[go: up one dir, main page]

TR201904203A2 - Çeli̇k sektöründe (ferro alaşim ve hurdadan çeli̇k üreti̇mi̇nde) kullanilan elektri̇k ark firininin baca gazindan çikan tozlarin enerji̇ depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi̇ olarak değerlendi̇ri̇lmesi̇ - Google Patents

Çeli̇k sektöründe (ferro alaşim ve hurdadan çeli̇k üreti̇mi̇nde) kullanilan elektri̇k ark firininin baca gazindan çikan tozlarin enerji̇ depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi̇ olarak değerlendi̇ri̇lmesi̇ Download PDF

Info

Publication number
TR201904203A2
TR201904203A2 TR2019/04203A TR201904203A TR201904203A2 TR 201904203 A2 TR201904203 A2 TR 201904203A2 TR 2019/04203 A TR2019/04203 A TR 2019/04203A TR 201904203 A TR201904203 A TR 201904203A TR 201904203 A2 TR201904203 A2 TR 201904203A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
batteries
metal
feature
use according
energy storage
Prior art date
Application number
TR2019/04203A
Other languages
English (en)
Inventor
Deniz Karahan Bi̇llur
Original Assignee
Univ Istanbul Medipol
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Istanbul Medipol filed Critical Univ Istanbul Medipol
Priority to TR2019/04203A priority Critical patent/TR201904203A2/tr
Priority to US17/441,508 priority patent/US12283685B2/en
Priority to PCT/TR2020/050195 priority patent/WO2020190237A2/en
Publication of TR201904203A2 publication Critical patent/TR201904203A2/tr

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/02Working-up flue dust
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0483Processes of manufacture in general by methods including the handling of a melt
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • F27B3/08Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces heated electrically, with or without any other source of heat
    • F27B3/085Arc furnaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/131Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139Processes of manufacture
    • H01M4/1391Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/483Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides for non-aqueous cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

Mevcut buluş ferro alaşımların üretiminde veya hurda metallerden çelik üretiminde kullanılan elektrik ark fırınlarının (EAF) baca gazında yer alan tozlardan elde edilen malzemelerin enerji depolanması gibi elektrokimyasal uygulamalarda elektrot malzemesi olarak kullanımına ilişkindir.

Description

TARIFNAME ÇELIK SEKTÖRÜNDE (FERRO ALASIM VE HURDADAN ÇELIK ÜRETIMINDE) KULLANILAN ELEKTRIK ARK FIRINININ BACA GAZINDAN ÇIKAN TOZLARIN ENERJI UYGULAMALARINDA ELEKTROT MALZEMESI OLARAK DEGERLENDIRILMESI TEKNIK ALAN Mevcut bulus ferro alasimlarin üretiminde veya hurda metallerden çelik üretiminde kullanilan elektrik ark firinlarinin (EAF) baca gazinda yer alan tozlardan elde edilen malzemelerin enerji depolanmasi gibi elektrokimyasal uygulamalarda elektrot malzemesi olarak kullanimina iliskindir. TEKNIGIN BILINEN DURUMU Degisen politik ve ekonomik dengeler ülkeleri çevre kurallarina uygun sartlarda öz sermayelerini kullanarak, bagimsiz üretim yapma konusunda motive etmektedir. Bu noktada ülkelerin kendi yenilenebilir enerji kaynaklarini kullanarak enerji üretmesi, depolamasi ve müsteri istegi dogrultusunda hizmet verecek sekilde tasimasi önem arz etmektedir. Enerji depolamada kullanilan kapasitörler ve bataryalar sahip olduklari üstün performanslari sebebiyle dikkat çekmektedir. Günümüzde elektrokimyasal uygulamalarda sikça kullanilan metal oksitler genel anlamda sentetik olarak elde edilirler. Bu noktada metal oksit tozlarinin üretimi için yüksek yatirim maliyeti ve enerji harcamasina gereksinim duyulabilmektedir. Oysaki incelemeler piroinetalurjik metal üretim sanayisinde olusan atiklarin birçogunun metal oksit içerdigini göstermistir. 2016 yilinda ülkemizin çelik üretiminde Dünya"nin ilk on ülkesinden birisi oldugu ve çelik üretiminin %70°inin elektrik ark firinlarinda (EAF) yapildigi gerçegi göz önüne alindiginda EAF°da olusan baca gazi tozlarindan metal oksit kazanmak suretiyle elektrokimyasal uygulamalar için elektrot üretilmesi planlanmistir. EAF baca gazi (EAFBG) tozu içerdigi kursun, kadmiyum, krom (bazi durumlarda civa ve arsen) gibi suda çözünebilen agir metaller sebebiyle EPA tarafindan 1980°den beri "çevreye ve insan sagligina tehdit olusturabilir" nitelikte kabul edilmektedir. tehlikeli atik olarak degerlendirilmektedir. Bu nedenle ülkemiz dâhil olinak üzere birçok ülkede "tehlikeli atik" sinifinda islem gören EAFBG tozlari genel olarak üç sekilde degerlendirilebilir: (i) endüstriyel atik depolama sahalarinda depolanabilir, (ii) üretim sürecine tekrar beslenebilir, (iii) diger süreçlere / ürünlere geri dönüsüm / ekleme ile yeniden ürün kazaniminda kullanilabilir. Bu alternatiflerin ilki göz önüne alindiginda, EAFBG tozunun tehlikeli dogasi nedeniyle, daha güvenli depolama alanlarina, örnegin yer alti sularina karisamayacagi yagmur suyu almayan bölgelere, gömülmesi gerekmektedir. Son yillarda imha sahalarinin artan kontrol maliyeti ve lojistik hizmetleri nedeniyle bu sekilde bir atik depolama yönteminin maliyeti yükselmistir ve ayrica atik toz içerisindeki metaller bu uygulamayla herhangi bir sekilde degerlendirilemeden kaybedilecegi için bu yöntem tavsiye edilineinektedir. Ikinci alternatif olan EABG tozunun ferro alasimlarin üretim sürecine dönüsü için de ilave yatirim maliyetleri ve yüksek süreç kontrol seviyelerine ait operasyonel zorluklarin çözümlenmesi gerekmektedir. Diger taraftan son alternatif olan EAFBG tozunun tamimiyle geri dönüsümü ise tozun fiziksel, kimyasal ve mineral özellikleri dikkate alindiginda pratik olmayan bir sürecin tasarlanmasina ve ilave maliyetlere neden olmaktadir. Bu durum bertaraf maliyetini düsürecek uygun bütçeli bir geri dönüsüm prosesi ile kazanilacak malzemelerin yüksek katma degerli uygulamalarda degerlendirilmesi arayisini ortaya çikarmistir. Bilinen teknikte EAF tozundan tekrar kullanilabilinecek malzemelerin kazanimi için yapilmis çalismalar 2 sinifa ayrilabilir: l) pirometalurjik yöntemle tozun yüksek bir sicaklikta islem görmesi, 2) tozun hidrometalurjik islemlere ugratilmasi suretiyle içerigindeki degerli metallerin kazanilmasi. Her ne kadar yukarida bahsedilen iki yöntem arasindan hidrometalurjik yöntemler, teoride düsük maliyetli ekipman ve az enerji ihtiyaçlari ile öne çiksalar da proses sonunda siklikla yüksek miktarda çevresel olarak "sakincali" atiklar elde edilmektedir. Ek olarak, hurdadan çelik üretiminde kullanilan EAF tozlari çogu agresif ortamda dahi büyük Ölçüde çözünmeyen, yüksek yapisal kararlilikta çinko ferrit (ZnFezO4) içerir. Bu nedenle, EAF BG tozlarinin hidrometalurjik olarak islenmesinde bir baska sorun çinko ferritten çinko kazanimi için asiri agresif proses kosullari olusturulmasi zomnlulugudur. Teknigin bilinen durumu göz önüne alindiginda EAF°larin baca gazi tozundan etkin yöntemlerle metal oksit eldesi ve bu metal oksitlere farkli boyutsal (iiano-, mikro-), morfolojik (1D, 2D, 3D ve/veya mezoporlu yapida) ve yapisal (nanokristalin, kristalin, amorf) özellikler kazandirmak suretiyle elektrokimyasal uygulamalarda, örnegin batarya teknolojilerinde metal oksit elektrot malzemesi olarak kullanilmasina ihtiyaç duyuldugu görülmektedir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Bulus ferro alasimlarin üretiminde veya hurda metallerden çelik üretiminde veya baska amaçlarla demir-çelik sanayisinde kullanilan elektrikli ark firinindan çikan baca gazi tozlarindan elde edilen metal oksit, inetal hidroksit, inetal ferrit, metal silisit ve intermetalik yapilarinin tek tek veya bir arada enerji depolanmasina dair elektrokimyasal uygulamalarda, örnegin batarya teknolojileri için metal oksit elektrot malzemesi olarak kullanilmasina iliskindir. Söz konusu EAF BG tozundan kazanim yapilirken elde edilen tozlarin safliklari proses parametrelerine bagli olarak degistirilebilinecektir. Bu durumda saf ya da metal katkili nano/mikro/mezoporlu lD/2D/3D morfolojide, amorf/kristalin/nanokristalin yapida metal oksit, metal hidroksit, metal silisit, metal ferrit ve intermetalik elde etmek mümkün olabilecektir. Bu yaklasim genel anlamda metal oksit elektrotlarin performansini arttiracaktir. Elde edilecek metal katkili oksit yapilarinda bulunacak ilave metal atomlari elektron iletken yollar olusturarak, elektrotta gerçeklesen polarizasyon sorununa çözüm olusturabilecektir Diger taraüan, metal oksit elektrotlarin sergiledigi zayif yapisal kararlilik ve düsük kararlilikta elektrot/elektrolit ara yüzeyi olusturma gibi sorunlarini çözebilmek için de morfolojik ve bilesim esasli iyilestirmeler yapilmasi hedeflenmistir. Böylece küçülen partikül boyutu sayesinde elektrotun yüzey-hacim orani artarak yapisal kararlilik gelismekte ve ayrica birden fazla metal iyonunu içeren çesitli oksit karisimlarinin beraber kullanimi durumunda birbirleri ile sergiledikleri sinerjik etki sayesinde bir geçis metalinden olusan elektrotlara nazaran daha yüksek elektrokimyasal performans eldesi mümkün olabilecektir. Böylece, hem Çevresel anlamda atiklarin degerlendirilmesi, hem de ekonomik anlamda atiklarin katma degeri yüksek bir uygulama olan enerji teknolojisi için elektrot malzemesi olarak kullanimi basarilacakt 1r. BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Mevcut bulus, Elektrik Ark Firini (EAF) baca gazi tozundan elde edilen metal oksitlerin, metal ferritlerin, metal silisitlerin, metal hidroksitlerin veya intermetaliklerin beraber veya ayri ayri veya sirali olarak enerji depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi olarak kullanilmasina iliskindir. Bulus kapsaminda kullanilan "Elektrik ark firini (EAF) baca gazi tozundan elde edilen" ifadesi elektrik ark firini (EAF) baca gazi tozunun herhangi bir isleme tabi tutulmadan veya teknigin bilinen durumunda var olan islemlerin uygulanmasiyla içeriginde bulunan metal oksitlerin, metal ferritlerin, metal silisitlerin, metal hidroksitlerin veya intermetaliklerin geri kazanilmasiyla elde edilen %20-%99,99 arasinda satlikta metal oksitleri, metal ferritleri, inetal silisitleri, metal hidroksitleri veya intermetalikleri veya bunlarin karisimini ifade etmektedir. Bulus kapsaminda kullanilan "enerji depolama uygulamalari" ifadesi belirli bir zamanda üretilen enerjinin sonra kullanilmak üzere depolanmasini saglayan sistemleri ifade etmektedir. Kapasitör, pil, örnegin; alkalin piller, çinko-karbon piller, gümüs- oksit piller, lityum piller gibi primer ve sarj edilemeyen piller veya alüminyum iyon piller, vanadyum redoks pilleri, çinko bromin pilleri, kursun/asit pilleri, lityum sülfür pilleri, lityum iyon pilleri, kati hal lityum iyon pilleri ("solid-state`), lityum polimer pilleri, magnezyum iyon pilleri, metal-hava pilleri (örnegin lityum hava pilleri, alüminyum hava pilleri, germanyuin hava pilleri, kalsiyum hava pilleri, silikon hava pilleri, çinko hava pilleri, berilyum hava pilleri, kalay hava pilleri, sodyum hava pilleri,), erimis tuz pilleri, nikel/kadmiyum pilleri, nikel metal hidrür pilleri, gümüs çinko pilleri ve nikel çinko pilleri gibi sekonder ve sarj edilebilir piller enerji depolama uygulamalarina örnek olarak verilebilir. Bu baglamda bulusun tercih edilen bir uygulamasi Elektrik Ark Firini (EAF) baca gazi tozunda bulunan metal oksitlerin, metal ferritlerin, metal silisitlerin, metal hidroksitlerin veya interrnetaliklerin beraber veya ayri ayri veya sirali olarak kapasitör veya pil üretiminde elektrot malzemesi olarak kullanilmasina iliskindir. Elektrik Ark Firini (EAF) baca gazi tozunda bulunabilecek metal oksitler (MexOy) arasindan Me Si, M0, V, Fe, A1, Mg, Zn, Cr, C0, Ni, Cu, Mn, Pb, Ti, Ca, Na olusan bir grubun içerisinden veya bunlarin ikili, üçlü, dörtlü kombinasyonlari veya herhangi bir oranda karisimlari içerisinden seçilebilir. Burada, x ve y birbirinden bagimsiz sayilardir. Elektrik Ark Firini (EAF) baca gazi tozunda bulunan metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitlerde yer alan metal ifadesi Fe, Al, Zn, Cr, Pb, Mn, Ti, Si, M0, V, Co, Ni, Cu, Mg, Pb, Co, Na'dan olusan bir grubun içerisinden veya bunlarin ikili, üçlü, dörtlü kombinasyonlari veya herhangi bir oranda karisimlari içerisinden seçilebilir. Bulusun bir diger unsuru elektrik ark firini baca gazi (EAFBG) tozunun herhangi bir isleme tabi tutulmadan veya metal ile veya grafit, grafen, fuleren yada petrol ürünleri, kok, glukoz, früktoz, sükroz gibi karbon kaynaklari ile beraber kullanilmasi suretiyle kompozit olusturulmasi yoluyla veya yüzeyleri bir baska malzeme ile kaplanmasi suretiyle enerji depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi olarak kullanilmasina iliskindir. Bulusa konu EAFBG tozu içerisinde bulunan metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/veya intermetalikler amorf, kristalin veya nanokristlin yapida bulunabilir. Bulusa konu EAFBG tozu içerisinde bulunan metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/veya intermetalikler 1 nm ile 1000 um arasinda bir partikül büyüklügüne sahip olabilir. Bulusa konu EAFBG tozu içerisinde bulunan metal oksitler, metal ferritler, inetal silisitler, metal hidroksitler ve/Veya intermetalikler l-boyutlu, 2-boyutlu veya 3- boyutlu morfolojide ve/veya mezo porlu yapida olabilir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/veya intermetalikleri içeren EAFBG tozunun grafit ile mekanik ögütülmesi ile elde edilen malzeme enerji depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi olarak kullanilabilir. Ögütme isleminde toz boyutu küçülüp, sekli homojenlesirken bir yandan da grafit katmanlarina soyularak ("exfoliations) düzenli yapisini bozmak suretiyle yüzey alanini arttirmak hedeflenir. Yeni olusan çoklu katmanlar metal oksit atomlarinin hacimsel dönüsümü yüzünden elektrodun parçalanmasini engelleyerek baglayici görevi görürken, çevrim testi sirasinda metal oksitlerin biraraya gelinesi (aglomerasyonu) yüzünden elektrotta meydana gelen bozunmayi da engeller. EAFBG tozundan malzeme kazanmak için hazirlanan proses tek/çok adimli olabilir. Söz konusu adimlar içerisinde liç islemi bulunabilir. Liç parametrelerine bagli olarak elde edilecek malzemenin sarligi %20-99,99 arasinda degisecektir. Bu durumda elde edilen metal katkili oksit yapilar saf oksitlere nazaran daha yüksek iletkenlik sergileyerek elektrot performanslari gelistirilebilir. Bu yapilar yine karbon kaynagi ile proses edilebilir. Sonuç üründe bulunacak karbon ve ilave metal atomlari olusturacaklari elektron yollari sayesinde hem reaksiyon kinetiginin gelismesine destek vermekte hem de mekanik olarak tamponlama islevi saglanmaktadir. Bulusa uygun EAFBG tozundan metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/veya intermetaliklerin geri kazanilmasinda teknigin bilinen durumunda var olan yöntemler kullanilabilir. Hurdadan Çelik üretiminde kullanilan EAFBG tozundan metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/veya intermetaliklerin geri kazanilmasinda kullanima uygun 'örnek bir yöntem; a. Elektrik Ark Firini Baca Gazi (EAFBG) tozunun, içerisinde 0.001-10 M konsantrasyonda kimyasal katki maddesi bulunan sulu çözeltiyle yikanmasi (liç b. Çözeltinin kati ve sivi fazlarinin birbirinden ayrilmasi, C. Sivi faz kismina saflastirma ve kalsinasyon uygulayarak çinko oksit elde edilebilir, d. b) adiminda elde edilen kati fazin 0.001-10 M konsantrasyonda kimyasal katki maddesi içeren sulu çözelti ile karistirilmasi, e. d) adiminda elde edilen çözeltinin kati ve sivi fazlarinin birbirinden ayrilmasi, f. e) adiminda elde edilen kati fazin kurutulmasi ve kalsine edilmesi ile çinko ferrit elde edilebilir, g. d) adiminda elde edilen sivi faza reaktif ajan eklenerek kimyasal çöktürrne islemi uygulanmasi, h. g) adiminda elde edilen çözeltinin kati ve sivi fazlarinin birbirinden ayrilmasi, i. h) adiminda elde edilen kati fazin kurutulmasi ve kalsine edilmesi, j. i) adiminda gerçeklestirilen kalsinasyon islemi sonrasinda metal katkili oksit tozlarinin elde edilmesi adimlarini içerir. Bulusun bir uygulamasinda, a) adiminda kullanilan kimyasal katki maddesi Amonyum karbonat, ferrik klorür, sodyum karbonat, amonyak, amonyum klorür, karboksilik asit, sitrik asit, kral suyu, oksalik asit, sodyum hidroksit, sülfürik asit, hidroklorik asit, nitrik asit, fosforik asit, asetik asit, formik asit, potasyum hidroksit veya bunlarin ikili veya üçlü kombinasyonlarindan olusan bir grubun içerisinden seçilir. Bulusun bir uygulamasinda a) adiminda açiklanan yikama islemi 0-100 0C arasinda bir sicaklikta gerçeklestirilebilir. Bulusun bir uygulamasinda a) adiminda açiklanan yikama islemi 1-24 saat arasinda bir süre boyunca gerçeklestirilebilir. Bulusun bir uygulamasinda c) adiminda gerçeklestirilen kalsinasyon islemi 200- 1500°C arasi bir sicaklikta, 1-24 saat arasinda bir süreyle gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda c) adiminda elde edilen çinko oksitin safligi % 20-99,99 arasindadir. Bulusun bir uygulamasinda b) ve/veya h) adiminda sivi ve kati fazlarin birbirinden ayristirilmasi islemi filtrasyon veya santriûij yoluyla veya teknigin bilinen durumunda sivi ve katilari birbirinden ayirmak için kullanilan baska bir metotla gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda d) adiminda kullanilan kimyasal katki maddesi amonyum karbonat, ferrik klorür, sodyum karbonat, amonyak, amonyum klorür, karboksilik asit, sitrik asit, kral suyu, oksalik asit, sodyum hidroksit, sülfürik asit, hidroklorik asit, nitrik asit, fosforik asit, asetik asit, formik asit veya potasyum hidroksititen veya bunlarin ikili ve üçlü kombinasyonlarindan olusan bir grubun içerisinden seçilir. Bulusun bir uygulamasinda d) adiminda gerçeklestirilen karistirma islemi 0 -lOOOC arasinda bir sicaklikta gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda d) adiminda gerçeklestirilen karistirma islemi 1 -40 saat araliginda bir süreyle gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda f) adiminda gerçeklestirilen kurutma islemi ZO-HOOC arasi bir sicaklikta, 8-24 saat arasinda bir süreyle gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda f) adiminda gerçeklestirilen kalsinasyon islemi 200- 1500°C arasi bir sicaklikta, 1-24 saat arasinda bir süreyle gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda g) adiminda sivi faza eklenen reaktif ajan sodyum hidroksit, demir sülfat, sodyum metabisulfit, sodyum hidrosülfit, amonyum hidroksit, amonyum klorür, hidrojen peroksit, potasyum hidroksiFten veya bunlarin ikili veya üçlü kombinasyonlarindan olusan bir grubun içerisinden seçilir. Bulusun bir uygulamasinda g) adiminda SlVl faza reaktif ajan eklenmesiyle uygulanan kimyasal çöktürme islemi 0-900C arasi bir sicaklikta gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda i) adiminda gerçeklestirilen kurutma islemi 20-1100C arasi bir sicaklikta, 8-24 saat arasinda bir süreyle gerçeklestirilir. Bulusun bir uygulamasinda i) adiminda gerçeklestirilen kalsinasyon islemi 200- 1500°C arasi bir sicaklikta, 1-24 saat arasinda bir süreyle gerçeklestirilir. Yukarida detaylari verilen örnek EAFBG tozundan metal oksit, çinko ferrit vb maddeleri geri kazanimi için önerilen prosesinin adimlarinin yeri degistirilerek, adimlari eksiltilerek veya adimlari çesitli siralarda tekrar edilerek uygulanabilir. Bu tarifname baglaminda içerir ifadesinin kapsar ifadesini belirtmesi amaçlanmistir. Teknik açidan uygun olan yerlerde, bulusun uygulamalari birlestirilebilir. Uygulamalar burada belirli özellikler/elemanlar içerecek sekilde açiklanmistir. Tarifname ayrica esas olarak bahsi geçen özellikleri/elemanlari içeren ya da bunlardan meydana gelen diger uygulamalari da kapsamaktadir. Burada spesifik olarak ve açikça anlatilan uygulamalar tek basina ya da bir veya birkaç diger uygulama ile birlikte bir feragatnameye esas teskil edebilir. Simdi bulus sadece bulusu açiklamak için verilen ve herhangi bir sekilde bulusu kisitlar olarak yorumlanmamasi gereken örneklerle açiklanacaktir. Örnek 1: Elektrik Ark Firini Baca Gazmdan Metal Oksitler, Metal F erritler, Metal Silisi'rler, Metal Hidroksitler ve/veva Intermetaliklerin Geri Kazanilmasmda Kullanilabilecek Yöntem Üretim prosesi temel olarak tozun sulu bir çözeltide yikanmasiyla baslar. Söz konusu çözelti 0,001-10M konsantrasyon araliginda suda çözünmüs kimyasal reaktif içerebilmektedir. Ainonyuin karbonat, ferrik klorür, sodyum karbonat, amonyak, amonyum klor'ur, karboksilik asit, sitrik asit, kral suyu, oksalik asit, sodyum hidroksit, sülfirik asit, hidroklorik asit, nitrik asit, fosforik asit, asetik asit, formik asit,potasyum hidroksit, veya bunlarin ikili veya üçlü kombinasyonlarindan olusan reaktif ajan olarak tercih edilebilir. Bu liç isleminin sicakligi O -IOOÜC arasi olabilir süresi lsa- 24sa arasi degisebilir. Liç islemi ardindan kati/sivi ayrilir, sivi çözelti saflastirilir ve kalsine edilerek çinko oksit elde edilebilir. Kalsinasyon için sicaklik 200-15000C arasi olabilir süresi lsa-24sa arasi degisebilir. Elde edilen oksitin safligi %20-99,99 arasi olabilir. Ilk liç isleminden kalan kati kisim ise 0,001-10M araliginda konsanstrasyona sahip reaktifle isleme sokulur. Bu islem sirasinda Amonyum karbonat, ferrik klorür, sodyum karbonat, amonyak, amonyum klor'ûr, karboksilik asit, sitrik asit, kral suyu, oksalik asit, sodyuin hidroksit, sülfirik asit, hidroklorik asit, nitrik asit, fosforik asit, asetik asit, formik asit,potasyum hidroksit, veya bunlarin ikili veya üçlü kombinasyonlarindan olusan reaktifler kullanilabilir. Islem sicakligi 0 -lOOÜC arasi olabilir, süresi lsa-4ûsa arasi degisebilir. Katki kismin kimyasal reaksiyonunun ardindan süzülen kalinti 20-1100C arasi bir sicaklikta 8sa-24sa arasi kurutulur ve kalsine edilerek çinko ferrit elde edilebilir. Kalsinasyon için sicaklik ZOO-ISOOOC arasi olabilir süresi 1sa-24sa arasi degisebilir. Kalan sivi kisim ise reaktif bir ajanla kimyasal çöktürme islemine tabi tutulur. Burada sodyum hidroksit, amonyum hidroksit, demir sülfat, sodyum metabisulfit, sodyum hidrosülfit, amonyum klorür, hidrojen peroksit, sodyum hidrokit, potasyum hidroksit kullanilabilir. 0-900C arasi bir sicaklikta çöktürme islemi yapilir. Sonra çökelti alinir 20-1100 C arasi bir sicaklikta Ssa-24sa arasi kurutulur ve kalsine edilerek katkili metal oksit elde edilebilir. Ornek 2.' Hurdadan Çelik üretiminde kullanilan Elektrik Ark Firini Baca Gazmdan (EAFBG) tozundan LIB için elektrot hazirlanmasi yöntemi: Hurdadan çelik üretiminde kullanilan EAFBG tozu aktif karbonla 44sa mekanik alasimlamaya tabi tutulup (6mrn"lik çelik bilyelerle çelik haznede) elde edilen kompozit toz anot olarak degerlendirilmistir. (Sekil 5). Hurdadan çelik üretiminde kullanilan elektrik ark firini baca gazindan teknigin bilinen durumuna uygun herhangi bir yöntemle elde edilen metal metal ferrit (çinko ferrit) malzemelerinin elektrot olarak kullanilmasi durumunda Li°a karsi sergiledikleri performans ölçülmüs ilk kapasitesinin grafit elektrota nazaran daha yüksek oldugu sonucuna ulasilmistir (Sekil 6). Ornek 3.' Ferrosilis üretiminde kullanilan Elektrik Ark Firini Baca Gazmdan (EAFBG) tozundan elektrot hazirlanmasi yöntemi Ornek No Numune kodu Uygulanan islem tanimi Ornek 3.1 EAFBGT- Ferrosilis üretiminden alinan bacagazi tozu 25a 60°C suyla liç sicaklikta su ile yikanir, 70°C lZsa. havayla kurutulur Ornek 3.2 EAFBGT- Ferrosilis üretiminden alinan bacagazi tozu 2sa 60°C asitle liç sicaklikta su ile yikanir, 90°C"de 3M HCl çözeltisinde lSsa lOOOrpm"de liç edilir, 70°C l2sa. havayla kurutulur Ornek 3.3 EAFBGT- lg sukroz-lOOml etanol ile karistirilir sonrasinda lOml sukroz hacimde ferrosilis üretiminden alinan bacagazi tozu katilir karistirilir; etanol ucunca 600°C 3sa nitro jen atmosferinde isleme tutulur. Ornek 3.4 EAFBGT- Hidrotermal yöntemle glukoz suyla karistirilir sonrasinda glukoz Ferrosilis üretiminden alinan bacagazi tozu ile karistirilir 200ml7lik otoklavda 180°C 3sa isleme tutulur. Omeklerde verilen islemler sonucunda elde edilen malzemeler anot malzemesi olarak Li°a karsi farkli voltaj araliklarinda test edilmis ve sonuçlar söz konusu malzemelerin Liia karsi aktif oldugunu ortaya çikarmistir (Sekil 1-6). TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR

Claims (3)

    ISTEMLER Elektrik Ark Firini (EAF) baca gazi tozundan elde edilen metal oksitlerin, inetal ferritlerin, metal silisitlerin, metal hidroksitlerin veya intermetaliklerin beraber veya ayri ayri veya sirali olarak enerji depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi olarak kullanilmasidir. Istein l,e göre bir kullanim olup Özelligi enerji depolama uygulamalarinin kapasitör veya pil olmasidir. Istem 1-2”ye göre bir kullanim olup özelligi pillerin primer veya sekonder pil olmasidir. Istem l-3`e göre bir kullanim olup Özelligi primer pillerin; alkalin piller, çinko- karbon piller, gümüs oksit piller ve lityum pillerden olusan bir grubun içerisinden seçilmesidir. Istem 1-4°e göre bir kullanim olup özelligi sekonder pillerin; alüminyum iyon piller, vanadyum redoks pilleri, çinko bromin pilleri, kursun/asit pilleri, lityum iyon pilleri, lityum süliür pilleri, kati hal lityum iyon pilleri, lityum iyon polimer pilleri, inagnezyuin iyon pilleri, metal-hava pilleri, erimis tuz pilleri, nikel/kadmiyum pilleri, nikel metal hidrür pilleri, gümüs çinko pilleri ve nikel çinko pillerinden olusan bir grubun içerisinden seçilmesidir. Istem 1-5`e göre bir kullanim olup özelligi metal-hava pillerin lityum hava pilleri, alüminyum hava pilleri, germanyum hava pilleri, kalsiyum hava pilleri, silikon hava pilleri, çinko hava pilleri, kalay hava pilleri, sodyum hava pilleri, berilyum hava pillerinden olusan bir grubun içerisinden seçilmesidir. Istem `l-6”ye göre bir kullanim olup özelligi metal oksitlerin Si, M0, V, Fe, Al, Mg, Zn, Cr, Co, Ni, Cu, Mn, Pb, Ti, Ca, Na,nin oksitlerinden olusan bir grubun içerisinden veya bunlarin ikili, üçlü dörtlü kombinasyonu veya bunlarin herhangi bir orandan karisimindan seçilmesidir. lsteml -7'ye göre bir kullanim olup özelligi metal ferritler, metal silisitler ve metal hidroksitlerin yapisinda bulunan metalin Si, Mo, V, Fe, Al, Mg, Zn, Cr, C0, Ni, Cu, Mn, Pb, Ti, Ca, Na metallerinden biri yada birkaçindan olusan bir grubun içerisinden seçilmesidir. Istem l-8”e göre bir kullanim olup özelligi elektrik ark firini baca gazi (EAFBG) tozunun herhangi bir isleme tabi tutulmadan veya içerisine petrol ürünler, kok, aktif karbon, sukroz, glukoz, fr'uktoz, grafit, grafen, fuleren gibi karbon atomlari ihtiva edeii malzemelerle mekanik isleme sokulmasi veya yüzeyleri bir baska malzeme ile kaplanmasi suretiyle kompozit olusturulmasi ve enerji depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi olarak kullanilmasidir. Istem l-9”a göre bir kullanim olup özelligi EAFBG tozu içerisinde bulunan metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/veya intermetaliklerin amorf, kristalin veya nanokristlin yapida olmasidir. Istem 1-10”a göre bir kullanim olup özelligi EAFBG tozu içerisinde bulunan metal oksitler, inetal ferritler, inetal silisitler, metal hidroksitler ve/Veya intermetaliklerin 1 nm ile 1000 um arasinda bir partikül büyüklügüne sahip olmasidir. Istem l-l'l'e göre bir kullanim olup özelligi EAFBG tozu içerisinde bulunan metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/Veya intermetalikler
  1. l-boyutlu,
  2. 2-boyutlu veya
  3. 3-boyutlu morfolojide ve/veya mezoporlu yapida olmasidir. Istem l-12,ye göre bir kullanim olup özelligi metal oksitler, metal ferritler, metal silisitler, metal hidroksitler ve/Veya intermetalikleri içeren EAFBG tozunun metal ve/veya metal oksitler ile mekanik isleme sokulmasi veya yüzeylerinin kaplanmasi ile elde edilen kompozit malzemenin enerji depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi olarak kullanilmasidir.
TR2019/04203A 2019-03-21 2019-03-21 Çeli̇k sektöründe (ferro alaşim ve hurdadan çeli̇k üreti̇mi̇nde) kullanilan elektri̇k ark firininin baca gazindan çikan tozlarin enerji̇ depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi̇ olarak değerlendi̇ri̇lmesi̇ TR201904203A2 (tr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2019/04203A TR201904203A2 (tr) 2019-03-21 2019-03-21 Çeli̇k sektöründe (ferro alaşim ve hurdadan çeli̇k üreti̇mi̇nde) kullanilan elektri̇k ark firininin baca gazindan çikan tozlarin enerji̇ depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi̇ olarak değerlendi̇ri̇lmesi̇
US17/441,508 US12283685B2 (en) 2019-03-21 2020-03-10 Utilization of electric arc furnace flue dust emerging from steel industry (during the production of ferro alloys and steel from scraps) as electrode material in energy applications
PCT/TR2020/050195 WO2020190237A2 (en) 2019-03-21 2020-03-10 Utilization of electric arc furnace flue dust emerging from steel industry (during the production of ferro alloys and steel from scraps) as electrode material in energy applications

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2019/04203A TR201904203A2 (tr) 2019-03-21 2019-03-21 Çeli̇k sektöründe (ferro alaşim ve hurdadan çeli̇k üreti̇mi̇nde) kullanilan elektri̇k ark firininin baca gazindan çikan tozlarin enerji̇ depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi̇ olarak değerlendi̇ri̇lmesi̇

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201904203A2 true TR201904203A2 (tr) 2020-10-21

Family

ID=72520447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2019/04203A TR201904203A2 (tr) 2019-03-21 2019-03-21 Çeli̇k sektöründe (ferro alaşim ve hurdadan çeli̇k üreti̇mi̇nde) kullanilan elektri̇k ark firininin baca gazindan çikan tozlarin enerji̇ depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi̇ olarak değerlendi̇ri̇lmesi̇

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12283685B2 (tr)
TR (1) TR201904203A2 (tr)
WO (1) WO2020190237A2 (tr)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6679823B2 (en) * 2001-05-04 2004-01-20 Envirosafe Services Of Ohio, Inc. Treatment of electric arc furnace dust to resist acid and alkaline leaching of heavy metals
US7563182B2 (en) * 2006-01-04 2009-07-21 Bridgestone Sports Co., Ltd. Polymer composition and golf ball made using the same
EP2134487A1 (en) * 2007-01-29 2009-12-23 Evonik Degussa GmbH Fumed metal oxides for investment casting
ES2334870B1 (es) * 2007-10-04 2011-01-03 Consejo Superior De Investigaciones Cientificas Horno de induccion modificado para la eliminacion de residuos siderurgicos con cinc con recuperacion de sus metales.
ES2607436T3 (es) * 2009-12-14 2017-03-31 Phinergy Ltd. Batería de cinc-aire
KR101424075B1 (ko) * 2012-04-30 2014-07-28 전남대학교산학협력단 망간 화합물의 회수방법 및 그 회수방법에 의하여 회수된 고순도 망간 화합물
CN106904654B (zh) * 2017-03-07 2019-04-02 张家港江苏科技大学产业技术研究院 电弧炉粉尘联产铬盐及电极材料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220181600A1 (en) 2022-06-09
US12283685B2 (en) 2025-04-22
WO2020190237A2 (en) 2020-09-24
WO2020190237A3 (en) 2020-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vieceli et al. Hydrometallurgical recycling of EV lithium-ion batteries: Effects of incineration on the leaching efficiency of metals using sulfuric acid
Lin et al. Carbon neutrality strategies for sustainable batteries: from structure, recycling, and properties to applications
Huang et al. Metal reclamation from spent lithium-ion battery cathode materials: directional conversion of metals based on hydrogen reduction
Li et al. The recycling of spent lithium-ion batteries: a review of current processes and technologies
Jafari et al. Green recycling of spent Li-ion batteries by deep eutectic solvents (DESs): Leaching mechanism and effect of ternary DES
Cognet et al. An original recycling method for Li-ion batteries through large scale production of Metal Organic Frameworks
Wang et al. Development of a highly efficient hydrometallurgical recycling process for automotive Li–Ion batteries
Rodrigues et al. Hydrometallurgical separation of rare earth elements, cobalt and nickel from spent nickel–metal–hydride batteries
Meshram et al. Two stage leaching process for selective metal extraction from spent nickel metal hydride batteries
JP6897466B2 (ja) 銅とニッケルおよびコバルトの分離方法
Babanejad et al. High-temperature behavior of spent Li-Ion battery black mass in inert atmosphere
Badawy et al. Cobalt separation from waste mobile phone batteries using selective precipitation and chelating resin
JP5719792B2 (ja) 三元系正極活物質からの化学二酸化マンガンの製造方法、その製造方法によって製造された化学二酸化マンガン、及び化学二酸化マンガンを含む二次電池
WO2012072619A1 (en) Process for the recovery of lithium and iron from lfp batteries
WO2012011205A1 (ja) 使用済みニッケル水素電池に含有される活物質からのニッケル、コバルトの分離方法
Jacob et al. Recycling of solid-state batteries—challenge and opportunity for a circular economy?
Gu et al. Closed-loop recycling of spent lithium-ion batteries based on selective sulfidation: An unconventional approach
KR20240045207A (ko) 전고체 배터리(assb)의 재활용 및 애노드 회수
Joo et al. Production of chemical manganese dioxide from lithium ion battery ternary cathodic material by selective oxidative precipitation of manganese
Mahmoudi et al. Synergistic extraction and separation of cobalt and lithium using D2EHPA and CYANEX 272
Wei et al. A sustainable strategy for recovering spent cathode materials based on in-situ thermal reduction and electrically driven leaching
Pinna et al. Acid leaching of LiCoO2 from LiBs: Thermodynamic study and reducing agent effect
TR201904203A2 (tr) Çeli̇k sektöründe (ferro alaşim ve hurdadan çeli̇k üreti̇mi̇nde) kullanilan elektri̇k ark firininin baca gazindan çikan tozlarin enerji̇ depolama uygulamalarinda elektrot malzemesi̇ olarak değerlendi̇ri̇lmesi̇
JP6201905B2 (ja) 廃ニッケル水素電池からの有価金属の回収方法
Guimarães et al. Characterization of Lithium-Ion Batteries from Recycling Perspective towards Circular Economy