Quantifying the degree of selectivity in a Flocculation-Flotation process of LiCoO2 and graphite using scanning electron microscopy and image processing analysis

Tommi Rinne, Mohazzam Saeed, Rodrigo Serna-Guerrero*

*Tämän työn vastaava kirjoittaja

Tutkimustuotos: LehtiartikkeliArticleScientificvertaisarvioitu

4 Sitaatiot (Scopus)
97 Lataukset (Pure)

Abstrakti

This research article studies selective flocculation as a means for improving flotation of lithium-ion battery active materials using mixtures of pure LiCoO2 (LCO) and graphite. Scanning electron microscopy (SEM) combined with image analysis via density-based spatial clustering of applications with noise (DBSCAN) is presented as a novel method to quantitatively determine the degree of selectivity in a process that applies selective flocculation as a conditioning stage for froth flotation. SEM was shown to provide visual proof of flocculated particles, even in dried froth samples. Under optimal flocculant concentration of 10 g/t only a few flocs were detected in the froth concentrate, suggesting that heteroflocculation of LCO and graphite was minimized under said conditions. Using a flocculant concentration in excess (50 g/t) resulted in multiple flocculated LCO particles within the froth, indicating loss of flocculation selectivity. These results were corroborated by batch flotation experiments, which showed that treating the pulp with 10 g/t flocculant concentration yielded a graphite froth product at a grade of 98.2 %, compared to 98.1 % recovered from a non-flocculated pulp. An excess flocculant concentration led to a drastic reduction in graphite grade. Similar graphite recoveries were observed in all flotation experiments, indicating that the reduced graphite grade with excess flocculant was a result of hydrophobic heteroflocs carrying entrapped LCO to the froth. Proper pH control throughout the experiment prevented a negative influence of flocculation on the kinetics of graphite recovery, which had been reported in earlier research. The results suggest that selective flocculation is a potential method for improving the separation efficiency of graphite from Li-ion battery waste, and that SEM/DBSCAN can be applied for characterization of selectivity in combined flocculation-flotation processes.

AlkuperäiskieliEnglanti
Artikkeli108644
Sivumäärä12
JulkaisuMinerals Engineering
Vuosikerta209
Varhainen verkossa julkaisun päivämäärä2 maalisk. 2024
DOI - pysyväislinkit
TilaJulkaistu - huhtik. 2024
OKM-julkaisutyyppiA1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Quantifying the degree of selectivity in a Flocculation-Flotation process of LiCoO2 and graphite using scanning electron microscopy and image processing analysis'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.
  • BATCircle2: Finland-based circular ecosystem of battery metals

    Lundström, M. (Vastuullinen johtaja), Klemettinen, L. (Projektin jäsen), Xiao, Y. (Projektin jäsen), Le, T. (Projektin jäsen), Kansanaho, M. (Projektin jäsen), Sibarani, D. (Projektin jäsen), Partinen, J. (Projektin jäsen), Tran, H. (Projektin jäsen), Alajoki, J. (Projektin jäsen), Lappalainen, H. (Projektin jäsen), Liljanko, H. (Projektin jäsen), Nikolov, S. (Projektin jäsen), Wilson, B. (Projektin jäsen), Wang, Z. (Projektin jäsen), Terho, T. (Projektin jäsen), Sahlman, M. (Projektin jäsen), Le, T. (Projektin jäsen), Zou, Y. (Projektin jäsen), Palomäki, H. (Projektin jäsen), Porkola, T.-M. (Projektin jäsen), Karppinen, A. (Projektin jäsen), Revitzer, H. (Projektin jäsen), Halli, P. (Projektin jäsen), Kupi, A. (Projektin jäsen), Vänskä, J. (Projektin jäsen), Chernyaev, A. (Projektin jäsen), Mylly, M. (Projektin jäsen), Rinne, M. (Projektin jäsen), Esmaeilzadeh Dilmaghani, S. (Projektin jäsen), Kong, X. (Projektin jäsen), Saeed, M. (Projektin jäsen), Biswas, J. (Projektin jäsen), Pakseresht, S. (Projektin jäsen), Seisko, S. (Projektin jäsen), Esekheigbe, E. (Projektin jäsen), Wan, X. (Projektin jäsen), Al-Ogaili, A. (Projektin jäsen), Repo, V. (Projektin jäsen), Jaakonaho, E. (Projektin jäsen), Rinne, T. (Projektin jäsen), Leveinen, J. (Projektin jäsen), Tas, G. (Projektin jäsen), Klemettinen, A. (Projektin jäsen), Mkurazhizha, H. (Projektin jäsen), Schreiner, S. (Projektin jäsen), Klemelä, E. (Projektin jäsen), Niemelä, T. (Projektin jäsen), Huaman, L. (Projektin jäsen), Vierunketo, M. (Projektin jäsen), Araya Gómez, N. (Projektin jäsen), Bogdanova, A. (Projektin jäsen), Chen, M. (Projektin jäsen), Rostami, A. (Projektin jäsen), Hentman, J. (Projektin jäsen), Garnier, C. (Projektin jäsen), Sukhomlinov, D. (Projektin jäsen), Kallio, T. (Projektin jäsen), Whittle, L. (Projektin jäsen), Nurmi, S. (Projektin jäsen), Kobets, A. (Projektin jäsen), Jokilaakso, A. (Co-PI) & Serna Guerrero, R. (Projektin jäsen)

    01/05/202130/04/2024

    Projekti: BF Co-Innovation

Siteeraa tätä