[发明专利]利用微生物从废弃锂电池中回收贵金属的方法

说明书

本发明利用微生物从废弃锂电池中回收贵金属的方法，含有以下步骤：⑴拆解废弃锂电池、分离活性材料；⑵利用微生物进行降解，包含：密封冶金生物反应器进行高温灭菌、配置培养基、对培养基和能量物质进行灭菌、加入活性材料粉末进行微生物的培养、获得微生物浸出液；（3）分离提纯贵金属离子，包含：用铁氰化镍膜对锂离子进行分离、用阳离子交换膜对活性材料中的其他金属进行专一性分离、对活性材料溶液进行过滤并用原子吸收光谱进行测定。本发明利用冶金微生物产酸及化学氧化还原来溶解锂电池上的活性材料，而提纯后的水还能循环使用，没有废弃物和废液外排；能实现贵金属离子高效、选择性分离，能降低废弃锂电池资源化再利用的成本和能耗。

技术领域

本发明涉及贵金属回收技术领域，涉及从废旧锂电池中回收贵金属的技术；具体是一种利用微生物从废弃锂电池的正极活性材料中回收贵金属，如锂、钴、镍、锰的方法。

背景技术

锂离子电池，简称“锂电池”。现在，锂电池的应用非常广泛，需求量强劲。根据我国有关部门统计：仅2016年上半年，在手机和新能源汽车等行业的带动下，我国锂电池的产量达到了29.8亿只，同比增长了20.7%。锂电池的用量大，但是，废锂电池对环境影响的风险也大。锂电池含有大量重金属材料，如钴、镍、锰、铜等，将之简单地抛弃，不仅造成巨大的资源浪费，而且如果处置不当还会对水体和土壤造成污染。此外，锂电池所含的电解质、粘合剂和碳粉在高温下易爆炸。所以，人们在开发和利用锂电池的同时也在研究和关注对废弃锂电池的回收和再利用；其中，对废弃锂电池的末端处理，尤其是资源再利用技术，得到了越来越多的关注。

对废弃锂电池的资源化再利用至少涉及两个问题：第一，对废弃锂电池的收集和集中；第二，对废弃锂电池的资源化处理。第一个问题我们不在这里讨论。第二个问题是：目前对废弃锂电池资源化再利用的研究大多停留在一些比较传统的工艺流程，即：将贵金属溶解、净化，然后通过萃取法、化学沉淀法、电解法等工艺从溶液中提取贵金属产品。这些传统的工艺一般流程长、对设备要求高、且操作复杂、容易造成二次污染。因收集和集中以及回收处理技术的影响，我国目前只有不到2%的废弃锂电池能得到有效地回收和处理。

废弃锂电池的资源化再利用迫切需要一种高效、绿色、经济、短流程的再利用技术。就目前的研究而言，采用生物冶金技术回收废弃锂电池中的有价贵重金属具有耗酸少、过程操作简单、成本低、对环境友好的优点，能顺应当今时代对技术产业的要求。部分冶金微生物具备产生硫酸的能力，能够在废弃锂电池的回收利用过程中提供氢离子，其所生成的三价铁离子具有强氧化性。另外，一部分冶金微生物还可以利用代谢副产物与金属离子生成螯合物或者中间物，从而能高效地把锂电池中的有价贵重金属以离子状态溶到浸出液中；经过分离可获得高纯度的金属锂、钴、镍、锰等金属离子。同时，浸出液水相还可循环回生物冶金反应器中供细菌浸出继续利用，整个过程没有废气、废水排放，因此，生物冶金技术在锂电池的资源化再利用中具有非常显著的环保特色，能将锂电池中的有价金属锂以离子状态溶出，再辅之绿色高效的分离手段，能将锂离子从细菌浸出液中有效地分离出来。

电控离子分离膜是一种新型的离子交换技术，通过调节外加电场的电位差可选择性地分离、回收与提纯细菌浸出液中的离子。电控离子分离膜技术没有任何外来化学物质的引入，能避免化学的二次污染，是一种操作简单、高效、环保、且费用低的新型水处理技术。

发明内容

本发明的目的在于，将电控离子分离膜技术与生物冶金技术相结合，提供一种利用微生物从废弃锂电池中回收贵金属的方法，它能实时高选择性地分离和回收微生物浸出液中的锂离子及其他金属离子并得到碳酸锂等高附加值产品，浸出液中的离子经分离后还可循环使用，解决了浸出液中高浓度锂离子会抑制细菌活性的问题，不仅能高效回收锂、钴、镍、锰等贵金属，且整个过程没有废气和废水的排放，还能实现水的循环使用。本发明能通过对废弃锂电池的资源化再利用来帮助锂电池的推广应用。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。

一种利用微生物从废弃锂电池中回收贵金属的方法，其特征在于，含有以下步骤：