[發明專利]利用微生物從廢棄鋰電池中回收貴金屬的方法

有效

• 申請號: 201810207872.3
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108546822B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 張旭;劉曉翠;朱明龍;吳煒進;譚文松
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B3/18;C22B3/42;H01M10/54
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;曾人泉

本發明利用微生物從廢棄鋰電池中回收貴金屬的方法，含有以下步驟：⑴拆解廢棄鋰電池、分離活性材料；⑵利用微生物進行降解，包含：密封冶金生物反應器進行高溫滅菌、配置培養基、對培養基和能量物質進行滅菌、加入活性材料粉末進行微生物的培養、獲得微生物浸出液；（3）分離提純貴金屬離子，包含：用鐵氰化鎳膜對鋰離子進行分離、用陽離子交換膜對活性材料中的其他金屬進行專一性分離、對活性材料溶液進行過濾并用原子吸收光譜進行測定。本發明利用冶金微生物產酸及化學氧化還原來溶解鋰電池上的活性材料，而提純后的水還能循環使用，沒有廢棄物和廢液外排；能實現貴金屬離子高效、選擇性分離，能降低廢棄鋰電池資源化再利用的成本和能耗。

技術領域

本發明涉及貴金屬回收技術領域，涉及從廢舊鋰電池中回收貴金屬的技術；具體是一種利用微生物從廢棄鋰電池的正極活性材料中回收貴金屬，如鋰、鈷、鎳、錳的方法。

背景技術

鋰離子電池，簡稱“鋰電池”。現在，鋰電池的應用非常廣泛，需求量強勁。根據我國有關部門統計：僅2016年上半年，在手機和新能源汽車等行業的帶動下，我國鋰電池的產量達到了29.8億只，同比增長了20.7%。鋰電池的用量大，但是，廢鋰電池對環境影響的風險也大。鋰電池含有大量重金屬材料，如鈷、鎳、錳、銅等，將之簡單地拋棄，不僅造成巨大的資源浪費，而且如果處置不當還會對水體和土壤造成污染。此外，鋰電池所含的電解質、粘合劑和碳粉在高溫下易爆炸。所以，人們在開發和利用鋰電池的同時也在研究和關注對廢棄鋰電池的回收和再利用；其中，對廢棄鋰電池的末端處理，尤其是資源再利用技術，得到了越來越多的關注。

對廢棄鋰電池的資源化再利用至少涉及兩個問題：第一，對廢棄鋰電池的收集和集中；第二，對廢棄鋰電池的資源化處理。第一個問題我們不在這里討論。第二個問題是：目前對廢棄鋰電池資源化再利用的研究大多停留在一些比較傳統的工藝流程，即：將貴金屬溶解、凈化，然后通過萃取法、化學沉淀法、電解法等工藝從溶液中提取貴金屬產品。這些傳統的工藝一般流程長、對設備要求高、且操作復雜、容易造成二次污染。因收集和集中以及回收處理技術的影響，我國目前只有不到2%的廢棄鋰電池能得到有效地回收和處理。

廢棄鋰電池的資源化再利用迫切需要一種高效、綠色、經濟、短流程的再利用技術。就目前的研究而言，采用生物冶金技術回收廢棄鋰電池中的有價貴重金屬具有耗酸少、過程操作簡單、成本低、對環境友好的優點，能順應當今時代對技術產業的要求。部分冶金微生物具備產生硫酸的能力，能夠在廢棄鋰電池的回收利用過程中提供氫離子，其所生成的三價鐵離子具有強氧化性。另外，一部分冶金微生物還可以利用代謝副產物與金屬離子生成螯合物或者中間物，從而能高效地把鋰電池中的有價貴重金屬以離子狀態溶到浸出液中；經過分離可獲得高純度的金屬鋰、鈷、鎳、錳等金屬離子。同時，浸出液水相還可循環回生物冶金反應器中供細菌浸出繼續利用，整個過程沒有廢氣、廢水排放，因此，生物冶金技術在鋰電池的資源化再利用中具有非常顯著的環保特色，能將鋰電池中的有價金屬鋰以離子狀態溶出，再輔之綠色高效的分離手段，能將鋰離子從細菌浸出液中有效地分離出來。

電控離子分離膜是一種新型的離子交換技術，通過調節外加電場的電位差可選擇性地分離、回收與提純細菌浸出液中的離子。電控離子分離膜技術沒有任何外來化學物質的引入，能避免化學的二次污染，是一種操作簡單、高效、環保、且費用低的新型水處理技術。

發明內容

本發明的目的在于，將電控離子分離膜技術與生物冶金技術相結合，提供一種利用微生物從廢棄鋰電池中回收貴金屬的方法，它能實時高選擇性地分離和回收微生物浸出液中的鋰離子及其他金屬離子并得到碳酸鋰等高附加值產品，浸出液中的離子經分離后還可循環使用，解決了浸出液中高濃度鋰離子會抑制細菌活性的問題，不僅能高效回收鋰、鈷、鎳、錳等貴金屬，且整個過程沒有廢氣和廢水的排放，還能實現水的循環使用。本發明能通過對廢棄鋰電池的資源化再利用來幫助鋰電池的推廣應用。

為實現上述目的，本發明采取了以下技術方案。

一種利用微生物從廢棄鋰電池中回收貴金屬的方法，其特征在于，含有以下步驟：