zinc oxide recovered from reduction of EAF's dust were above 80% after 60 minutes of leaching under the leaching condition of 4M NH$_4$CI concentration and above leaching temperature of 7$0^{\circ}C$. And the concentrations of zinc in the leached solution were obtained above 50g/$\ell$. The activation energy calculated for zinc extraction in NH$_4$CI leaching was 58.1 KJ/㏖ for EAF's dust and 15.8 KJ/㏖ for the crude zinc oxide recovered from reduction of EAF's dust.
A study on the recovery of lithium and leaching behavior of NCM powder by hydrogen reduction for NCM system Li-ion battery scraps was investigated. The reductive rate was about 93% at $800^{\circ}C$ by hydrogen treatment. The lithium carbonate with 99% purity was manufactured by using $CO_2$ gas and washing method with water for NCM powder after hydrogen reduction. As a result of comparing the powders before and after the hydrogen reduction treatment for acid leaching behavior we obtained 32% enhanced leaching rate of cobalt, 45% enhanced leaching rate of nickel and the 90% leaching effect for manganese by hydrogen reduction at 2M $H_2SO_4$ concentration condition.
We investigated the reduction leaching process of manganese dioxide ore using black locust as reductant in sulfuric acid solution. The effect of parameters on the leaching efficiency of manganese was the primary focus. Experimental results indicate that manganese leaching efficiency of 97.57% was achieved under the optimal conditions: weight ratio of black locust to manganese dioxide ore (WT) of 4:10, ore particle size of $63{\mu}m$, $1.7mol{\cdot}L^{-1}\;H_2SO_4$, liquid to solid ratio (L/S) of 5:1, leaching time of 8 h, leaching temperature of 368 K and agitation rate of $400r{\cdot}min^{-1}$. The leaching rate of manganese, based on the shrinking core model, was found to be controlled by inner diffusion through the ash/inert layer composed of associated minerals. The activation energy of reductive leaching is $17.81kJ{\cdot}mol^{-1}$. To conclude the reaction mechanism, XRD analysis of leached ore residue indicates manganese compounds disappear; FTIR characterization of leached residue of black locust sawdust shows hemicellulose and cellulose disappear after the leaching process.
Long-termly used in water supply, an underground concrete pipe is easily subjected to the coupled action of pressure loading and flowing water, which can cause the chemo-mechanical damage of the pipe, resulting in its premature failure and lifetime reduction. Based on the leaching characteristics and damage mechanism of concrete pipe, this paper proposes a coupled chemo-mechanical damage and failure model of underground concrete pipe for water supply, including a calcium leaching model, mechanical damage equation and a failure criterion. By using the model, a numerical simulation is performed to analyze the failure process of underground concrete pipe, such as the time-varying calcium concentration in concrete, the thickness variation of pipe wall, the evolution of chemo-mechanical damage, the distribution of concrete stress on the pipe and the lifetime of the pipe. Results show that, the failure of the pipe is a coupled chemo-mechanical damage process companied with calcium leaching. During its damage and failure, the concentrations of calcium phase in concrete decrease obviously with the time, and it can cause an increase in the chemo-mechanical damage of the pipe, while the leaching and abrasion induced by flowing water can lead to the boundary movement and wall thickness reduction of the pipe, and it results in the stress redistribution on the pipe section, a premature failure and lifetime reduction of the pipe.
Concrete in water environment is easily subjected to the attack of leaching, which causes its mechanical reduction and durability deterioration, and the key to improving the leaching resistance of concrete is to increase the compaction of its microstructure formed by the curing. This paper performs a numerical investigation on the intrinsic relationship between microstructures formed by the hydration of cement and slag and leaching resistance of concrete in water environment. Firstly, a shrinking-core hydration model of blended cement and slag is presented, in which the interaction of hydration process of cement and slag is considered and the microstructure composition is characterized by the hydration products, solution composition and pore structure. Secondly, based on Fick's law and mass conservation law, a leaching model of hardened paste is proposed, in which the multi-species ionic diffusion equation and modified Gérard model are established, and the model is numerically solved by applying the finite difference method. Finally, two models are combined by microstructure composition to form an integrated curing-leaching model, and it is used to investigate the relationship between microstructure composition and leaching resistance of slag-blended cement pastes.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.35
no.3
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pp.876-885
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2018
Utilization of spent RHDM(Residue Hydrodemetallation) catalyst as de-NOx SCR(Selective Catalytic Reduction) catalyst was studied by conducting by heptane cleaning and high-temperature roasting for removal of deposited carbon and sulfur. Followed by oxalic acid leaching was carried out for controlling excess vanadium deposited on spent RHDM catalyst in search of appropriate vanadium loadings for the best SCR performance and the leaching conditions are 5~15wt% concentration of oxalic acid and 5min leaching time at $50^{\circ}C$ with the ultra-sonic agitator. De-NOx activities of prepared and commercial SCR catalyst were measured by the atmospheric SCR catalyst performance test unit, their residual content were also carried out by ICP, C&S Analysis and XRF. Acid leaching (AL-10) catalyst showed the highest de-NOx efficiency of all prepared catalysts and the de-NOx efficiency over wash coated catalyst(WC-AL-10) was equivalent to that of commercial SCR catalyst. Therefore the possibility of using as SCR catalyst for each application by adjusting treatment conditions of spent RHDM catalyst was found and further research will be needed in detail for the its commercialization.
Purification on the leaching solution of the crude zinc oxide obtained by the reduction of EAF dust has been carried out. Pb and Cd ions in the leaching solution were precipitated and removed from the solution by the addition of zinc metal powder. The purification condition for electrowinning to obtain the high purity zinc metal was investigated by analyzing the effects of Pb and Cd ion concentrations on the contents of impurities in the recovered zinc metal. The 3 N purity zinc metal was obtained at the electrolysis condition of the concentrations of Pb less than 2 ppm and Cd less than 0.1 ppm in the purified solution. For this purification, the amounts of zinc metal powder more than 8.5 g/l should be added in the crude zinc oxide leached solution.
A study on the recovery of lithium and leaching behavior of NCM powder by carbon reduction for NCM-system Li-ion battery scraps was conducted. First of all, the oxide powders of NCM-system with layer structure were decomposed by carbon, lithium was converted to lithium carbonate by carbon reaction at above $600^{\circ}C$. The lithium carbonate powders with 99% purity were manufactured by washing method with water and concentration process for NCM powder after carbon reduction. The reaction yield was approximately 88% at $800^{\circ}C$ by carbon reduction. At this time, leaching efficiency at 2M sulfuric acid concentration was over 99% for cobalt, nickel and manganese.
So-Yeong Lee;So-Yeon Lee;Dae-Hyeon Lee;Ho-Sang Sohn
Journal of Powder Materials
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v.31
no.2
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pp.163-168
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2024
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.
So-Yeong Lee;So-Yeon Lee;Dae-Hyeon Lee;Ho-Sang Sohn
Resources Recycling
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v.33
no.1
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pp.15-21
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2024
The demand for electric vehicles powered by lithium-ion batteries is continuously increasing. Recovery of valuable metals from waste lithium-ion batteries will be necessary in the future. This research investigated the effect of reaction temperature on the lithium recovery ratio from hydrogen reduction followed by water leaching from lithium-ion battery NCM-based cathode materials. As the reaction temperature increased, the weight loss ratio observed after initiation increased rapidly owing to hydrogen reduction of NiO and CoO; at the same time, the H2O amount generated increased. Above 602 ℃, the anode materials Ni and Co were reduced and existed in the metallic phases. As the hydrogen reduction temperature was increased, the Li recovery ratio also increased; at 704 ℃ and above, the Li recovery ratio reached a maximum of approximately 92%. Therefore, it is expected that Li can be selectively recovered by hydrogen reduction as a waste lithium-ion battery pretreatment, and the residue can be reprocessed to efficiently separate and recover valuable metals.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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