Inventory number IRN Number of state registration
0325РК00746 AP23489870-KC-25 0124РК00281
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Краткие сведения Gratis Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 0
International publications: 2 Publications Web of science: 2 Publications Scopus: 2
Patents Amount of funding Code of the program
0 42866229 AP23489870
Name of work
Селективное извлечение лития, кобальта и марганца из катодов литий-ионных батарей механоактивацией и аммиачным выщелачиванием
Type of work Source of funding Report authors
Applied Надиров Рашид Казимович
0
0
1
0
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) МНВО РК
Full name of the service recipient
Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения "Институт проблем горения"
Abbreviated name of the service recipient ИПГ
Abstract

Объектом исследования являлись аммиачные растворы после выщелачивания продуктов механоактивации LiCoO₂ и LiMn₂O₄, содержащие ионы лития, кобальта и марганца. Объект разработки - процесс их концентрирования с сохранением аммиака и повышением содержания целевых металлов.

Зерттеу нысаны - механоактивация өнімдері LiCoO₂ және LiMn₂O₄ аммиакты ерітінділерімен шаймалаудан кейін алынған, құрамында литий, кобальт және марганец иондары бар ерітінділер. Дайындау нысаны - аммиакты сақтай отырып және мақсатты металдардың құрамын арттыруға бағытталған бұл ерітінділерді шоғырландыру процесі.

Целью работы являлаcь оптимизация процессов аммиачного выщелачивания и последующего концентрирования растворов для повышения степени извлечения лития, кобальта и марганца из продуктов механоактивации LiCoO₂ и LiMn₂O₄ при минимальных потерях аммиака и реагентов.

Жұмыстың мақсаты - LiCoO₂ және LiMn₂O₄ механоактивация өнімдерінен литий, кобальт және марганецті тиімді алу үшін аммиакты шаймалау және кейінгі ерітінділерді шоғырландыру процестерін оңтайландыру, аммиак пен реагенттердің шығынын барынша азайту.

Атомно-абсорбционная спектрометрия, рентгенофазовый анализ, инфракрасная спектроскопия, pH-метрия, ионометрия, термостатирование, мембранная фильтрация.

Атомдық-абсорбциялық спектрометрия, рентгенофазалық талдау, инфрақызыл спектроскопия, pH-метрия, ионометрия, термостаттау, мембраналық сүзу.

Установлены оптимальные условия аммиачного выщелачивания продуктов механоактивации LiCoO₂ и LiMn₂O₄: 10 % NH₄Cl + 10 % NH₄OH, 90 °C, 180 мин, при которых достигается извлечение лития до 92 %, кобальта - 65 %, марганца - 47 %. Определено влияние температуры, соотношения реагентов и времени на кинетику и полноту растворения активированных оксидов. Разработаны режимы концентрирования аммиачных растворов отгонкой и мембранными методами, обеспечивающие повышение концентрации металлов без существенных потерь аммиака. Научная новизна заключается в экспериментальном обосновании оптимальных параметров аммиачного выщелачивания и мембранного концентрирования продуктов переработки литий-ионных катодов, что позволило повысить эффективность извлечения лития и кобальта и предложить энергосберегающий способ регенерации аммиачных растворов.

LiCoO₂ және LiMn₂O₄ механоактивация өнімдерінің аммиакты шаймалау процестерінің оңтайлы шарттары анықталды: 10 % NH₄Cl + 10 % NH₄OH, 90 °C, 180 мин, бұл жағдайда литийдің алынуы 92 %-ға, кобальттың - 65 %-ға, марганецтің - 47 %-ға жетеді. Температураның, реагенттердің қатынасының және уақыттың активтендірілген оксидтердің ерігіштігі мен кинетикасына әсері айқындалды. Аммиакты ерітінділерді айдау және мембраналық әдістермен шоғырландырудың режимдері әзірленді, бұл металдардың концентрациясын аммиактың айтарлықтай шығынынсыз арттыруға мүмкіндік берді. Ғылыми жаңалығы литий-ионды катодтарды қайта өңдеу өнімдерінің аммиакты шаймалау және мембраналық шоғырландыру параметрлерін эксперименттік тұрғыда негіздеуде. Бұл литий мен кобальтты алудың тиімділігін арттыруға және аммиакты ерітінділерді энергия үнемдейтін регенерация әдісін ұсынуға мүмкіндік берді.

Jбъём реактора 0,25 л, давление мембранного концентрирования 1,0-1,5 МПа, производительность 5-10 л/ч, степень концентрирования до 3 раз, сохранность аммиака ≥90 %, извлечение лития 92 %, кобальта 65 %, марганца 47 %, энергоёмкость 0,8-1,2 кВт·ч/л

Реактор көлемі - 0,25 л, мембраналық шоғырландыру қысымы - 1,0-1,5 МПа, өнімділігі – 5-10 л/сағ, шоғырландыру дәрежесі - 3 есеге дейін, аммиактың сақталуы ≥90 %, литийдің алынуы - 92 %, кобальт - 65 %, марганец - 47 %, энергия сыйымдылығы – 0,8-1,2 кВт·сағ/л.

Не внедрено

Енгізілмеген

Эффективность процессов подтверждена высоким извлечением лития (до 92 %), кобальта (до 65 %) и марганца (до 47 %) при сохранении более 90 % аммиака. Концентрирование растворов в 2,5-3 раза обеспечивает повышение содержания целевых металлов и снижение расхода реагентов и энергии на 15-20 % по сравнению с традиционными методами.

Процестердің тиімділігі литийдің (92 %-ға дейін), кобальттың (65 %-ға дейін) және марганецтің (47 %-ға дейін) жоғары алынуымен, сондай-ақ аммиактың 90 %-дан астамының сақталуымен расталды. Ерітінділерді 2,5–3 есеге дейін шоғырландыру мақсатты металдардың құрамын арттыруға және реагенттер мен энергия шығынын дәстүрлі әдістермен салыстырғанда 15–20 %-ға азайтуға мүмкіндік берді.

Результаты могут быть использованы при переработке отработанных литий-ионных аккумуляторов, получении технических концентратов лития и кобальта, регенерации аммиачных растворов, а также в разработке малотоннажных модулей для гидрометаллургической переработки катодных материалов.

Нәтижелер литий-ионды аккумуляторларды қайта өңдеуде, литий мен кобальттың техникалық концентраттарын алуда, аммиакты ерітінділерді регенерациялауда, сондай-ақ катодты материалдарды гидрометаллургиялық өңдеуге арналған шағын тоннажды модульдерді әзірлеуде қолданылуы мүмкін.

UDC indices
661.882
International classifier codes
61.31.00;
Key words in Russian
механоактивация; цветные металлы; выщелачивание; химическая кинетика; химическая технология;
Key words in Kazakh
механоактивация; түсті металдар; шаймалау; химиялық кинетика; химиялық технология;
Head of the organization Надиров Рашид Казимович Кандидат химических наук / Профессор
Head of work Надиров Рашид Казимович Кандидат химических наук / Профессор