RU2108644C1

RU2108644C1 - Reuse of lithium-containing waste

Info

Publication number: RU2108644C1
Application number: RU95120133A
Authority: RU
Inventors: И.Е. Аброськин; В.Г. Крутицкий; В.А. Лопырев; И.С. Погуда; М.П. Тиунов; Е.В. Юдина
Original assignee: Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов"
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: waste disposal. SUBSTANCE: lithium-containing waste, namely worked out and defective lithium chemical power sources, is treated by liquid water-immiscible higher alifatic alcohols, e.g. n-butyl, s-butyl, or amyl alcohols. Then lithium is extracted by water and isolated from aqueous phase. EFFECT: improved safety due to reduced reaction heat. 2 cl

Description

Изобретение относится к электрохимии, а именно к утилизации литийсодержащих отходов, в частности отработанных и бракованных литиевых химических источников тока, литийалюминиевых сплавов и гидрида лития. The invention relates to electrochemistry, in particular to the disposal of lithium-containing waste, in particular spent and defective lithium chemical power sources, lithium aluminum alloys and lithium hydride.

Основной трудностью при утилизации литийсодержащих отходов является нейтрализация чрезвычайно реакционноспособного лития. The main difficulty in the disposal of lithium-containing waste is the neutralization of extremely reactive lithium.

Известен способ переработки отходов лития и его сплавов путем их термической обработки под слоем песка [1]. A known method of processing lithium waste and its alloys by heat treatment under a layer of sand [1].

Недостатком этого способа является то, что соединения лития после перевода их в пожаро-взрывобезопасное состояние в дальнейшем не используются. The disadvantage of this method is that lithium compounds after their transfer to a fire-explosion-safe state are not used in the future.

Известен также способ нейтрализации литиевого анода сплавлением с оксидами алюминия и кремния [2]. There is also known a method of neutralizing a lithium anode by fusion with aluminum and silicon oxides [2].

Недостатком этого способа является невозможность полезного использования образовавшейся при этом смеси алюминатов и силикатов лития. The disadvantage of this method is the impossibility of the beneficial use of the resulting mixture of aluminates and lithium silicates.

Известен способ безопасной обработки реакционных металлов, в частности лития, воздействием эмульсии воды в керосине [5]. A known method of safe processing of reaction metals, in particular lithium, by the action of an emulsion of water in kerosene [5].

Недостатком данного способа является его трудоемкость и невозможность повторно использовать другие компоненты системы. The disadvantage of this method is its complexity and the inability to reuse other components of the system.

Существует способ утилизации ЛХИТ и устройство для его реализации, заключающийся в разрушении батарей, помещении их в специальный аппарат, в который подается вода, а образующиеся при этом газы очищаются в скруббере [3]. There is a method of disposal of LHIT and a device for its implementation, which consists in the destruction of batteries, placing them in a special apparatus into which water is supplied, and the gases formed in this process are cleaned in a scrubber [3].

Наиболее близким к заявляемому способу является процесс извлечения лития из отслуживших литиевых аккумуляторов путем их обработки раствором серной кислоты [4] - прототип. Литий реагирует с кислотой и при pH раствора более 7,7 в раствор переходит около 75% всего лития, а остальные металлы в этих условиях образуют нерастворимые гидроксиды. Раствор фильтруют и упаривают. Из концентрированного раствора литий осаждают в виде карбоната насыщенным раствором соды. Closest to the claimed method is the process of extracting lithium from spent lithium batteries by processing them with a solution of sulfuric acid [4] - prototype. Lithium reacts with acid and at a pH of more than 7.7, about 75% of all lithium passes into the solution, and the remaining metals form insoluble hydroxides under these conditions. The solution was filtered and evaporated. From a concentrated solution, lithium is precipitated as carbonate in a saturated soda solution.

Недостатком этого способа является повышенная пожаро-взрывоопсность при реакции лития с серной кислотой. The disadvantage of this method is the increased fire explosion during the reaction of lithium with sulfuric acid.

Целью изобретения является уменьшение теплового эффекта реакции и исключение пожаро-взрывоопасности. The aim of the invention is to reduce the thermal effect of the reaction and the exclusion of fire and explosion hazard.

Это достигается тем, что отходы обрабатывают жидкими не смешивающимися с водой высшими алифатическими спиртами, например н-бутиловым, втор-бутиловым, амиловым спиртами. This is achieved by the fact that the waste is treated with liquid water-immiscible higher aliphatic alcohols, for example n-butyl, sec-butyl, amyl alcohols.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем так как тепловой эффект взаимодействия лития с такими спиртами значительно ниже, чем с водой или кислотами. Образующиеся при этом алкоголяты лития растворимы в спиртах и легко отделяются от твердых и жидких компонентов. После обработки реакционной смеси водой и фильтрации водную часть, содержащую литий в виде гидроокиси, упаривают и выделяют литий обработкой упаренного раствора насыщенным раствором соды. The specified set of features is new and has an inventive step, since the thermal effect of the interaction of lithium with such alcohols is much lower than with water or acids. The lithium alkoxides formed in this process are soluble in alcohols and are easily separated from solid and liquid components. After the reaction mixture was treated with water and filtered, the aqueous portion containing lithium in the form of hydroxide was evaporated and lithium was isolated by treatment of the evaporated solution with a saturated soda solution.

Пример 1. В реакционный сосуд, снабженный мешалкой, термометром, холодильником и капельной воронкой, в среде аргона загружают измельченные литиевые химические источники тока и добавляют бутанол-1 в соотношении 1 : (1 - 4) по объему. Смесь перемешивают в течение суток при температуре не выше 100^oC, затем добавляют еще такое же количество спирта, снижают температуру до 50^oC и добавляют воду в количестве, равном взятому бутанолу. Скорость подачи воды регулируют по температуре реакционной смеси, не допуская превышения 100^oC. Смесь перемешивают в течение 1 ч после введения расчетного количества воды. Спиртовая часть, не содержащая литий, отделяется после фильтрации от водной части на делительной воронке и возвращается для обработки очередной порции отходов. ОТ спиртоорганической части отгоняют диметоксиэтан, бутанол-1, а оставшийся пропиленкарбонат дополнительно очищают вакуумной перегонкой. При разгонке водного слоя регенерируется диметоксиэтан, а при достижении концентрации по литию 15 г/л его осаждают насыщенным раствором соды и отфильтровывают.Example 1. In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a refrigerator and a dropping funnel, crushed lithium chemical current sources are loaded in argon medium and butanol-1 is added in a ratio of 1: (1 - 4) by volume. The mixture is stirred for a day at a temperature not exceeding 100 ^o C, then add the same amount of alcohol, reduce the temperature to 50 ^o C and add water in an amount equal to taken butanol. The feed rate of water is controlled by the temperature of the reaction mixture, not exceeding 100 ^o C. The mixture is stirred for 1 h after the introduction of the estimated amount of water. The lithium-free alcohol part is separated after filtration from the water part in a separatory funnel and returned to process another portion of the waste. Dimethoxyethane, butanol-1 is distilled off from the organo-alcoholic part, and the remaining propylene carbonate is further purified by vacuum distillation. When the aqueous layer is distilled, dimethoxyethane is regenerated, and when the concentration of lithium reaches 15 g / l, it is precipitated with a saturated soda solution and filtered.

Пример 2. Переработка литийалюминиевого сплава. Example 2. The processing of lithium aluminum alloy.

В колбу, снабженную капельной воронкой, мешалкой и обратным холодильником, помещают 100 мл н-бутилового спирта и порциями вносят 100 г мелкоразробленного сплава. Смесь кипятят 1 ч. После охлаждения добавляют воду и насыщенный раствор соды до pH 6. Осадок гидроокиси алюминия отфильтровывают. Раствор концентрируют до содержания по литию 15 г/л и осаждают литий в виде карбоната насыщенным раствором соды. In a flask equipped with a dropping funnel, stirrer and reflux condenser, place 100 ml of n-butyl alcohol and add 100 g of finely divided alloy in portions. The mixture is boiled for 1 hour. After cooling, water and a saturated soda solution are added to pH 6. The precipitate of aluminum hydroxide is filtered off. The solution was concentrated to a lithium content of 15 g / L and lithium was precipitated as carbonate in a saturated soda solution.

Пример 3. Переработка гидрида лития. Example 3. The processing of lithium hydride.

В колбу, снабженную капельной воронкой, мешалкой и обратным холодильником, помещают 100 мл н-бутилового спирта. Добавляют мелкими порциями 15 г раздробленного гидрида лития. После внесения всей порции смесь перемешивают 15 мин без нагрева, а затем кипятят в течение 30 мин. После охлаждения добавляют 60 мл воды. Отделяют водный слой на делительной воронке, концентрируют и насыщают углекислым газом. Выпавший карбонат лития отфильтровывают. In a flask equipped with a dropping funnel, stirrer and reflux condenser, place 100 ml of n-butyl alcohol. 15 g of crushed lithium hydride are added in small portions. After making the entire portion, the mixture is stirred for 15 minutes without heating, and then boiled for 30 minutes. After cooling, add 60 ml of water. Separate the aqueous layer on a separatory funnel, concentrate and saturate with carbon dioxide. The precipitated lithium carbonate is filtered off.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить тепловой эффект реакции при утилизации литийсодержащих отходов и исключить пожаро-взрывоопасность. Thus, the proposed method allows to reduce the thermal effect of the reaction when disposing of lithium-containing waste and to exclude fire and explosion hazard.

Claims

1. The method of disposal of lithium-containing waste, including the extraction of lithium with water and its isolation from the aqueous phase, characterized in that before extraction, the waste is treated with higher aliphatic alcohols not miscible with water.

2. The method according to claim 1, characterized in that as higher alcohols take n-butyl, sec-butyl or amyl alcohols.