Концентрациясы төмен аммиак орталарын қолдана отырып, қолданыстан шыққан ЛИА-дан литий және ауыспалы металдарды тұрақты гидрометаллургиялық бөліп алу

Авторлар

DOI:

https://doi.org/10.15328/cb2026_87

Кілттік сөздер:

қалдықтарды қайта өңдеу, гидрометаллургия, аммиактық сілтісіздендіру, электрод массасы, литий-ионды аккумуляторлар

Аннотация

Литий-ионды аккумуляторларды (ЛИА) қолданудың экспоненциалды өсуі қалдықтар көлемінің алдағы күрт артуы мәселесін шешу үшін экологиялық қауіпсіз қайта өңдеу технологияларын әзірлеуді талап етеді. Бұл зерттеуде төмен концентрациялы аммиак жүйесін қолдана отырып, пайдаланылған NMC/LCO катодтық материалдарынан маңызды металдарды (Li, Ni, Co) бөліп алудың жаңа, тұрақты гидрометаллургиялық тәсілі ұсынылған. Аммиактың жоғары концентрацияларына (4-6 М) негізделген дәстүрлі әдістерден айырмашылығы, бұл жұмыста оксидтік матрицаның ыдырауын жеңілдету үшін тотықсыздандырғыш ретінде натрий сульфитін (Na2SO3) қолдана отырып, аммоний сульфатымен буферленген небәрі 0,5 М NH4OH қолдану арқылы металдарды тиімді шаймалау мүмкіндігі көрсетілген.

Жүйелі оңтайландыру және термодинамикалық талдау барысында процестің оңтайлы параметрлері анықталды: рН 10,5 және 80 °C температурада 0,5 М NH4OH, 0,273 М (NH4)2SO4 және 0,8 М Na2SO3. Бұл жағдайларда жүйе Ni үшін 99,6%, Li үшін 96,4% және Co үшін 89,1% шаймалау тиімділігіне қол жеткізді. Әзірленген процестің ерекшелігі – марганецтің ішінара ерімеуі; қышқылдық шаймалаудан айырмашылығы, бұл әдіс марганецтің 76%-ын қатты қалдықта сақтайды, бұл мақсатты компоненттерді тазарту және бөліп алудың кейінгі сатыларын айтарлықтай жеңілдетеді. Ұсынылған әдіс дәстүрлі аммиак схемаларымен салыстырғанда аммиакты тұтынуды сегіз есеге азайтуды қамтамасыз етеді, бұл қайта өңдеу процесінің операциялық шығындарын да, көміртегі ізін де айтарлықтай төмендетеді.

Авторлардың биографисы

А. Григорьев, Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан

Undergraduate student, research engineer at al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan (Laboratory of Technology of Electrochemical Production Technologies), e-mail: artur.grigoryev8@gmail.com

С. Әбдімомын, Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан

PhD student, research fellow at al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan (Laboratory of Technology of Electrochemical Production Technologies), e-mail: abdimomyn03@gmail.com

 

М. Симонов, Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан

Research engineer at al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan (Laboratory of Technology of Electrochemical Production Technologies), mikl.sim2004@gmail.com

 

Ф. Мальчик, Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан

Assoc. prof., head of the Laboratory of Technology of Electrochemical Production Technologies (al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan), e-mail: frodo-007@mail.ru

 

Библиографиялық сілтемелер

1. Chacana-Olivares J, Peceo B, Grageda M, Cruz C, Rojas L, et al (2025) Mater Sustain 3:38. http://doi.org/10.1038/s44296-025-00083-7.

2. Latini D, Vaccari M, Lagnoni M, Orefice M, Mathieux F, Huisman J, et al (2022) J Power Sources 546:231979. http://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231979

3. Wang J, Ma J, Zhuang Z, Liang Z, Jia K, Ji G, et al (2024) Chem Rev 124:2839–2887. http://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c00884

4. Das P, Hewage K, Kotagodahetti R, Wanniarachchi S (2026) Sep Purif Technol 382:135847. http://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.135847

5. US Geological Survey (2025) Mineral Commodity Summaries 2025. https://doi.org/10.3133/mcs2025

6. Machala ML, Chen X, Bunke SP, Forbes G, Yegizbay A, de Chalendar JA, et al (2025) Nat Commun 16:988. http://doi.org/10.1038/s41467-025-56063-x

7. Chen Z, Zhou Y, Li Y, Li T (2024) J Energy Chem 98:284–293. http://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jechem.2024.07.001

8. Cornelio A, Zanoletti A, Bontempi E (2024) Curr Opin Green Sustain Chem 46:100881. http://doi.org/10.1016/j.cogsc.2024.100881

9. Makuza B, Tian Q, Guo X, Chattopadhyay K, Yu D (2021) J Power Sources 491:229622. http://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.229622

10. Meshram P, Pandey BD, Mankhand TR (2014) Hydrometallurgy 150:192–208. http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.10.012

11. Rajaeifar MA, Raugei M, Steubing B, Hartwell A, Anderson PA, Heidrich O (2021) J Ind Ecol 25:1560–1571. http://doi.org/10.1111/jiec.13157

12. Smith GW, Jacobson HW (1956) J Phys Chem 60:1008–1012. http://doi.org/10.1021/j150541a047

13. Chernyaev A, Zhang J, Seisko S, Louhi-Kultanen M, Lundström M (2023) Sci Rep 13:1–12. http://doi.org/10.1038/s41598-023-48247-6

14. Ou H, Zhang J, Shen A, Chen Y, Wang C (2024) J Power Sources 590:233799. /https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.233799

15. Batkal A, Kamunur K, Mussapyrova L, Milikhat B, Nadirov R (2025) Metals (Basel) 15:1–20. http://doi.org/10.3390/met15070690

16. Shiskowski DM, Mavinic DS (1998) Water Res 32:2533–2541. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00465-X

17. Guan Z-Z, Chen D-Z, Thomas A (2013) Huan jing ke xue= Huanjing kexue [环境科学 = Huanjing kexue] 34:2464–2472. (In Chinese)

18. Kee CM, Mun NK, Kumaran P, Selvam R, Kumaran R, Raja SD, et al. (2021) Mater Chem Phys 274:125189. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.125189

19. Milikhat B, Batkal A, Kamunur K, Mussapyrova L, Mukanov Y, Nadirov R (2025) Processes 13:3345. http://doi.org/10.3390/pr13103345

20. Li D, Zhang B, Ou X, Zhang J, Meng K, Ji G, et al (2021) Chinese Chem Lett 32:2333–2337. http://doi.org/10.1016/j.cclet.2020.11.074

21. Wang S, Wang C, Lai F, Yan F, Zhang Z (2020) Waste Manag 102:122–130. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.10.017

22. Zheng X, Gao W, Zhang X, He M, Lin X, Cao H, et al (2017) Waste Manag 60:680–688. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.12.007

23. Qi Y, Meng F, Yi X, Shu J, Chen M, Sun Z, et al (2020)J Clean Prod. http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119665

24. Ku H, Jung Y, Jo M, Park S, Kim S, Yang D, et al (2016) J Hazard Mater 313:138–146. http://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.03.062

25. Wu C, Li B, Yuan C, Ni S, Li L (2019) Waste Manag 93:153–161. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.04.039

26. Wang C, Wang S, Yan F, Zhang Z, Shen X, Zhang Z (2020) Waste Manag 114:253–262. http://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.07.008

27. Wang H, Huang K, Zhang Y, Chen X, Jin W, Zheng S, et al (2017) ACS Sustain Chem Eng 5:11489–11495. http://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b02700

28. Abdelmoneim HM, Taha TH, Elnouby MS, AbuShady HM (2022) Microb Cell Fact 21:1–24. http://doi.org/10.1186/s12934-022-01998-9

29. Samuel OD (2018) J Energy Nat Resour Manag 1:166–169. http://doi.org/10.26796/jenrm.v1i2.34

30. Alov NV (2012) Fundamentals of Analytical Chemistry: Textbook for Students of Higher Education Institutions: in 2 volumes [Osnovy analiticheskoy khimii]. 5th edition, revised. Edited by YuA Zolotov. Publishing Centre “Academy”, Moscow, Russia. 416 pp. (In Russian). ISBN: 978-5-7695-9125-9

31. Xie Y, Guo S, Leong A, Zhang J, Zhu Y (2017) http://doi.org/10.1080/1478422X.2016.1275418

32. Park K-H, Mohapatra D, Reddy BR, Nam C-W (2007) Hydrometallurgy 86:164–171. http://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2006.11.012

33. Scientific E, Company P, House JE (1980) Belgium A TG STUDY CARBONATE 40

34. Broekaert JAC (2015) Anal Bioanal Chem 407:8943–8944. http://doi.org/10.1007/s00216-015-9059-6

35. Christian GD, Dasgupta PD, Schug KA (2013) Analytical Chemistry 7th Edition. Whiley, USA. 850 pp. ISBN 9780470887578

36. Liu X, Huang K, Xiong H, Dong H (2023) Environ Technol 44:211–225. http://doi.org/10.1080/09593330.2021.1968505

37. Shekarian Y, Rezaee M, Pisupati S (2025) React Chem Eng 10:2398–2411. http://doi.org/10.1039/d5re00222b

38. Meng K, Cao Y, Zhang B, Ou X, Li D, Zhang J, et al (2019) ACS Sustain Chem Eng 7:7750–7759. http://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b06675

39. Hu X, Ma B, He F, Chen Y, Wang C (2022) J Environ Chem Eng 10:108936. http://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.108936

40. Wang J, Huang K, Dong H, Lu Y, Liu K, Chen Z, et al (2022) RSC Adv 12:23683–23691. http://doi.org/10.1039/d2ra04391b

41. Ghavam S, Vahdati M, Wilson IAG, Styring P (2021) Front Energy Res. http://doi.org/10.3389/fenrg.2021.580808

Жүктелулер

Жарияланды

2026-03-30

Как цитировать

Григорьев, А., Әбдімомын, С., Симонов, М., & Мальчик, Ф. (2026). Концентрациясы төмен аммиак орталарын қолдана отырып, қолданыстан шыққан ЛИА-дан литий және ауыспалы металдарды тұрақты гидрометаллургиялық бөліп алу. ҚазҰУ хабаршысы. Химия сериясы, 117(1), In Press. https://doi.org/10.15328/cb2026_87

Шығарылым

Том 117 № 1 (2026): Вестник КазНУ. Серия химическая (В процессе подготовки)

Бөлім

Қоршаған орта химиясы

Лицензия

Copyright (c) 2026 Artur Grigoryev, Saken Abdimomyn, Mikhail Simonov, Fyodor Malchik

Лицензия Creative Commons

Бұл жұмыс бойынша лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Коммерциялық емес пайдалану — Без производных произведений») 4.0 Бүкіләлемдік қол жетімді.

Авторлар өз жұмыстарының авторлық құқықтарын сақтайды және Creative Commons Attribution License (CC BY-NC-ND 4.0) шарттарымен лицензиялау арқылы журналға осы жұмысты алғаш рет жариялау құқығын береді. Бұл басқа адамдарға жұмыстың авторын көрсете отырып және осы журналдағы бастапқы басылымға сілтеме жасау арқылы таратуға мүмкіндік береді.

Схожі статті

1 2 > >> 

Ви також можете розпочати розширений пошук схожих статей для цієї статті.