- Код статьи
- S3034605325060013-1
- DOI
- 10.7868/S3034605325060013
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 59 / Номер выпуска 6
- Страницы
- 5-15
- Аннотация
- Проведена оптимизация ранее разработанной ресурсосберегающей технологической схемы гидрометаллургического процесса разделения металлов из растворов выщелачивания литий-железо-фосфатных батарей. Используемый в работе подход основан на интеграции метода жидких псевдомембран (ЖПМ) и гидрофобных глубоких эвтектических растворителей в схему процесса, сочетающих экологическую безопасность (биоразлагаемость, низкую токсичность) с высокой эффективностью. Представлен поэтапный подход к оптимизации технологической схемы с целью снижения числа аппаратов, степени концентрирования, эффективности извлечения и чистоты получаемых продуктов. Показано, что применение метода ЖПМ позволяет сократить количество аппаратных единиц с 10 до 8 по сравнению с противоточной схемой. Обеспечено существенное концентрирование ионов железа(III) в 25 раз, меди(II) и алюминия(III) в 5 раз в фазе реэкстракта при достижении чистоты продуктов до 100% (Cu), 99.8% (Fe), 99.8% (Al) и 99.5% (Li). В результате работы была предложена оптимизированная схема замкнутого цикла. Предложенная методология демонстрирует, что комбинация метода ЖПМ и «зеленых» растворителей открывает путь к ресурсосберегающей и экологически сбалансированной гидрометаллургии.
- Ключевые слова
- гидрометаллургия жидкие псевдомембраны глубокие эвтектические растворители LFP-батареи ресурсосбережение экстракция металлов
- Дата публикации
- 27.10.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 25
Библиография
- 1. Shen X. et al. State of power estimation for LIBs in electric vehicles: Recent progress, challenges, and prospects // Journal of Energy Storage. 2025. V. 115. P. 116042.
- 2. Quan J. et al. Comparative life cycle assessment of LFP and NCM batteries including the secondary use and different recycling technologies // Science of The Total Environment. 2022. V. 819. P. 153105.
- 3. Kozhevnikova A.V. et al. Application of Hydrophobic Deep Eutectic Solvents in Extraction of Metals from Real Solutions Obtained by Leaching Cathodes from End-of-Life Li-Ion Batteries // Processes. MDPI AG, 2022. V. 10. N. 12. P. 2671.
- 4. Roy H. et al. Global Advancements and Current Challenges of Electric Vehicle Batteries and Their Prospects: A Comprehensive Review // Sustainability. 2022. V. 14. N. 24. P. 16684.
- 5. Vikstrom H., Davidsson S., Hoök M. Lithium availability and future production outlooks // Applied Energy. 2013. V. 110. P. 252.
- 6. Cornelio A., Zanoletti A., Bontempi E. Recent progress in pyrometallurgy for the recovery of spent lithium-ion batteries: A review of state-of-the-art developments // Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 2024. V. 46. P. 100881.
- 7. Lim J. et al. Hydrometallurgical process of spent lithium-ion battery recycling Part. 2 Recovery of valuable metals from the cathode active material leachates: Review and cost analysis // Hydrometallurgy. 2025. V. 236. P. 106516.
- 8. Jung J.C.-Y., Sui P.-C., Zhang J. A review of recycling spent lithium-ion battery cathode materials using hydrometallurgical treatments // Journal of Energy Storage. 2021. V. 35. P. 102217.
- 9. Liang Z. et al. Hydrometallurgical Recovery of Spent Lithium Ion Batteries: Environmental Strategies and Sustainability Evaluation // ACS Sustainable Chem. Eng. 2021. V. 9. N. 17. P. 5750.
- 10. Larry Moore. Using principles of inherent safety for design of hydrometallurgical solvent extraction plants // Chemical Engineering Transactions. 2013. V. 31. P. 769.
- 11. El-Nadi Y.A. Solvent Extraction and Its Applications on Ore Processing and Recovery of Metals: Classical Approach // Separation & Purification Reviews. 2017. V. 46. N. 3. P. 195.
- 12. Abbott A.P. et al. Preparation of novel, moisture-stable, Lewis-acidic ionic liquids containing quaternary ammonium salts with functional side chains // Chem. Commun. 2001. N. 19. P. 2010.
- 13. Xin K. et al. Total vapor pressure of hydrophobic deep eutectic solvents: Experiments and modelling // Journal of Molecular Liquids. 2021. V. 325. P. 115227.
- 14. Vargas S.J.R. et al. Solvent extraction in extended hydrogen bonded fluids - separation of Pt(IV) from Pd(11) using TOPO-based type V DES // Green Chem. 2021. V. 23. N. 12. P. 4540.
- 15. Kozhevnikova A.V. et al. Design of Eutectic Solvents with Specified Extraction Properties Based on Intermolecular Interaction Energy // Molecules. 2024. V. 29. N. 21. P. 5022.
- 16. Milevskii N.A. et al. Sm/Co Magnetic Materials: A Recycling Strategy Using Modifiable Hydrophobic Deep Eutectic Solvents Based on Trioctylphosphine Oxide // IJMS. 2023. V. 24. N. 18. P. 14032.
- 17. Luo H. et al. Selective recovery of lithium from mother liquor of LiCO by synergistic hydrophobic deep eutectic solvents: Performance and mechanistic insight // Separation and Purification Technology. 2023. V. 313. P. 123353.
- 18. Gilmore M. et al. Hydrophobic Deep Eutectic Solvents Incorporating Trioctylphosphine Oxide: Advanced Liquid Extractants // ACS Sustainable Chem. Eng. 2018. V. 6. N. 12. P. 17323.
- 19. Schaeffer N. et al. Non-ionic hydrophobic eutectics - versatile solvents for tailored metal separation and valorisation // Green Chem. 2020. V. 22. N. 9. P. 2810.
- 20. Zhang L. et al. Separation of lithium from alkaline solutions with hydrophobic deep eutectic solvents based on β-diketone // Journal of Molecular Liquids. 2021. V. 344. P. 117729.
- 21. Shi Y. et al. Highly efficient extraction/separation of Cr(VI) by a new family of hydrophobic deep eutectic solvents // Chemosphere. 2020. V. 241. P. 125082.
- 22. Martins M.A.R. et al. Tunable Hydrophobic Eutectic Solvents Based on Terpenes and Monocarboxylic Acids // ACS Sustainable Chem. Eng. 2018. V. 6. N. 7. P. 8836.
- 23. Ribeiro B.D. et al. Menthol-based Eutectic Mixtures: Hydrophobic Low Viscosity Solvents // ACS Sustainable Chem. Eng. 2015. V. 3. N. 10. P. 2469.
- 24. Binnemans K., Jones P.T. Ionic Liquids and Deep-Eutectic Solvents in Extractive Metallurgy: Mismatch Between Academic Research and Industrial Applicability // J. Sustain. Metall. 2023. V. 9. N. 2. P. 423.
- 25. Kostanyan A.E., Belova V.V., Voshkin A.A. Three- and Multi-Phase Extraction as a Tool for the Implementation of Liquid Membrane Separation Methods in Practice // Membranes. 2022. V. 12. N. 10. P. 926.
- 26. Kostanyan A.E. et al. Multistage three-phase extraction as a tool for application of deep eutectic solvents in non-ferrous metals separation processes // Chemical Engineering Research and Design. 2025. V. 214. P. 339.
- 27. Kozhevnikova A.V. et al. The use of organophosphorus extractants as a component of hydrophobic deep eutectic solvents (HDES) for the processing of spent lithium-iron phosphate batteries // Hydrometallurgy. 2024. V. 228. P. 106369.
- 28. Kostanyan A.E., Safiulina A.M., Tananaev I.G. Linear models of three-phase extraction processes // Theor Found Chem Eng. 2007. V. 41. № 5. P. 755.
- 29. Zinov’eva I.V. et al. New Hydrophobic Eutectic Solvent Based on Bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinic Acid and Menthol: Properties and Application // ECP 2023. MDPI. 2023. P. 68.
