Recyclage des batteries – Aspect de la masse noire après broyage – Traitement des matériaux des batteries lithium-ion

Recyclage des batteries : broyage, séparation et traitement des déchets.

Préparation mécanique d'échantillons et développement de procédés pour les batteries lithium-ion

Dans le recyclage des batteries, le traitement mécanique est une étape cruciale pour produire une fraction intermédiaire utilisable – la « masse noire » – à partir des batteries lithium-ion usagées. Les étapes typiques du procédé comprennent la décharge sécurisée, le démontage, le broyage, le tamisage, la séparation magnétique et la séparation des fractions d'aluminium, de cuivre, de plastique et de matière active. Pour les laboratoires, les installations pilotes et le développement de procédés, il est essentiel d'obtenir des granulométries reproductibles, des flux de matières définis et une division précise des échantillons. LITech accompagne cette chaîne de production grâce à des machines de broyage (pré-broyage et broyage fin) et de préparation d'échantillons représentatifs.

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Avantages pratiques du recyclage et du traitement des batteries

Le broyage contrôlé des batteries usagées permet de réaliser des analyses fiables, de développer des procédés sûrs et de récupérer économiquement les matières premières critiques. Il sert à fournir de la matière noire pour les procédés hydrométallurgiques, à caractériser les flux de matières, à concevoir des installations pilotes et à transposer les procédés de recyclage du laboratoire à l'échelle pilote ou industrielle.

Données sur les matériaux pour le recyclage des batteries

L'accent est mis principalement sur les batteries lithium-ion usagées issues de la production, de l'électronique, du stockage d'énergie ou de l'électromobilité. Ce matériau présente une structure hétérogène et, selon sa composition chimique, contient des matériaux actifs, des feuilles métalliques, des plastiques, des résidus d'électrolyte et des composants de l'enveloppe. La composition chimique des cellules, l'énergie résiduelle, la composition particulaire, la teneur en métaux et le produit final souhaité sont des éléments particulièrement importants pour la conception du procédé de retraitement.

propriété	Valeur
Cas d'utilisation	Recyclage mécanique des batteries lithium-ion usagées
Termes alternatifs	Recyclage des batteries lithium-ion, traitement des déchets solides
Ingrédients typiques	Cellules, modules, rebuts de production, batteries électroniques, batteries pour véhicules électriques
Matériaux recyclables pertinents	Lithium, nickel, cobalt, manganèse, cuivre, aluminium, graphite
Substances d'accompagnement essentielles	Plastiques, films séparateurs, matériaux de boîtier, résidus d'électrolyte
Caractère matériel	Hétérogène, multicomposant, contenant des métaux et des polymères
propriété essentielle au processus	Énergie résiduelle et risques pour la sécurité avant broyage
Caractéristiques pertinentes pour la séparation	Taille des grains, densité, magnétisabilité, composition du matériau
L'objectif du traitement mécanique	Dissolution des composés et production de fractions définies ou de masse noire.
Référence	La composition et le comportement dépendent fortement de la chimie et de la structure cellulaires.

Comment fonctionne le recyclage des batteries par traitement mécanique ?

Avant la récupération proprement dite des métaux, les batteries sont d'abord déchargées en toute sécurité et, selon le procédé conçu, triées ou démontées. S'ensuit un broyage contrôlé. L'objectif est de désagréger les matériaux composites et de permettre un fractionnement précis. Lors des étapes suivantes, les composants les plus grossiers du boîtier et de la feuille métallique sont séparés de la fraction plus fine de matériau actif. Cette fraction fine, communément appelée « masse noire » sur le marché, sert ensuite de matière première pour les procédés de récupération hydrométallurgiques ou pyrométallurgiques.

Étape du processus	Cible	Machine ou méthode typique	Résultat typique
Déchargement et préparation en toute sécurité	Réduire les risques avant le retraitement	Déchargement, tri préalable, démontage	État de départ sûr pour le processus
Pré-déchiquetage	Réduction des composants de grande taille à une taille traitable	Concasseur à mâchoires ou pré-concassage approprié	Fraction grossière définie
Broyage primaire	Déverrouillage des matériaux composites	Broyeur à marteaux	Libération de matière active ainsi que de fractions métalliques et plastiques
Tamisage et classification	Séparer les fractions selon la granulométrie	machine de tamisage ou tamisage analytique	Fractions grossières et fines
Séparation magnétique	Séparation des composants ferromagnétiques	séparateur magnétique	fraction contenant du fer séparée
Fractionnement de la fraction fine	Enrichir la messe noire	Étapes de tamisage et de séparation supplémentaires	fraction fine contenant la matière active
Broyage fin pour analyse	Amener l'échantillon de laboratoire à une résolution analytique	Broyeur à disque vibrant	Échantillon fin reproductible
Division et homogénéisation de l'échantillon	Obtenir un sous-échantillon représentatif	Diviseur d'échantillons rotatif	Échantillon de laboratoire comparable et reproductible

Paramètres de processus typiques du retraitement des batteries

Les paramètres exacts dépendent fortement du format de la cellule, de la chimie, du concept de sécurité et du produit cible. Pour les essais en laboratoire et en usine pilote, la taille de l'alimentation, la taille cible des particules, le débit, les étapes de séparation et la représentativité souhaitée de l'échantillon sont particulièrement importants. Le tableau suivant présente des valeurs de référence typiques pour la préparation mécanique et la préparation des échantillons.

Paramètre	Valeur typique ou valeur indicative
Taille des aliments avant broyage primaire	Jusqu'à environ 30 mm pour les fractions préparées
Taille cible des particules de la fraction fine mécanique	Environ 0,5 à 2 mm
broyage mécanique à débit	dépendant du laboratoire ou de l'installation pilote, de l'échelle expérimentale à plusieurs centaines de kg/h
exigences de sécurité	Seulement après un déchargement sécurisé et un concept de sécurité approprié
Critères de séparation importants	Taille des grains, densité, magnétisabilité, type de matériau
échantillon fin analytique	Selon la méthode, il est possible d'obtenir une finesse analytique après broyage.
Division de l'échantillon	Représentatif et reproductible requis
Objectif du processus	Production de masse noire, fractionnement, caractérisation des matériaux, développement des procédés

Variantes et alternatives dans le recyclage des batteries

Mécanique sèche vs. métallurgie en aval

Le traitement mécanique sert principalement à désagréger les matériaux composites et à générer des fractions destinées aux étapes de récupération ultérieures. La récupération proprement dite du métal s'effectue ensuite généralement par voie hydrométallurgique ou pyrométallurgique. L'étape mécanique influe directement sur la pureté, l'homogénéité et la rentabilité des procédés suivants.

laboratoire vs. usine pilote

En laboratoire, l'accent est mis sur la préparation reproductible des échantillons, la caractérisation des matériaux et le développement des procédés. Dans les installations pilotes ou à l'échelle industrielle, le débit, la fiabilité de la manipulation des matériaux et la stabilité du fractionnement sont primordiaux.

Production directe de masse noire vs. fractionnement sélectif

Selon l'objectif, le procédé peut être conçu pour la production la plus efficace possible de matière noire ou pour un fractionnement plus poussé des feuilles métalliques, de la teneur en fer, des enveloppes et de la matière active.

Quelles machines conviennent au recyclage des batteries ?

Pour le broyage grossier et le pré-broyage des composants de batteries durs ou cassants, des machines de traitement robustes telles que les concasseurs à mâchoires ou les broyeurs à marteaux conviennent. Un broyeur à disques est utile pour le broyage fin et rapide de fractions d'échantillons secs et définis, jusqu'à une finesse analytique. Si l'objectif principal est le traitement de composants résistants, fibreux ou contenant un film, un broyeur à couteaux peut constituer une alternative appropriée. Pour garantir la reproductibilité des résultats en laboratoire, il est également recommandé de procéder à une division représentative de l'échantillon, par exemple à l'aide d'un diviseur d'échantillons rotatif.

Machine:
Plus sur concasseur à mâchoires

Coût:
Concasseur à mâchoires Price

Machine:
Plus d'informations sur les broyeurs à marteaux

Coût:
Moulin à marteau Price

Machine:
Plus d'informations sur les broyeurs vibrants à disque

Coût:
Broyeur à disque Price

Machine:
passage aux fraises de découpe

Coût:
Moulin à découper les prix

Machine:
Plus d'informations sur les diviseurs d'échantillons rotatifs

Coût:
Prix d'un diviseur d'échantillons rotatif

Questions techniques sur le recyclage des batteries et la masse noire

Utilisez LITech AI pour toute question relative au traitement mécanique, à la masse noire, aux étapes de séparation, aux tailles de particules cibles, aux machines appropriées et aux procédures de laboratoire typiques dans le recyclage des batteries lithium-ion.

Questions fréquentes sur le recyclage des piles

La masse noire est une fine fraction contenant des métaux et des matériaux actifs provenant du recyclage des batteries lithium-ion. Selon la composition chimique de la cellule, elle contient notamment du lithium, du nickel, du cobalt, du manganèse et du graphite.

Le procédé de broyage décompose les matériaux composites, augmente la surface et permet la séparation du matériau actif, des feuilles métalliques, des plastiques et des composants du boîtier.

Les procédés typiques comprennent le déchargement en toute sécurité, le démontage ou le pré-tri, le broyage, le tamisage, la séparation magnétique, le fractionnement et la division des échantillons.

Un concasseur à mâchoires convient aux composants durs et cassants. Un broyeur à marteaux est fréquemment utilisé pour le concassage haute performance à proximité du processus de fabrication.

Pour la production d'une fraction fine ou d'une masse noire, on vise souvent des particules de l'ordre du millimètre. La taille cible exacte dépend de la chimie de la batterie, du procédé de séparation et des étapes de traitement ultérieures.

Seuls des sous-échantillons représentatifs fournissent des valeurs analytiques fiables. Ceci est particulièrement important car les matériaux des batteries sont hétérogènes et contiennent diverses fractions.

Une fraise à découper est utile lorsque l'on se concentre principalement sur des composants résistants, fibreux ou contenant un film, tels que des plastiques ou des séparateurs.

La masse noire ou la fraction fine définie ainsi obtenue est ensuite généralement traitée par voie hydrométallurgique ou pyrométallurgique pour récupérer les métaux précieux.