Аналіз умов та безпеки праці під час переробки та регенерації відпрацьованих літій-іонних акумуляторів
Автор: Шепіда Мар'яна Володимирівна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Промислова безпека і охорона праці
Інститут: Інститут сталого розвитку ім. В. Чорновола
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Магістерську кваліфікаційну роботу присвяченo актуальній тематиці, а саме аналізу умов, безпеки праці, та оптимізації захисних заходів під час переробки та регенерації відпрацьованих літій-іонних акумуляторів. Застосування літій-іонних акумуляторів (LIB) у споживчій електроніці та електромобілях швидко зростає, що призводить до збільшення попиту на ресурси, зокрема кобальт і літій. Таким чином, переробка акумуляторів буде необхідною не тільки для зниження споживання енергії, але й для усунення дефіциту рідкісних ресурсів і усунення забруднення небезпечними компонентами, для сталого розвитку в галузях, пов’язаних із побутовою електронікою та електромобілями. У роботі розглянуто поточний стан процесів переробки відпрацьованих LIB, що представляють структуру та компоненти батарей, а також підсумовують усі доступні одиночні контакти в пакетному режимі, включаючи попередню обробку, вторинну обробку та глибоке відновлення. Крім того, представлено та проаналізовано багато проблем і перспектив поточних процесів переробки. Сподіваємося, що ці зусилля стимулюватимуть подальший інтерес до переробки відпрацьованих LIB та до оцінки її переваг. Літій-іонні акумулятори є основним типом акумуляторів, які використовуються для живлення електрифікованих енергонасичених транспортних засобів. Маса літій-іонних акумуляторів становить 15-30 відсотків від загальної маси машини. До їх складу входить значна кількість чорних і кольорових металів, а також інших цінних матеріалів, які після закінчення експлуатації доцільно відновити та повторно використати. Існує необхідність утилізації екологічно небезпечних матеріалів, які використовуються у виробництві деталей енергонасичених автомобілів, наприклад, літій-іонних акумуляторів, кількість яких з року в рік постійно зростає. Утилізація літій-іонних акумуляторів є новою серйозною та актуальною проблемою, яка потребує вирішення в найкоротші терміни в усіх галузях промисловості, в тому числі і в агропромисловому комплексі. Наведені в роботі способи утилізації цих елементів енергонасиченої самохідної техніки частково вирішують цю проблему. Розглянуті способи утилізації літій-іонних акумуляторів відображають реальні можливості їх впровадження на спеціалізованих підприємствах з утилізації обладнання та його елементів та в організованих цехах (ділянках), створених на підприємствах для технічного забезпечення. Останнім часом переробка відпрацьованих літій-іонних батарей (LIB) привернула значну увагу через зростання попиту на відповідні критичні метали/матеріали та зростання вплив на навколишнє середовище від утилізації твердих побутових відходів. Був проведений ряд досліджень під час переробки відпрацьованих LIB для отримання або матеріалів акумулятора, або окремих сполук. Щоб підвищити ефективне відновлення матеріалів, для отримання зазвичай застосовують фізичну попередню обробку різних потоків відходів, що забезпечують ефективне розділення для подальшої переробки. Згодом металургійний процес використовується для вилучення металів або виділення домішок із конкретний потік відходів, щоб перероблені матеріали або сполуки могли бути отримані далі, що включає принципи інженерії матеріалів. У цій роботі поточний стан відпрацьованих LIB підсумовується з огляду на весь процес переробки, особливо зосереджуючись на гідрометалургія. Крім розуміння різних гідрометалургійних технологій, в тому числі кислотне вилуговування, лужне вилуговування, хімічне осадження та екстракція розчинником, існуючі. Критично проаналізовано виклики для оптимізації процесу під час переробки. Крім того, оцінюється та обговорюється енергоспоживання різних процесів. Очікується, що це досліджень може дати вказівки щодо вдосконалення переробки відпрацьованих LIB, і ця тема може надалі стимулювати для промислової реалізації. Тому метою даної магістерської роботи є аналіз умов, безпеки праці та оптимізації захисних заходів під час переробки та регенерації відпрацьованих літій-іонних акумуляторів та розроблення заходів з її удосконалення. В результаті роботи проведено аналіз техногенної безпеки технології переробки та регенерації відпрацьованих літій-іонних акумуляторів та розроблено заходи з її удосконалення: ? аналіз виробничих ризиків; ? рекомендації з безпеки праці для технічного персоналу; ? розраховано економічну ефективність роботи установки Ключові слова: відпрацьовані літій-іонні батареї, пожежна небезпека, захист акумулятора від перезаряду, поширення полум’я, пожежогасіння, відновлення та регенерація. Літературні джерела. 1. Zhao Q, Hu L, Li W, Liu C, Jiang M and Shi J (2020) Recovery and Regeneration of Spent Lithium-Ion Batteries From New Energy Vehicles. Front. Chem. 8:807. https://doi.org/10.3389/fchem.2020.00807D. 2. Yao, Y.-L., Zhu, M.-Y., Zhao, Z., Tong, B.-H., Fan, Y.-Q., and Hua, Z.-S. (2018). Hydrometallurgical processes for recycling spent lithium-ion batteries: a critical review. ACS Sustain. Chem. Eng. 6:8b03545. https://doi.org/ 10.1021/acssuschemeng.8b03545 3. Zeng, X.-L., Li, J.-H., and Singh, N. (2014). Recycling of spent lithium-ion battery: a critical review. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 44, 1129–1165. https://doi.org/10.1080/10643389.2013.763578 4. Edler, F. (2018). Occupational health and safety during development and usage of lithium-ion batteries. In: Korthauer, R. (eds) Lithium-Ion Batteries: Basics and Applications. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662- 53071-9_21