Reciclagem de Pilhas e Baterias

Esta linha de pesquisa iniciou-se na década de 90. Desde então diversos projetos foram realizados estudando reciclagem de pilhas comuns e alcalinas, baterias de níquel-cádmio, baterias de níquel metal-hidreto, baterias de íons de lítio e misturas de pilhas e de baterias.

O resumo a seguir mostra o trabalho de tese de Livre-Docência da Profa. Dra. Denise Crocce Romano Espinosa.

Resumo

A reciclagem de produtos eletro-eletrônicos é um dos principais desafios atuais, com destaque a reciclagem de pilhas e baterias, ou seja, equipamentos de estoque de energia portáteis. Esta tese tem por objetivos caracterizar uma amostra de 200kg de pilhas e baterias usadas que foram devolvidas em um ponto de coleta público e estudar os principais parâmetros para uma rota pirometalúrgica e hidrometalúrgica de obtenção dos metais contidos.

A caracterização do material foi feita pela segregação e classificação das baterias e pilhas. Foram produzidas amostras representativas de 10 kg com as composições aproximadas da amostra global. Estas amostras foram moídas em moinho de martelos com grelha de 9mm. O material moído foi submetido a ensaios para a sua caracterização química, granulométrica, e teor de umidade. A separação magnética do material moído em moinho de martelos não apresentou bons resultados, pois houve contaminação da fração magnética causada pelo aprisionamento de material particulado. O material superior a 3,360mm foi moído em moinho de facas para a liberação do material particulado que ficou preso dentro das carcaças durante a moagem no moinho de martelos. O material homogeneizado foi quarteado e briquetado para os ensaios de redução, que foram feitos em um forno de resistência elétrica com uma retorta de aço inoxidável no seu interior. Um sistema de injeção de gás inerte foi acoplado a esta retorta. Os gases de saída passam por um condensador (dedo-frio) e um filtro de papel, seguido pelo borbulhamento em água deionizada.

Os resultados dos ensaios de redução mostraram a evaporação dos compostos de Hg e Cd abaixo de 800ºC, a evaporação do Zn a 900ºC e a pré-redução dos óxidos de manganês a MnO a partir de 900ºC. O material reduzido a 1100ºC foi submetido a separação magnética tendo havido recuperação de pelo menos 80% do ferro contido. Além dos ensaios de redução, foram feitos ensaios em balança termogravimétrica. A análise dos resultados de termogravimetria mostrou que a 900ºC o tempo para reação é bastante prolongado, e que a maior parte da perda de massa ocorre neste patamar de temperatura. Após redução a 1100ºC, o material reduzido foi submetido a separação magnética. A fração não-magnética foi levada para os ensaios hidrometalúrgicos, que consistiram basicamente na lixiviação em solução de ácido sulfúrico 2M, precipitação com NaOH e precipitação com oxalato de amônio 70ºC.

Os resultados mostraram que 88% do material reduzido não magnético é solúvel em ácido sulfúrico, 6% é material orgânico inerte (insolúvel em HNO3:HCl) e 6% insolúvel nãoinerte (solúvel em HNO3:HCl). A fração insolúvel não inerte é composta por 30 a 40% de cobre. Os ensaios de precipitação da fração solúvel mostraram que os elementos de terras raras podem ser recuperados na faixa de pH entre 0,3 e 1,0. O ferro e o alumínio precipitam para pHs acima de 3,5. A adição de oxalato de amônio promove a precipitação de oxalato de manganês a partir do pH igual a 1,0.