Способ утилизации литийсодержащих отходов

 

Изобретение относится к электрохимии, а именно к утилизации литийсодержащих отходов, в частности отработанных и бракованных литиевых химических источников тока. Отходы обрабатывают жидкими, не смешивающимися с водой высшими олифатическими спиртами, например н-бутиловым, втор-бутиловым или амиловым спиртами. Затем литий экстрагируют водой и выделяют его из водной фазы. Способ обеспечивает безопасность утилизации за счет снижения теплового эффекта реакции. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к электрохимии, а именно к утилизации литийсодержащих отходов, в частности отработанных и бракованных литиевых химических источников тока, литийалюминиевых сплавов и гидрида лития.

Основной трудностью при утилизации литийсодержащих отходов является нейтрализация чрезвычайно реакционноспособного лития.

Известен способ переработки отходов лития и его сплавов путем их термической обработки под слоем песка [1].

Недостатком этого способа является то, что соединения лития после перевода их в пожаро-взрывобезопасное состояние в дальнейшем не используются.

Известен также способ нейтрализации литиевого анода сплавлением с оксидами алюминия и кремния [2].

Недостатком этого способа является невозможность полезного использования образовавшейся при этом смеси алюминатов и силикатов лития.

Известен способ безопасной обработки реакционных металлов, в частности лития, воздействием эмульсии воды в керосине [5].

Недостатком данного способа является его трудоемкость и невозможность повторно использовать другие компоненты системы.

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].

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.

Недостатком этого способа является повышенная пожаро-взрывоопсность при реакции лития с серной кислотой.

Целью изобретения является уменьшение теплового эффекта реакции и исключение пожаро-взрывоопасности.

Это достигается тем, что отходы обрабатывают жидкими не смешивающимися с водой высшими алифатическими спиртами, например н-бутиловым, втор-бутиловым, амиловым спиртами.

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.

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.

Пример 2. Переработка литийалюминиевого сплава.

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.

Пример 3. Переработка гидрида лития.

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.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить тепловой эффект реакции при утилизации литийсодержащих отходов и исключить пожаро-взрывоопасность.

Формула изобретения

1. Способ утилизации литийсодержащих отходов, включающий экстракцию лития водой и выделение его из водной фазы, отличающийся тем, что перед экстракцией отходы обрабатывают не смешивающимися с водой высшими алифатическими спиртами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве высших спиртов берут н-бутиловый, втор-бутиловый или амиловый спирты.