INVESTIGATION OF A MULTI-STAGE INTEGRATED TECHNOLOGY FOR PROCESSING LITHIUM-COBALT CURRENT SOURCES WITH THE PRODUCTION OF IMPORT-SUBSTITUTING COMPOUNDS OF COBALT AND LITHIUM
Authors: Назаров В.И. , Ретивов В.М. , Макаренков Д.А. , Афлятунова Г.Р. , Кузнецова Н.А. , Попов А.П. 
Published: October 2023

В статье проанализированы различные методы утилизации и переработки отработанных комплексных химических источников тока, подразделяющихся на пирометаллургический, гидрометаллургический, комбинированный. Описана разработанная в НИЦ «Курчатовский институт» комплексная технология переработки литий-кобальтовых источников тока (ЛКИТ), включающая в себя стадии разрядки, вскрытия в инертной среде, дробления, помола (с механоактивацией) и выщелачивания с экстракцией. Приведены данные дополнительных исследований процесса щелочного выщелачивания катода ЛКИТ. Установлено, что при этом степень извлечения алюминия из катода ЛКИТ достигает 94,2%. Проанализированы данные по комплексному исследованию распределения металлических компонентов во фракциях после измельчения и помола в ножевой и шаровой мельницах. Показано, что соединения Co, Li и графит содержатся в порошках размером 50–1000 мкм, во фракциях размером 1000–2500 мкм содержатся соединения Cu, Al и частицы полимеров. Предложена фракционная (постадийная) технология выделения ценных металлических компонентов из ЛКИТ сводной сепарацией и выщелачиванием. Приведены результаты выщелачивания механоактивированных порошков неорганическими кислотами. Выполнен сравнительный анализ полученных результатов с данными зарубежных авторов по эффективности выщелачивания ЛКИТ и предложено математическое описание кинетики процесса. Разработана модернизированная блок-схема совмещенных механических процессов с процессами выщелачивания и экстракции.

The article analyzes various methods of utilization and processing of spent complex chemical current sources, subdivided into pyrometallurgical, hydrometallurgical, combined. The complex technology for processing lithium-cobalt current sources (LCCS), developed at the National Research Center «Kurchatov Institute», is described, including the stages of discharge, opening in an inert atmosphere, crushing, grinding (with mechanical activation) and leaching with extraction. The data of additional studies of the process of alkaline leaching of the LCCS cathode are presented. It has been established that in this case the degree of extraction of aluminum from the LCCS cathode reaches 94.2 %. Data on a comprehensive study of the distribution of metal components in fractions after grinding and milling in blade and ball mills are analyzed. It is shown that Co, Li compounds and graphite are contained in powders of size 50–1000 μm, and fractions of size 1000–2500 μm contain Cu, Al compounds and polymer particles. A fractional (stage-by-stage) technology for separating valuable metal components from LCCS with water separation and leaching is proposed. The results of leaching mechanically activated powders with inorganic acids are presented. A comparative analysis of the obtained results with the data of foreign authors on the efficiency of LCCS leaching was performed and a mathematical description of the process kinetics was proposed. A modernized block diagram of combined mechanical processes with leaching and extraction processes has been developed.