RU2824383C1 - Method of producing lithium workpieces from lithium-containing slag - Google Patents
Method of producing lithium workpieces from lithium-containing slag Download PDFInfo
- Publication number
- RU2824383C1 RU2824383C1 RU2023114177A RU2023114177A RU2824383C1 RU 2824383 C1 RU2824383 C1 RU 2824383C1 RU 2023114177 A RU2023114177 A RU 2023114177A RU 2023114177 A RU2023114177 A RU 2023114177A RU 2824383 C1 RU2824383 C1 RU 2824383C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- remelting
- slag
- blanks
- workpieces
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 71
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 9
- 238000009966 trimming Methods 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 3
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Inorganic materials [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к получению металлического лития и может быть использовано при производстве первичных источников тока с литиевым электродом.The invention relates to the production of metallic lithium and can be used in the production of primary current sources with a lithium electrode.
Известен Способ получения металлического лития с использованием продуктов переработки природных рассолов (Патент РФ № 2616749), включающий подготовку шихты из безводных бромида и хлорида лития, расплавление шихты с получением расплава эвтектической смеси, содержащей 90 мас. % бромида лития и 10 мас. % хлорида лития, электролиз полученного расплава эвтектической смеси с выводом металлического лития из катодного пространства и бромовоздушной смеси из анодного пространства. Бром из бромовоздушной смеси абсорбируют раствором гидроксида лития с получением раствора бромида лития в присутствии карбамида, полученный раствор бромида лития обезвоживают путем СВЧ-нагрева при температуре 160-170 °С c получением безводного бромида лития с остаточной влажностью не более 0,1 %, который направляют на электролиз для восполнения убыли бромида лития в эвтектической смеси при электролизе. Обеспечивается утилизация выделяющегося на аноде брома, а также повышение чистоты получаемого лития.A method is known for producing metallic lithium using the products of processing natural brines (RU Patent No. 2616749), which includes preparing a charge of anhydrous lithium bromide and chloride, melting the charge to obtain a molten eutectic mixture containing 90 wt. % lithium bromide and 10 wt. % lithium chloride, electrolysis of the resulting molten eutectic mixture with the removal of metallic lithium from the cathode space and a bromine-air mixture from the anode space. Bromine from the bromine-air mixture is absorbed by a lithium hydroxide solution to obtain a lithium bromide solution in the presence of urea, the resulting lithium bromide solution is dehydrated by microwave heating at a temperature of 160-170 °C to obtain anhydrous lithium bromide with a residual moisture content of no more than 0.1%, which is sent to electrolysis to replenish the loss of lithium bromide in the eutectic mixture during electrolysis. The utilization of bromine released at the anode is ensured, as well as an increase in the purity of the lithium obtained.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является Способ подготовки лития металлического для отрицательного электрода химического источника тока (Патент РФ № 2782537), включающий его загрузку, продувку аргоном, нагрев лития металлического и его плавку при температуре 230-270 °С, выливание расплава лития в изложницу, проведение очистки расплава лития в изложнице с последующим остыванием расплавленного лития в изложнице до получения затвердевшей заготовки, извлечение затвердевшей заготовки из изложницы и обрезку торцов заготовки до необходимых размеров, отличающийся тем, что литий металлический загружают в виде заготовок, нарезанных из чушки, очищенной от слоя консервационной смазки, а очистку лития в изложнице осуществляют путем вибрационного воздействия на изложницу с расплавом лития в течение 2-20 мин.The closest to the claimed technical solution is the Method for preparing metallic lithium for the negative electrode of a chemical current source (Patent of the Russian Federation No. 2782537), including loading it, blowing with argon, heating metallic lithium and melting it at a temperature of 230-270 °C, pouring the lithium melt into a mold, cleaning the lithium melt in the mold with subsequent cooling of the molten lithium in the mold until a solidified blank is obtained, removing the solidified blank from the mold and cutting the ends of the blank to the required dimensions, characterized in that metallic lithium is loaded in the form of blanks cut from an ingot cleaned of a layer of preservative grease, and the purification of lithium in the mold is carried out by vibrating the mold with the lithium melt for 2-20 minutes.
Задачей изобретения является расширение арсенала известных способов.The objective of the invention is to expand the range of known methods.
Технический результат заключается в повышении удобства для дальнейшей работы с заготовками лития металлического на следующих операциях.The technical result consists in increasing the convenience of further work with lithium metal blanks in the following operations.
Способ получения литиевых заготовок из литийсодержащего шлака, включающий предварительную подготовку литийсодержащего шлака путем его извлечения под вытяжным зонтом и фиксации его веса, первую переплавку литийсодержащего шлака в плавильном стакане в литиевые заготовки при температуре от 240 до 250 °С под крышкой со сбором выделившегося шлака с поверхности расплава, обрезку полученных заготовок цилиндрической формы по нижнему и верхнему краям, вторую переплавку полученных литиевых заготовок в плавильном стакане под крышкой со сбором шлака с поверхности расплава аналогично первой переплавке, после отбирают пробу лития из полученной заготовки на содержание лития, при этом если результат анализа по содержанию лития металлического составляет менее 99,6 %, то проводят дополнительную переплавку, а при содержании лития более 99,6 % полученные заготовки цилиндрической формы обрезают по нижнему и верхнему краям, при этом утилизируют образовавшийся после переплавок шлака путем окисления на воздухе и гашения образовавшихся при этом солей лития с контролем нагрева воды не более 50 °С, а готовые литиевые заготовки упаковывают в контейнеры.A method for producing lithium blanks from lithium-containing slag, which includes preliminary preparation of lithium-containing slag by extracting it under an exhaust hood and fixing its weight, first remelting the lithium-containing slag in a melting cup into lithium blanks at a temperature of 240 to 250 °C under a lid with the collection of the released slag from the surface of the melt, trimming the resulting cylindrical blanks along the lower and upper edges, a second remelting of the resulting lithium blanks in a melting cup under a lid with the collection of slag from the surface of the melt similar to the first remelting, then taking a lithium sample from the resulting blank for lithium content, wherein if the result of the analysis for the content of metallic lithium is less than 99.6%, then additional remelting is carried out, and if the lithium content is more than 99.6%, the resulting cylindrical blanks are trimmed along the lower and upper edges, wherein the resulting after remelting the slag by oxidation in air and quenching the lithium salts formed during this process with control of water heating to no more than 50 °C, and the finished lithium blanks are packed into containers.
Способ получения литиевых заготовок из литийсодержащего шлака заключается в выполнении следующей последовательности действий.The method for obtaining lithium blanks from lithium-containing slag consists of performing the following sequence of actions.
На первом этапе осуществляют подготовку литийсодержащего шлака. Для этого устанавливают специальный контейнер с литийсодержащим шлаком под вытяжной зонт. Вскрыть контейнер и извлечь мешки с литийсодержащим шлаком, пронумеровать мешки, взвесить их на весах и ввести данные в журнал. Затем внести мешки с литийсодержащим шлаком в шлюз линии и продуть шлюз в течение 3-5 мин. Внести мешки с литийсодержащим шлаком в бокс для изготовления литиевых заготовок. Извлечь литийсодержащий шлак из мешков, рассчитать и зафиксировать его вес.The first stage involves preparing lithium-containing slag. To do this, install a special container with lithium-containing slag under an exhaust hood. Open the container and remove the bags with lithium-containing slag, number the bags, weigh them on the scales and enter the data into the log. Then bring the bags with lithium-containing slag into the line lock and blow the lock for 3-5 minutes. Bring the bags with lithium-containing slag into the box for making lithium blanks. Remove the lithium-containing slag from the bags, calculate and record its weight.
Далее осуществляют первую переплавку литийсодержащего шлака. Для этого плавильный стакан наполняют литийсодержащим шлаком и закрывают крышкой, включают нагреватель и по мере расплавления продукта при помощи черпака собирают шлак с поверхности расплава. В процессе расплавления осуществляют добавление литийсодержащего шлака в плавильный стакан до тех пор, пока уровень расплава не будет доходить до края стакана 10-20 мм. Температура расплава должна быть от 240 до 250 °С, время разогрева стакана 1,5-2 ч. Next, the first remelting of the lithium-containing slag is carried out. To do this, the melting cup is filled with lithium-containing slag and closed with a lid, the heater is turned on and, as the product melts, the slag is collected from the surface of the melt using a ladle. During the melting process, lithium-containing slag is added to the melting cup until the melt level reaches the edge of the cup by 10-20 mm. The melt temperature should be from 240 to 250 °C, the heating time of the cup is 1.5-2 hours.
Далее полученные заготовки цилиндрической формы обрезают по нижнему и верхнему краям. Обрезанные верхние и нижние части заготовок готовят к отдельной переплавке согласно заявляемому способу.Next, the resulting cylindrical blanks are trimmed along the lower and upper edges. The trimmed upper and lower parts of the blanks are prepared for separate remelting according to the claimed method.
Затем аналогично проводят вторую переплавку полученных литиевых заготовок. Для этого наполняют плавильный стакан заготовками, полученными после первой переплавки, снова расплавляют их и собирают шлак с поверхности расплава. После второй переплавки отбирают пробу лития из полученной заготовки на соответствие требованиям ГОСТ 8774-75, предъявляемым к литию марки ЛЭ-1 или ЛЭ-2 и помещают заготовку в контейнер. Если результат анализа по содержанию лития металлического составляет более 99,6 %, то данную заготовку направляют на изготовление литиевой ленты. Если содержание лития менее 99,6 %, то проводят дополнительную переплавку.Then, the second remelting of the obtained lithium blanks is carried out in a similar manner. To do this, fill the melting cup with the blanks obtained after the first remelting, melt them again and collect the slag from the surface of the melt. After the second remelting, a lithium sample is taken from the obtained blank for compliance with the requirements of GOST 8774-75 applicable to lithium grade LE-1 or LE-2 and the blank is placed in a container. If the result of the analysis for the content of metallic lithium is more than 99.6%, then this blank is sent for the manufacture of lithium tape. If the lithium content is less than 99.6%, then additional remelting is carried out.
Далее полученные заготовки цилиндрической формы обрезают по нижнему и верхнему краям. Обрезанные верхние и нижние части заготовок готовят к отдельной переплавке согласно заявляемому способу.Next, the resulting cylindrical blanks are trimmed along the lower and upper edges. The trimmed upper and lower parts of the blanks are prepared for separate remelting according to the claimed method.
На последнем этапе осуществляют утилизацию образовавшегося после переплавок шлака с содержанием лития менее 10 %. Для этого разложить куски шлака на поддоне под включенной вытяжкой на металлическом столе и оставить на открытом воздухе до полного окисления. После чего, образовавшиеся соли лития, растворить в воде. Для этого помесить емкость объемом 5 л (эксикатор) для растворения в раковину и наполнить ее холодной водой. Поместить в емкость с водой контейнер цеховой, в котором находятся окисленный литий металлический (3-5 кусочков), до полного их растворения. После окончания бурного выделения водорода (Н2↑) извлечь контейнер цеховой, промыть холодной водой, просушить осушённым воздухом и добавить следующую партию окисленного лития металлического. Контролировать по мере гашения лития температуру воды. При достижении температуры выше 50 °С необходима замена воды в эксикаторе. Для этого нужно определить с помощью индикаторной бумагой рН полученного раствора. Нейтрализовать щелочной раствор кислотой (азотная, соляная, серная, ортофосфорная кислоты) до получения рН 5,5. Отобрать пробу из раствора для определения примесей и передать для проведения анализа. При положительных анализах открыть подачу холодной воды в эксикатор, разбавить раствор и слить в канализацию. Остатки раствора профильтровать через фильтровальную бумагу и осадок отдать на анализ.At the last stage, the slag formed after remelting with a lithium content of less than 10% is utilized. To do this, lay out the slag pieces on a tray under the included exhaust hood on a metal table and leave in the open air until completely oxidized. After that, dissolve the formed lithium salts in water. To do this, place a 5-liter container (desiccator) for dissolution in the sink and fill it with cold water. Place the shop container containing oxidized lithium metal (3-5 pieces) into the container with water until they are completely dissolved. After the end of the violent release of hydrogen (H2↑) remove the workshop container, rinse with cold water, dry with dry air and add the next batch of oxidized lithium metal. Monitor the water temperature as the lithium is quenched. When the temperature reaches above 50 °C, the water in the desiccator must be replaced. To do this, determine the pH of the resulting solution using indicator paper. Neutralize the alkaline solution with acid (nitric, hydrochloric, sulfuric, orthophosphoric acids) until pH 5.5 is obtained. Take a sample from the solution to determine impurities and submit it for analysis. If the analysis is positive, open the cold water supply to the desiccator, dilute the solution and drain it into the sewer. Filter the remaining solution through filter paper and submit the sediment for analysis.
Пример практической реализацииExample of practical implementation
Взяли 4770 г шлака. После первой переплавки получилось 2635 г годного продукта и 2135 г шлака, который утилизировали. Затем после второй переплавки получилось 2015 г годного продукта и 620 г шлака, который утилизировали. Выход годного продукта составил 42,2 %.We took 4770 g of slag. After the first remelting, we got 2635 g of usable product and 2135 g of slag, which was utilized. Then, after the second remelting, we got 2015 g of usable product and 620 g of slag, which was utilized. The yield of usable product was 42.2%.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2824383C1 true RU2824383C1 (en) | 2024-08-08 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2187569C2 (en) * | 2000-11-02 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method of lithium refining and plant for its embodiment |
| CN106159367B (en) * | 2016-08-11 | 2018-08-03 | 天齐锂业股份有限公司 | The recovery method of lithium metal battery negative plate |
| CN109355506A (en) * | 2018-10-22 | 2019-02-19 | 天齐锂业（江苏）有限公司 | A kind of harmless treatment method and system of metal lithium waste residue |
| CN109852802B (en) * | 2019-01-10 | 2020-12-11 | 东南大学 | A method for recycling and reusing negative electrode of lithium metal battery |
| RU2768719C1 (en) * | 2021-09-22 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Русский Кобальт" (ООО "РК") | Method of recycling spent lithium-ion batteries |
| RU2782537C1 (en) * | 2021-07-02 | 2022-10-28 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Method for preparing lithium metal for the negative electrode of a chemical current source |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2187569C2 (en) * | 2000-11-02 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" | Method of lithium refining and plant for its embodiment |
| CN106159367B (en) * | 2016-08-11 | 2018-08-03 | 天齐锂业股份有限公司 | The recovery method of lithium metal battery negative plate |
| CN109355506A (en) * | 2018-10-22 | 2019-02-19 | 天齐锂业（江苏）有限公司 | A kind of harmless treatment method and system of metal lithium waste residue |
| CN109852802B (en) * | 2019-01-10 | 2020-12-11 | 东南大学 | A method for recycling and reusing negative electrode of lithium metal battery |
| RU2782537C1 (en) * | 2021-07-02 | 2022-10-28 | Акционерное общество "Литий-Элемент" | Method for preparing lithium metal for the negative electrode of a chemical current source |
| RU2768719C1 (en) * | 2021-09-22 | 2022-03-24 | Общество с ограниченной ответственностью "Русский Кобальт" (ООО "РК") | Method of recycling spent lithium-ion batteries |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2707149A (en) | Recovery of titanium metal | |
| CN105390765A (en) | Recovery method for electrolyte solution of lithium ion battery | |
| RU2824383C1 (en) | Method of producing lithium workpieces from lithium-containing slag | |
| US2757135A (en) | Electrolytic manufacture of titanium | |
| RU2470081C1 (en) | Method of making castable refractory nickel-based alloys | |
| RU2824552C1 (en) | Method of producing lithium workpieces from rejected lithium-containing electrodes | |
| US1511590A (en) | Process of recovering tin from tin-bearing materials | |
| JP3015423B2 (en) | Unit cell treatment method | |
| JPH03199314A (en) | Decoppering method for iron scrap | |
| CN106435286A (en) | Manufacturing method for extrusion electrician round aluminum rod | |
| CN112410590A (en) | Aluminum bar manufacturing process | |
| CN215746296U (en) | Rare earth metal or alloy condensation structure | |
| US4718939A (en) | Recycling superalloy scrap by vapor phase zinc embrittlement | |
| RU2845594C1 (en) | Method of producing lithium workpieces from reject lithium-containing electrodes | |
| RU2284377C2 (en) | Method of drawing electrolyte samples from aluminum electrolyzer | |
| SU800242A1 (en) | Method of chemical purification of metals | |
| RU2845581C1 (en) | Lithium billet production line | |
| JPS6036332A (en) | Separation of arsenic | |
| RU2782537C1 (en) | Method for preparing lithium metal for the negative electrode of a chemical current source | |
| EP1070770A2 (en) | Recycling of used anodes in the electrolytic refining of metals | |
| SU65269A1 (en) | A method of processing marriage and waste production of tungsten alloys | |
| CN116081651B (en) | Method for processing vacuum distillation products of overhaul slag of aluminum electrolysis cell of FNX furnace | |
| CN113667851B (en) | Lead-based alloy standard sample for detecting impurity content in lead of lead-acid storage battery raw material and preparation method thereof | |
| SU1340890A1 (en) | Method of producing ingots | |
| SU55393A1 (en) | Method for the final dehydration of chloride electrolytes to produce magnesium |