The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования являются катодные материалы отработанных литий-ионных батарей, процессы их алюмотермического восстановления в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), а также формирование и поведение металлической и шлаковой фаз в условиях центрифугирования, обеспечивающего их эффективное разделение.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны – пайдаланылған литий-иондық аккумуляторлардың катодтық материалдары, олардың өздігінен таралатын жоғары температуралық синтез (ӨЖС) режимінде алюминотермиялық тотықсыздану процестері, сондай-ақ центрифугалау жағдайында металл және шлак фазаларының түзілуі мен тәртібі, олардың тиімді бөлінуін қамтамасыз ету.

Aim of work (in Russian) : Цель работы - разработка энергоэффективной и экологически безопасной технологии восстановления чистых металлов, таких как кобальт и никель, из катодных материалов отработанных литий-ионных батарей с применением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в сочетании с центрифугированием для эффективного разделения фаз.

Aim of work (in Kazakh) : Жұмыстың мақсаты – фазаны тиімді бөлу үшін центрифугалаумен үйлесімде ӨЖС синтезді пайдалана отырып, пайдаланылған литий-ионды аккумуляторлардың катодтық материалдарынан кобальт және никель сияқты таза металдарды алудың энергияны үнемдейтін және экологиялық таза технологиясын жасау болып табылады.

Методы исследования (на русском) : Разделение продуктов реакции контролировалось за счёт центробежных сил, действующих на расплавленные металлические капли, которые перемещались к периферии реактора, в то время как более лёгкая шлаковая фаза смещалась в центральную область. На динамику движения фаз влияли центробежная сила FN и сила Кориолиса FK, что обеспечивало формирование компактного металлического королька и однородного шлака. Температурные условия процесса фиксировались с использованием хромель-алюмелевой термопары и пирометрического контроля. Анализ полученных продуктов проводился методами XRF, XRD, AAS и SEM/TEM, что позволило определить степень восстановления никеля и кобальта, морфологию металлических капель и структуру формирующегося алюминатного шлака.

Методы исследования (на казахском) : Реакция өнімдерінің бөлінуі балқытылған металл тамшыларына әсер ететін орталықтан тепкіш күштермен басқарылды, олар реактордың шетіне қарай жылжыды, ал жеңіл шлак фазасы орталыққа қарай жылжиды. Фазалық қозғалыс динамикасына ықшам металл түйіршіктері мен біртекті қождың түзілуін қамтамасыз ететін центрден тепкіш FN күші мен Кориолис FK күші әсер етті. Процестің температуралық жағдайлары хромель-алюмель термопары және пирометриялық бақылау көмегімен жазылды. Алынған өнімдер XRF, XRD, AAS және SEM/TEM көмегімен талданды, бұл никель мен кобальттың тотықсыздану дәрежесін, металл тамшыларының морфологиясын және алынған алюминат шлактарының құрылымын анықтауға мүмкіндік берді.

Obtained results and novelty (in Russian) : По результатам испытаний установлено, что режим СВС-центрифугирования позволяет стабилизировать тепловой профиль реакции, обеспечить интенсивное восстановление металлов из оксидных фаз и добиться чёткого разделения металлической и шлаковой частей системы. Использование центрифугирования способствует укрупнению металлических капель и повышению степени извлечения Ni и Co. Разработанная пилотная установка продемонстрировала устойчивую работу и возможность тонкой настройки параметров вращения и инициирования, что является ключевым условием для масштабирования технологии переработки литий-ионных батарей.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Сынақ нәтижелері ӨЖС центрифугалау реакцияның термиялық профилін тұрақтандыратынын, оксидтік фазалардан металды интенсивті алуды қамтамасыз ететінін және жүйенің металл және шлак компоненттерін анық бөлуге қол жеткізетінін көрсетті. Центрифугалау металл тамшыларының іріленуін жеңілдетеді және Ni және Co-ның қалпына келуін арттырады. Әзірленген тәжірибелік қондырғы тұрақты жұмысты және литий-ионды батареяларды қайта өңдеу технологиясын кеңейтудің кілті болып табылатын айналу мен бастау параметрлерін дәл баптау мүмкіндігін көрсетті.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Пилотная установка для СВС-центрифугирования представляет собой компактный комплекс, включающий вращающийся реактор, систему инициирования и узел управления скоростью. Реактор изготовлен из жаропрочной стали и рассчитан на температуры до 2300 °C и скорости вращения 1000–3000 об/мин. Внутренняя геометрия обеспечивает устойчивость при динамических нагрузках и равномерное распределение расплава. Инициирование алюмотермической реакции осуществляется таблеткой KNO₃/B или нагревательной спиралью. Процесс не требует внешнего нагрева благодаря высокой экзотермичности, что снижает энергозатраты. Скорость вращения регулируется электроприводом с частотным преобразователем, обеспечивающим стабильное формирование центробежных сил для разделения металлической и шлаковой фаз. Газоотвод реализован через перфорированные каналы и вытяжной тракт, предотвращающий рост давления и повышающий безопасность. Полный цикл реакции занимает 5–15 секунд, что уменьшает ресурсные затраты и повышает производительность. Конструкция установки модульная, допускает масштабирование и адаптацию под различный состав сырья. Разработанная система обеспечивает энергоэффективное проведение СВС-процесса, минимальные теплопотери и чёткое разделение фаз, что определяет высокое качество восстановленного металла.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : ӨЖС центрифугалауға арналған пилоттық блок айналмалы реактордан, іске қосу жүйесінен және жылдамдықты басқару блогынан тұратын ықшам құрылғы болып табылады. Реактор ыстыққа төзімді болаттан жасалған және 2300°C дейінгі температураға және 1000–3000 айн/мин айналу жылдамдығына арналған. Оның ішкі геометриясы динамикалық жүктемелер кезінде тұрақтылықты және балқыманың біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Алюминотермиялық реакция KNO₃/B түйіршіктері немесе қыздыру катушкалары арқылы басталады. Энергия шығынын азайтатын, жоғары экзотермиялық қасиетіне байланысты процесс сыртқы жылытуды қажет етпейді . Айналу жылдамдығы жиілік түрлендіргіші бар электр жетегімен басқарылады, бұл металл және шлак фазаларын бөлу үшін тұрақты орталықтан тепкіш күштің пайда болуын қамтамасыз етеді. Газды шығару қысымның жоғарылауын болдырмайтын және қауіпсіздікті арттыра отырып, перфорацияланған арналар мен шығатын түтік арқылы жүзеге асырылады. Толық реакция циклі 5–15 секундқа созылады, бұл ресурс шығындарын азайтады және өнімділікті арттырады. Құрылғының модульдік дизайны масштабтауға және әртүрлі шикізат композицияларына бейімделуге мүмкіндік береді. Әзірленген жүйе энергияны үнемдейтін SHS жұмысын, минималды жылу жоғалтуын және фазаның нақты бөлінуін қамтамасыз етеді, қалпына келтірілген металдың жоғары сапасын қамтамасыз етеді.

Level of implementation (in Russian) : Разработанная пилотная установка для СВС-центрифугирования полностью собрана, протестирована и прошла серию экспериментальных запусков с различными параметрами вращения и составами шихты. Проведены испытания по восстановлению никель- и кобальтсодержащих катодных материалов, подтверждающие устойчивое инициирование реакции, стабильное распространение фронта СВС и эффективное разделение металлической и шлаковой фаз. Установка функционирует в штатном режиме, обеспечивает воспроизводимые результаты и готова к дальнейшему расширению исследований, включая оптимизацию состава шихты, скорости вращения и конфигурации реактора. Полученные данные демонстрируют техническую готовность комплекса к использованию в составе лабораторных и пилотных технологических линий по переработке литий-ионных аккумуляторов.

Level of implementation (in Kazakh) : ӨЖС центрифугалау үшін әзірленген пилоттық қондырғы толығымен жиналды, сынақтан өтті және әртүрлі айналу параметрлері мен заряд құрамдары бар бірқатар тәжірибелік жұмыстарды аяқтады. Құрамында никель және кобальт бар катодты материалдарды қалпына келтіру бойынша сынақтар жүргізілді, олар тұрақты реакцияның басталуын, ӨЖС фронтының тұрақты таралуын және металл және шлак фазаларының тиімді бөлінуін растайды. Құрылғы стандартты режимде жұмыс істейді, қайталанатын нәтижелерді береді және заряд құрамын, айналу жылдамдығын және реактор конфигурациясын оңтайландыруды қоса, одан әрі зерттеуге дайын. Алынған деректер литий-ионды аккумуляторларды қайта өңдеу үшін қондырғының зертханалық және тәжірибелік өндірістік желілерде пайдалануға техникалық дайындығын көрсетеді.

Efficiency (in Russian) : Проведённые эксперименты показали, что применение СВС-центрифугирования обеспечивает высокую степень восстановления никеля и кобальта из катодных материалов и позволяет формировать компактную металлическую фазу с минимальными потерями. Совмещение экзотермической алюмотермической реакции с центробежным разделением повышает чистоту металла и улучшает отделение шлака за счёт направленного движения расплава. Оптимальные режимы вращения позволяют стабилизировать тепловой профиль реакции, ускоряют коалесценцию металлических капель и уменьшают перерасход алюминия. По сравнению с обычным СВС без центрифугирования достигается более высокий выход металла, более равномерная структура шлака и улучшенная воспроизводимость результатов. Установка демонстрирует низкое энергопотребление, короткий цикл реакции и высокую технологическую готовность для дальнейшего масштабирования.

Efficiency (in Kazakh) : Тәжірибелер көрсеткендей, ӨЖС центрифугалау катодты материалдардан никель мен кобальтты алудың жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді және аз шығынмен ықшам металл фазасын қалыптастыруға мүмкіндік береді. Экзотермиялық алюминотермиялық реакцияны центрден тепкіш бөлумен біріктіру балқыманың бағытталған қозғалысына байланысты металдың тазалығын арттырады және шлактардың бөлінуін жақсартады. Оңтайлы айналу режимдері реакцияның жылу профилін тұрақтандырады, металл тамшыларының бірігуін жылдамдатады және артық алюминий шығынын азайтады. Центрифугасыз кәдімгі ӨЖС-пен салыстырғанда, жоғары металл шығымы, біркелкі шлак құрылымы және жақсартылған қайталану мүмкіндігіне қол жеткізілді. Жүйе энергияны аз тұтынуды, қысқа реакция циклін және одан әрі масштабтауға жоғары технологиялық дайындықты көрсетеді.

Field of application (in Russian) : Разработанная технология СВС-центрифугирования может быть использована при переработке катодных материалов отработанных литий-ионных аккумуляторов для получения никеля и кобальта высокой степени чистоты. Установка подходит для лабораторных и пилотных линий восстановления металлов из вторичных источников, включая отходы аккумуляторных сборок, электромобильных батарей и промышленных энергетических систем. Полученные металлические продукты могут применяться при производстве новых катодных материалов, сплавов специального назначения и электрохимических компонентов. Шлаковая фракция, сформированная в процессе СВС, обладает устойчивой алюминатной структурой и может рассматриваться как потенциальное сырьё для строительных и керамических материалов. Технология перспективна для внедрения в цепочки ресурсосберегающей переработки и замещения первичного сырья в металлургической промышленности.

Field of application (in Kazakh) : Әзірленген ӨЖС центрифугалау технологиясы жоғары таза никель мен кобальт алу үшін пайдаланылған литий-ионды батареялардан катодтық материалдарды қайта өңдеу үшін пайдаланылуы мүмкін. Жүйе екінші реттік көздерден металдарды қалпына келтіруге арналған зертханалық және тәжірибелік масштабтағы өндірістік желілерге, соның ішінде аккумулятор жинақтарынан, электр көліктерінің аккумуляторларынан және өнеркәсіптік энергетикалық жүйелерден қалдықтарды қосады. Алынған металл бұйымдарын жаңа катодтық материалдарды, арнайы қорытпаларды және электрохимиялық компоненттерді өндіруде қолдануға болады. ӨЖС процесінде түзілетін шлак фракциясы тұрақты алюминат құрылымына ие және құрылыс және керамикалық материалдар үшін әлеуетті шикізат ретінде қарастырылуы мүмкін. Технология ресурсты үнемдейтін қайта өңдеу тізбектеріне енгізуге және металлургия өнеркәсібіндегі бастапқы шикізатты алмастыруға мүмкіндік береді.