CN101174717A - 生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法 - Google Patents

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Abstract

一种生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法，其方法步骤为：(1)锂离子电池电极材料的处理；(2)细菌的驯化培养；(3)金属的细菌浸出。本发明的技术效果是：为废旧锂离子电池资源化处理提供了一条新的途径；基本实现无能量消耗和污染零排放，工艺简单，具有较高浸出效率。

Description

生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法
技术领域
本发明涉及一种生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法。
背景技术
锂离子电池是继Ni-MH电池后新一代充电电源，它的出现称得上是二次电池历史上的一次飞跃，是移动电话、摄像机、笔记本电脑等便携式电器上的理想电源，也是未来电动汽车用轻型高能动力电池的首选电源。锂离子电池经过几百次的充放电，电极材料会发生膨胀、收缩，甚至活性物质的性能也将发生变化，这就导致电池容量的下降，甚至电池报废。随着锂离子电池日益广泛的应用，其废弃量在不断增加，对环境的压力和对资源的浪费问题也日益突显。
目前处理废旧锂离子电池主要有干法和湿法技术。干式法主要思想足通过还原焙烧分离钴、铝，浸出分离钴和乙炔黑的一种锂离子电池回收处理方法。该方法将电池保持在隔绝水分与空气的环境中，一般是在氮气或氨气环境中进行，将锂离子电池以高温进行焚烧后，分离出各种金属而回收，即还原焙烧一浸出法。干法工艺相对简单，但能耗较高，电解质溶液和电极中其他成分通过燃烧转变为CO2等气体或其他有害成分，如P2O5等物质。焚烧除去有机物的方法易引起大气污染，合金纯度较低，后续湿法冶金过程仍需一系列净化除杂步骤。
湿法是以无机酸溶液将废旧电池中的各个所需回收成分进行酸浸后再予以纯化处理。湿法浸出处理主要包括电池破碎或剥离、酸浸出(盐酸、硝酸、硫酸等)和分离(沉淀、络合、萃取等方法)等过程，其操作条件温和，浸出温度一般小于80℃，但湿法浸出液要求严格的净化且要消耗大量电能，有机试剂的使用会对环境和人体健康产生不利影响，成分复杂，分离步骤较多。工艺流程长、对设备要求高，成本高。现行湿法处理工艺较复杂、资源回收率低和二次污染等问题影响了其被广泛推广。
我国微生物浸矿技术方面的研究是从20世纪60年代末开始的，已先后在铀、铜等金属的生产应用中取得成功。生物浸出法应用于冶矿，回收废弃干电池中的金属的技术已经很成熟，而应用于回收锂电池中的金属是一个新的技术，新的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法。用该生物浸出法回收处理锂电池中的镍和钴金属，具有处理成本低、重金属溶出高、常温常压操作，后续处理方便、无污染等优点。
本发明是这样来实现的，其方法步骤如下：
(1)锂离子电池电极材料的处理；
(2)细菌的驯化培养；
(3)金属的细菌浸出。
所述的锂离子电池电极材料的处理，是取废旧锂离子电池，拆除金属壳，铝箔，对电池正极材料破碎至100～200目左右，得电池粉末。
生物浸出中的主要菌种有氧化硫杆菌、氧化铁杆菌、氧化铁硫杆菌和聚硫杆菌等。在很多酸性水域中都有这类杆菌生长，只要取回某种水来加以驯化、培养，即可接种于所要浸出的电池粉末中进行细菌浸出。
金属的浸出系统由驯化槽和浸出槽两部分组成。驯化槽用于培养污水，浸出槽用于从废旧锂电池粉末中浸出金属。
所述的细菌驯化培养，取污水排放口污水，过滤，沉淀静置除渣后污水为种污水。按重量体积比：硫40～50％，(NH4)2HPO4 30～35％，K25O48～10％，MgSO4·7H2O 5～8％为细菌培养基，按固液比1∶8～10加入到污水中，在30℃、200-400转/分钟的驯化槽进行好氧驯化。每5-7大按10％接种量更新培养基，约5-20天后，污水pH低于2.0时，驯化培养完毕，所得溶液为驯化培养液。
所述的金属的细菌浸出，即将驯化培养液转移到浸出反应器，浸出反应器中按固液比1∶80～200投入电池粉末，约5～20天后，镍、钴的浸出率可达90％。
浸出后的上清液可按常规的处理方法，如沉淀、萃取等，进行再资源化。
本发明的技术效果是：为废旧锂离子电池资源化处理提供了一条新的途径；基本实现无能量消耗和污染零排放，是一种非常有应用前景的处理方法。本工艺简单，无污染，成本低、较高浸出率。
具体实施方式
首先按要求处理废旧锂离子电池材料。取废旧锂离子电池，拆除金属壳和铝箔，对电池正极材料破碎至100～200目，得电池粉末。
取污水排放口污水，过滤，沉淀静置除渣后污水为种污水。按重量体积比：硫40％，(NH4)2HPO4 35％，K2SO4 8％，MgSO4·7H2O 8％为细菌培养基，按固液比1∶8加入到污水中，在30℃、200转/分钟的驯化槽进行驯化。每7天按10％接种量更新培养基，约15天后，污水pH低于2.0时，驯化培养完毕，所得溶液为驯化培养液。
将驯化培养液转移到浸出反应器，浸出反应器中按固液比1∶100投入电池粉末，15天后，镍、钴的浸出率可达90％。

Claims (5)

1.一种生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法，其特征是方法步骤如下：
(1)锂离子电池电极材料的处理；
(2)细菌的驯化培养；
(3)金属的细菌浸出。
2.根据权利要求1所述的所述的生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法，其特征是所述的锂离子电池电极材料的处理，是取废旧锂离子电池，拆除金属壳和铝箔，对电池正极材料破碎至100～200目左右，得电池粉末。
3.根据权利要求1所述的生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法，其特征是生物浸出中的主要菌种有氧化硫杆菌、氧化铁杆菌、氧化铁硫杆菌和聚硫杆菌等，金属的浸出系统由驯化槽和浸出槽两部分组成。
4.根据权利要求1所述的生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法，其特征是所述的细菌驯化培养，取污水排放口污水，过滤，沉淀静置除渣后污水为种污水，按重量体积比：硫40～50％，(NH4)2HPO430～35％，K2SO4 8～10％，MgSO4·7H2O 5～8％为细菌培养基，按固液比1∶8～10加入到污水中，在30℃、200-400转/分钟的驯化槽进行好氧驯化，每5-7天按10％接种量更新培养基，约5-20天后，污水pH低于2.0时，驯化培养完毕，所得溶液为驯化培养液。
5.根据权利要求1所述的生物浸出法回收废旧锂离子电池中有价金属的方法，其特征是所述的金属的细菌浸出，即将驯化培养液转移到浸出反应器，浸出反应器中按固液比1∶80～200投入电池粉末，约5～20天后，镍、钴的浸出率可达90％。
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