RU2531911C1 - Способ утилизации литиевых источников тока с истекшими сроками эксплуатации - Google Patents
Способ утилизации литиевых источников тока с истекшими сроками эксплуатации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531911C1 RU2531911C1 RU2013154384/07A RU2013154384A RU2531911C1 RU 2531911 C1 RU2531911 C1 RU 2531911C1 RU 2013154384/07 A RU2013154384/07 A RU 2013154384/07A RU 2013154384 A RU2013154384 A RU 2013154384A RU 2531911 C1 RU2531911 C1 RU 2531911C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- recycling
- containing wastes
- transfer catalyst
- cells
- Prior art date
Links
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 53
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title abstract 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
- -1 aliphatic alcohols Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 3
- 230000016507 interphase Effects 0.000 claims description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 10
- NHGXDBSUJJNIRV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC NHGXDBSUJJNIRV-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 3
- 239000003444 phase transfer catalyst Substances 0.000 abstract description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Inorganic materials [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L manganese oxide Inorganic materials [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical class [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011269 treatment regimen Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электрохимии, а именно к утилизации литийсодержащих отходов, в частности отработанных литиевых химических источников тока. Данный способ предназначен для применения в специализированных производствах по утилизации литиевых источников тока (ЛИТ). Сущность способа заключается в применении фракции C4-C6 жирных спиртов, не смешивающихся с водой в качестве рабочей среды для химически активного лития и литийсодержащих соединений на стадиях вскрытия, разгерметизации, измельчения и использования их в качестве исходного материала для получения алкоголятов лития. Сонолитическое воздействие на реакционную массу и поддержание температурного режима (до 80°C) обеспечивается использованием ультразвуковой ванны типа УЗВ-3/100-ТН. Введение в реакционную смесь катализатора межфазного переноса (тетрабутиламмония хлорида) способствует интенсификации процесса алкоголиза литийсодержащих отходов в условиях гетерофазной системы. Сочетание применения сонолиза и катализатора межфазного переноса позволяет проводить утилизацию литийсодержащих отходов со степенью измельчения литийсодержащих отходов до 20 мм. Практическое применение данного способа позволит повысить эффективность мероприятий по утилизации ЛИТ и обеспечить безопасность проведения работ. 1 пр.
Description
Изобретение относится к электрохимии, а именно к утилизации литийсодержащих отходов, в частности отработанных и бракованных литиевых химических источников тока.
Данный способ предназначен для применения в специализированных производствах по утилизации литиевых источников тока (ЛИТ).
Известны способы переработки отходов лития и его сплавов путем их термической обработки под слоем песка [SU, авторское свидетельство, 1439141, 1987], нейтрализацией литиевого анода сплавлением с оксидами алюминия и кремния [US, патент, 4407910, 1983].
Недостатком этих способов является то, что соединения лития после перевода их в пожаро-взрывобезопасное состояние в дальнейшем не используются.
Известен способ безопасной обработки реакционных металлов, в частности лития, воздействием эмульсии воды в керосине [US, патент, 3729548, 1973].
Недостатком данного способа является его трудоемкость и невозможность повторно использовать другие компоненты системы.
Существуют способ утилизации ЛИТ и извлечении лития из отработанных литиевых аккумуляторов путем их обработки водой или раствором серной кислоты в специальном аппарате [US, патент, 4637928, 1987].
Недостатками этих способов является повышенная пожаро-взрывоопасность при реакции лития с водой и водным раствором серной кислоты.
По совокупности признаков наиболее близким к предлагаемому способу утилизации ЛИТ с истекшими сроками эксплуатации является способ утилизации литийсодержащих отходов, в частности отработанных и бракованных литиевых химических источников тока [Россия, патент №2108644, заявлено 28.11.95 г.; опубл.: 10.04.1998 г.], основанный на обработке отходов жидкими, несмешивающимися с водой высшими алифатическими спиртами, с последующей экстракцией лития и выделением его из водной фазы. Способ позволяет уменьшить тепловой эффект и пожаро-взрывоопасность процесса на стадии утилизации литийсодержащих отходов.
Недостатком данного способа являются:
- низкая степень извлечения лития из электродной массы;
- длительность (24 часа) извлечение лития из электродной массы системы Li/LixMnO2 при обработке отходов высшими алифатическими спиртами;
- сложность обеспечения гидродинамического режима обработки для осуществления реакции алкоголиза;
- пожаро-взрывоопасность процесса перевода отработанных и бракованных литиевых химических источников тока в литийсодержащие отходы высокой степени измельчения.
Данный способ принят за прототип.
Задачей предлагаемого изобретения является утилизация ЛИТ с истекшими сроками эксплуатации, увеличение степени извлечения утилизируемого лития и снижение уровня пожаро-взрывоопасности при проведении работ.
Задача достигается тем, что перевод ЛИТ с истекшими сроками эксплуатации, предполагаемых к утилизации, в литийсодержащие отходы (разгерметизация, вскрытие, измельчение корпусов и анодно-катодной массы) осуществляется в среде, являющейся гидрофобной и малоактивной по отношению к литию и литированным оксидам марганца, последовательным проведением алкоголиза литийсодержащих отходов в присутствии катализатора межфазного переноса, отделением органического литийсодержащего слоя и осуществлением химической деструкции литийсодержащей анодно-катодной массы водными растворами неорганических кислот. При этом реакционные массы, получаемые в химических процессах алкоголиза и выщелачивания, подвергают сонолитическому воздействию с использованием ультразвука. Сочетание применения сонолиза и катализатора межфазного переноса позволяет осуществлять утилизацию литийсодержащих отходов со степенью измельчения до 20 мм.
Сущность способа заключается в применении фракции C4-C6 жирных спиртов, не смешивающихся с водой в качестве рабочей среды для химически активного лития и литийсодержащих соединений на стадиях вскрытия, разгерметизации, измельчения и использования их в качестве исходного материала для получения алкоголятов лития. Сонолитическое воздействие на реакционную массу и поддержание температурного режима (до 80°C) обеспечивается использованием ультразвуковой ванны типа УЗВ-3/100-ТН. Введение в реакционную смесь катализатора межфазного переноса (тетрабутиламмония хлорида) способствует интенсификации процесса алкоголиза литийсодержащих отходов в условиях гетерофазной системы. [Демлов Э., Демлов З. Межфазный катализ. - М.: Мир, 1987. - 485 с.]. Образующиеся при этом алкоголяты лития, растворившиеся в спиртах, отделяются декантированием от твердых и жидких компонентов, обрабатывают водой. Водную часть, содержащую литий в виде гидрооксида, упаривают и выделяют литий обработкой данного раствора насыщенным раствором карбонатов щелочных металлов. Для увеличения степени извлечения лития оставшиеся в реакторе после отделения спиртовой части нерастворимые твердые и жидкие компоненты (конструкционные материалы ЛИТ, смесь литированных оксидов и других производных марганца, хлористого лития) подвергают химической деструкции (расщелачиванию) 4N водным раствором соляной кислоты при температуре до 80°C и ультразвуковому воздействию.
Пример. В реактор, снабженный термометром, холодильником, капельной воронкой и установленный в ультразвуковую ванну, в токе азота загружают вскрытые и измельченные в среде бутанола-1 литиевые химические источники тока и добавляют: бутанол-1 - до соотношения 1:5 по объему; тетрабутиламмоний хлорид - в количестве 10 г на один литр бутанола-1.
Смесь подвергают сонолитическому воздействию в течение 12 ч при температуре не выше 80°C. По достижении содержания лития в реакционной массе 10 г·л-1 спиртовую часть реакционной массы, содержащую растворимые алкоголяты лития, отделяют, а затем добавляют воду в количестве, равном объему использованного бутанола. Скорость подачи воды регулируют по температуре реакционной массы, не допуская превышения 80°C. Реакционная масса подвергается сонолизу в ультразвуковой ванне в течение 1 ч после подачи расчетного количества воды. Спиртовую часть реакционной массы (смеси), не содержащую литий, отделяют после фильтрации от водной части на делительной воронке и возвращают в процесс утилизации ЛИТ.
Далее, в реактор загружают от 1 до 5 объемов 4N водного раствора соляной кислоты и обрабатывают в ультразвуковой ванне при температуре от 60°C до 80°C в течение от 2 до 3 часов. Реакционную массу по достижении содержании в ней лития от 5 до 10 г·л-1 обрабатывают карбонатом натрия до достижения pH среды от 8,0 до 8,5, фильтруют, отделяют нерастворимые в воде соли и гидроксидные соединения марганца (II). Водные слои, содержащие литий, отделяют, упаривают до содержания лития 15 г·л-1. Степень извлечения лития из литийсодержащих соединений анодно-катодной массы ЛИТ составляет не менее 85%.
Claims (1)
- Способ утилизации литиевых источников тока с истекшими сроками эксплуатации, основанный на обработке измельченной анодно-катодной массы высшими алифатическими спиртами с последующей экстракцией соединений лития водой, отличающийся тем, что алкоголиз осуществляют в условиях сонолиза при воздействии ультразвука с использованием катализатора межфазного переноса и проводят химическую деструкцию литированного марганца водными растворами неорганических кислот.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154384/07A RU2531911C1 (ru) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | Способ утилизации литиевых источников тока с истекшими сроками эксплуатации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154384/07A RU2531911C1 (ru) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | Способ утилизации литиевых источников тока с истекшими сроками эксплуатации |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2531911C1 true RU2531911C1 (ru) | 2014-10-27 |
Family
ID=53382141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013154384/07A RU2531911C1 (ru) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | Способ утилизации литиевых источников тока с истекшими сроками эксплуатации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2531911C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768719C1 (ru) * | 2021-09-22 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Русский Кобальт" (ООО "РК") | Способ переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1621818A3 (ru) * | 1986-12-12 | 1991-01-15 | Реситек С.А. (Фирма) | Способ утилизации электрических батарей, печатных плат с радиодетал ми и элементами электронных схем |
| US5523516A (en) * | 1995-04-07 | 1996-06-04 | National Technical Systems, Inc | Method for recycling lithium batteries |
| RU2108644C1 (ru) * | 1995-11-28 | 1998-04-10 | Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" | Способ утилизации литийсодержащих отходов |
| CN102064366A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-05-18 | 杭州东建能源科技有限公司 | 一种磷酸铁锂的再生方法 |
| CN102569838A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-11 | 佛山市邦普循环科技有限公司 | 一种锰系废旧电池中有价金属的回收利用方法 |
-
2013
- 2013-12-06 RU RU2013154384/07A patent/RU2531911C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1621818A3 (ru) * | 1986-12-12 | 1991-01-15 | Реситек С.А. (Фирма) | Способ утилизации электрических батарей, печатных плат с радиодетал ми и элементами электронных схем |
| US5523516A (en) * | 1995-04-07 | 1996-06-04 | National Technical Systems, Inc | Method for recycling lithium batteries |
| RU2108644C1 (ru) * | 1995-11-28 | 1998-04-10 | Акционерное Общество Открытого Типа "Новосибирский завод Химконцентратов" | Способ утилизации литийсодержащих отходов |
| CN102064366A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-05-18 | 杭州东建能源科技有限公司 | 一种磷酸铁锂的再生方法 |
| CN102569838A (zh) * | 2012-01-18 | 2012-07-11 | 佛山市邦普循环科技有限公司 | 一种锰系废旧电池中有价金属的回收利用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JP 2012204343 A.10.2012. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2768719C1 (ru) * | 2021-09-22 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Русский Кобальт" (ООО "РК") | Способ переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2813587B1 (en) | Method for recovering lithium | |
| CN106629774B (zh) | 一种无害化处理铝灰的方法 | |
| CN110061320A (zh) | 一种利用裂解法回收废旧动力锂电池中活性粉料的方法 | |
| JP6946223B2 (ja) | リチウム回収方法 | |
| JP2019160429A (ja) | リチウム回収方法 | |
| WO2013114621A1 (ja) | リチウムの回収方法 | |
| EP1733451A1 (fr) | Procede de recyclage en melange des piles et batteries a anode a base de lithium | |
| JP2019178395A (ja) | リチウムイオン電池スクラップからのリチウムの回収方法 | |
| CN103943911A (zh) | 废旧锂离子电池综合回收利用的方法 | |
| CN105244564A (zh) | 一种磷酸铁锂动力电池的回收利用方法 | |
| CN105390765A (zh) | 一种锂离子电池电解液回收方法 | |
| RS65175B1 (sr) | Postupak za rekuperaciju olova iz olovne paste i njegova upotreba u postupku rekuperacije komponenti olovno-kiselih akumulatora | |
| CN106654437B (zh) | 从含锂电池中回收锂的方法 | |
| JP2017501705A5 (ru) | ||
| CN107623152A (zh) | 废旧锂离子动力电池资源化回收方法 | |
| EP3715485A1 (en) | Method for treating lithium ion battery waste | |
| JP2012038572A (ja) | 正極活物質の剥離方法及びリチウムイオン電池からの有価金属の回収方法 | |
| CN106575807B (zh) | 用于再生碱性溶液的方法 | |
| RU2531911C1 (ru) | Способ утилизации литиевых источников тока с истекшими сроками эксплуатации | |
| CN105420521A (zh) | 一种有机相萃取稀土分离工艺 | |
| Ji et al. | Chemical-free pressure washing system as pretreatment to harvest cathode materials | |
| CN115332659B (zh) | 废旧锂离子电池水下破碎回收电解液的方法 | |
| CN209379634U (zh) | 一种金属锂废渣的无害化处理系统 | |
| CN104928183A (zh) | 一种微藻细胞壁的破壁方法及从微藻中提取蛋白质的方法 | |
| RU2486262C2 (ru) | Способ утилизации отработанных химических источников тока |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151207 |