1. Contexte
Un producteur de matières premières stratégiques via le recyclage de batteries et de déchets de fin de vie des batteries. Le client a développé un procédé pour la récupération des métaux résumé ci-après.
Le client souhaite installer une unité pilote de capacité 50 tonne par an afin de récupérer le lithium et d’autres métaux critiques que se trouve dans la black masse. Le tableau ci-après regroupe les données de conception.
| Données de conception préliminaire | |
|---|---|
| Type d’eaux usées | Leaching lithium |
| Débit à traiter | 500 L/jour |
| Heures de fonctionnement | 24 h/jour |
2.Objectifs du projet
- Récupération de lithium de et de Nickel
- Réutilisation de l’eau
3.Caractéristiques analytiques de l’effluent
- Une salinité exceptionnelle : conductivité supérieure à 200 000 µS/cm, liée à une forte teneur en sels dissous.
- Des concentrations élevées en sulfates et ammonium : plus de 180 g/L de SO₄²⁻ et environ 25 g/L de NH₄⁺.
- Un fort potentiel de valorisation en lithium : de 3,5 à 9,3 g/L de Li⁺, confirmant l’intérêt d’un procédé de récupération sé
- Des impuretés organiques variables : DCO allant de 300 mg/L à près de 6 000 mg/L, témoignant d’une charge organique fluctuante selon les effluents.
4.Enjeux techniques
-
- Résister à une charge saline extrême : nécessitant des matériaux de haute robustesse comme l’acier super duplex.
- Récupérer les métaux stratégiques : en particulier le lithium, mais aussi d’autres métaux comme le nickel.
- Assurer un traitement complet : en séparant et valorisant les différents sels (Na₂SO₄, (NH₄)₂SO₄, etc.) tout en réduisant l’impact environnemental.
5. Solution scientifique mis en place par Envitech France
Envitech France propose une solution complète de traitement des effluents issus du recyclage de la black mass.
Cette installation innovante combine plusieurs étapes de séparation, d’adsorption et de précipitation, permettant de récupérer le lithium et d’autres métaux stratégiques tout en valorisant les sous-produits générés.
5.1. Récupération du Lithium par adsorption
- Adsorption sélective : Les effluents passent dans des colonnes GRP remplies d’un adsorbant spécifique (SORB-Li-Twin).
- Étapes du procédé :
- Préparation des colonnes : mise en place de l’adsorbant et conditionnement à l’eau déionisée.
- Adsorption : piégeage sélectif du lithium présent dans l’effluent (durée ≈ 18 h).
- Désorption : lavage de l’adsorbant à l’eau déionisée, permettant d’obtenir un éluât enrichi en lithium (250 à 400 ppm).
5.2. Concentration et purification du Lithium
- Évapoconcentration sous vide : Un évaporateur électrique à pompe à chaleur (EnviDry® 200, en super duplex SAF2507) concentre l’éluât obtenu afin d’augmenter la teneur en lithium.
- Précipitation sélective : Dans un réacteur chauffé ( 90°C), le lithium est précipité sous forme de carbonate de lithium (Li₂CO₃) par addition de carbonate de sodium (Na₂CO₃).
- Déshydratation : Une centrifugeuse à panier sépare et déshydrate le carbonate de lithium solide, prêt pour valorisation industrielle.
5.3. Valorisation des sous-produits
- Récupération du Nickel : L’éluât appauvri en lithium est dirigé vers un procédé spécifique pour l’extraction du nickel.
- Précipitation des sulfates : Après récupération du nickel, les effluents sont refroidis (5°C via chiller) et le sodium est précipité sous forme de sulfate de sodium (Na₂SO₄).
- Déshydratation des sulfates : Une centrifugeuse à panier sépare et déshydrate les cristaux de Na₂SO₄.
6. Bénéfices de notre solution
✅ Récupération sélective et valorisation du lithium sous forme de Li₂CO₃ et d’autres métaux précieux.
✅ Réduction de l’impact environnemental des rejets liquides issus du traitement de la black mass.
✅ Procédé modulaire et adaptable selon la composition réelle des effluents.
✅ Technologies robustes et éprouvées : adsorption, évapoconcentration, précipitation, centrifugation.
