Исследование технологии утилизации комплексных литий-кобальтовых источников тока с использованием совмещённых процессов механической обработки, выщелачивания и экстракции

Показано, что захоронение отработанных комплексных химических источников тока (КХИТ) приводит к сильному загрязнению окружающей среды. Разработана экологически безопасная технология их утилизации, включающая стадии механической обработки, выщелачивания и экстракции. Рассмотрены совмещённые процессы переработки отработанных КХИТ с использованием механохимической деструкции. Проанализирована работа вскрытия КХИТ на шредере в атмосфере аргона, ножевой и шаровой мельницах. Проведены исследования помола модельных сред с различной морфологией в барабанной мельнице и тороидальной вибромельнице (ТВМ) и определены режимные параметры работы барабанной мельницы в водопадном режиме. Выявлено сужение гранулометрического состава с диаметра частиц 2–3 мм до диаметра – 10–40 мкм. Установлено, что при помоле частиц КХИТ в шаровой мельнице при соотношении шаров и измельчаемой фазы 5:1 увеличивается содержание кобальта в порошке до 19,0 % по массе. Определено время полного цикла переработки КХИТ, включающее стадии вскрытия в атмосфере аргона, измельчения, помола, выщелачивания и экстракции, составившее 7 ч.

1. Горчаков Д. Мировой и российский рынок лития — новой нефти энергоперехода [Электронный ресурс]: URL: https://habr.com/ru/company/itsoft/blog/579556/ (дата обращения: 21.02.2022).

2. Ретивов В.М., Гонопольский А.М., Макаренков Д.А. и др. Механохимическая технология утилизации литий-кобальтовых источников тока. Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2021. 6(303). С. 49—53.

3. Xiangping Chen, Tao Zhou. Hydrometallurgical process for the recovery of metal values from spent lithium-ion batteries in citric acid media. Waste Management & Research. 2014. Vol. 32(11). P. 1083—1093.

4. Паспорт безопасности. Оксид кобальта (II,III)/в соответствии с Регламентом (ЕС) №1907/2006 (REACH), с поправками, внесенными 453/2010/ЕС. 2017. 16 с.

5. Назаров В.И., Гонопольский А.М., Макаренков Д.А. и др. Технология утилизации отработанных литиевых источников тока с получением гидроксида и карбоната лития на основе механоактивированных порошков соединений кобальта, марганца и лития. Кокс и химия. 2020. 2. С. 45—52.

6. Velázquez-Martínez O., Valio J., SantasaloAarnio A., Reuter M., Serna-Guerrero R. A Critical Review of Lithium-Ion Battery Recycling Processes from a Circular Economy Perspective. Batteries. 2019. 5(4). P. 68.

7. Вайтехович П.Е., Семененко Д.В. Особенности движения мелющей загрузки в планетарных мельницах с внешней обкаткой. Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2005. № 7. С. 7—8.

8. Молчанов В.И., Селезнева О.Г., Жирнов Е.Н. Активация минералов при измельчении. М., Недра, 1988. 208 с.

9. Андреев О.Л., Бушкова О.В., Баталов Н.Н. Расчет термодинамических свойств оксидов кобальта (III, IV) и кобальтита лития. Электрохимическая энергетика. 2006 Т. 6. № 4. С.187—191.

10. Балтийская мануфактура. Сертификат качества литий кобальтат [Электронный ресурс] URL:http://soli.ru/catalog1/soedineniya_kobalta1/litij_kobaltat/ (дата обращения: 21.02.2022).