Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2024
Идентификатор DOI: 10.17073/0021-3438-2024-3-34-44
Ключевые слова: sorbent, lithium, ion exchange, extraction, purification, treatment, сорбент, литий, ионный обмен, извлечение, очистка, переработка
Аннотация: The article explores the possibility of obtaining lithium carbonate from the black mass - an intermediate product of lithium-ion batteries recycling. X-ray phase analysis and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry of the black mass revealed that it contains 3 % lithium. It has been established that during water leaПоказать полностьюching, 40 % to 70 % of lithium can be selectively extracted from the black mass into the aqueous phase at L/S ratios ranging from 10 to 200. During water leaching, kinetic curves were recorded at temperatures of 25 °C and 80 °C. To remove Al ions from the leaching solution, we studied the sorption of aluminate ions on weaky basic (AN-31, CRB05) and strongly basic (A500) anion exchangers under static conditions using a model Li-Al solution. It was demonstrated that in an alkaline environment, strongly basic anion exchangers with quaternary amino groups are not able to adsorb Al ions, while AN-31 and CRB05 with hydroxyl clusters in their functional groups have a capacity of 2 to 3 g/dm3 in terms of aluminum ions. The sorption of aluminum from the model Li-Al solution was conducted under dynamic conditions using the CRB05 anion exchanger (N-methylglucamine) at specific flow rates of 2 and 4 column volumes per hour. Elution sorption curves were plotted, and both the dynamic exchange capacity and the total dynamic exchange capacity were determined. Additionally, we showed that aluminum ions can be removed by sorption so that their residual concentration in the raffinate drops below 0.5 mg/dm3. Sorption purification of the solution after water leaching of the black mass was performed using a weaky basic anion exchanger Diaion CRB05 and a chelate cation exchanger Purolite S950. After evaporation of the purified solution, we obtained lithium carbonate with a main substance content of 98.2 %. Исследована возможность получения карбоната лития из «черной массы» - промежуточного продукта переработки литий-ионных аккумуляторов. Проведены рентгенофазовый анализ и атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой «черной массы», результаты которых показали, что содержание лития в ней составляет 3 %. Установлено, что при водном выщелачивании из «черной массы» в водную фазу можно селективно извлечь от 40 до 70 % лития при соотношении Ж : Т от 10 до 200. В процессе водного выщелачивания были сняты кинетические кривые при температурах 25 и 80 °С. Для удаления ионов Al из раствора выщелачивания исследовалась сорбция алюминат-иона на слабоосновных (АН-31, CRB05) и сильноосновных (A500) анионитах в статических условиях на модельном Li-Al-растворе. Показано, что в щелочной среде сильноосновные аниониты с четвертичными аминогруппами не способны поглощать ионы Al, в то время как АН-31 и CRB05, имеющие в составе функциональных групп гидроксильные группировки, обладают емкостью от 2 до 3 г/дм3 по ионам Al. Проведена сорбция алюминия из модельного Li-Al-раствора в динамических условиях с использованием анионита CRB05 (N-метилглюкамин) при удельной скорости потока 2 и 4 колоночных объема в час, сняты выходные кривые сорбции, рассчитаны динамическая обменная и полная динамическая обменная емкости. Показано, что ионы Al могут быть удалены сорбцией до остаточной концентрации в рафинате менее 0,5 мг/дм3. Также была проведена сорбционная очистка раствора водного выщелачивания «черной массы» с использованием слабоосновного анионита Diaion CRB05 и хелатного катионита Purolite S950. После упаривания очищенного раствора был получен карбонат лития с содержанием основного вещества 98,2 %.
Журнал: Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия
Выпуск журнала: Т.30, №3
Номера страниц: 34-44
ISSN журнала: 00213438
Место издания: Москва
Издатель: Национальный исследовательский технологический университет "МИСИС"