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FR3161074A1 - Process for purifying a leaching filtrate from the black mass of lithium-ion batteries - Google Patents

Process for purifying a leaching filtrate from the black mass of lithium-ion batteries

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Publication number
FR3161074A1
FR3161074A1 FR2403484A FR2403484A FR3161074A1 FR 3161074 A1 FR3161074 A1 FR 3161074A1 FR 2403484 A FR2403484 A FR 2403484A FR 2403484 A FR2403484 A FR 2403484A FR 3161074 A1 FR3161074 A1 FR 3161074A1
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FR
France
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lithium
iron
advantageously
filtrate
phosphate
Prior art date
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Pending
Application number
FR2403484A
Other languages
French (fr)
Inventor
Smaïl H. AMARI
Nicolas Maât
Éric PEYRELADE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eramet SA
Original Assignee
Eramet SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eramet SA filed Critical Eramet SA
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Priority to PCT/FR2025/050261 priority patent/WO2025210312A1/en
Publication of FR3161074A1 publication Critical patent/FR3161074A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Procédé de purification d’un filtrat de lixiviation de la masse noire de batteries lithium-ion La présente invention concerne un procédé de purification d’un filtrat de lixiviation de la masse noire de batteries lithium-ion, ledit filtrat contenant du lithium et au moins un composé organique solubilisé, ledit procédé comprenant l’étape d'addition d’un agent oxydant, d’un catalyseur de Fenton, et éventuellement d’un sel de phosphate dans ledit filtrat de façon à obtenir une solution contenant le lithium et appauvrie en ledit au moins un composé organique solubilisé. Process for Purifying a Leach Filtrate from the Black Mass of Lithium-ion Batteries The present invention relates to a process for purifying a leach filtrate from the black mass of lithium-ion batteries, said filtrate containing lithium and at least one solubilized organic compound, said process comprising the step of adding an oxidizing agent, a Fenton catalyst, and optionally a phosphate salt to said filtrate so as to obtain a solution containing lithium and depleted in said at least one solubilized organic compound.

Description

Procédé de purification d’un filtrat de lixiviation de la masse noire de batteries lithium-ionProcess for purifying a leaching filtrate from the black mass of lithium-ion batteries

La présente invention concerne le domaine général du recyclage des batteries lithium-ion usagées ou des rebuts de production de batteries lithium-ion et en particulier la récupération du lithium et éventuellement d’autres métaux de valeurs présents dans ces batteries ou rebuts, tels que le cobalt, le nickel, le manganèse et leurs mélanges.The present invention relates to the general field of recycling used lithium-ion batteries or lithium-ion battery production waste and in particular the recovery of lithium and possibly other valuable metals present in these batteries or waste, such as cobalt, nickel, manganese and their mixtures.

Elle concerne plus particulièrement la purification du filtrat de lixiviation de la masse noire de batteries lithium-ion afin d’en éliminer les impuretés organiques et d’en récupérer le lithium et éventuellement d’autres métaux de valeur.It particularly concerns the purification of the leaching filtrate from the black mass of lithium-ion batteries in order to eliminate organic impurities and recover lithium and possibly other valuable metals.

Lors du recyclage des batteries lithium-ion usagées, après séparation des matières plastiques, les pièces contenant les électrodes comme les cellules de batterie sont broyées ou déchiquetées pour produire une fraction poudreuse métallique appelée « masse noire » ou « black mass ».When recycling used lithium-ion batteries, after separating the plastics, the parts containing the electrodes such as the battery cells are crushed or shredded to produce a powdery metallic fraction called "black mass".

De même au cours du procédé de fabrication des batteries lithium-ion, des produits semi-finis tels que des poudres de matériaux actifs ou des batteries non conformes considéré comme des rebuts de production peuvent être fabriqués qu’il convient de recycler. Ces produits peuvent être traités de la même façon que les batteries lithium-ion usagées et participeront à la production de la fraction poudreuse métallique appelée « masse noire » ou « black mass ».Similarly, during the lithium-ion battery manufacturing process, semi-finished products such as active material powders or non-compliant batteries considered as production scrap may be produced and should be recycled. These products can be treated in the same way as used lithium-ion batteries and will contribute to the production of the metallic powder fraction called "black mass".

Il est en général connu de dissoudre la masse noire dans de l’acide sulfurique en présence d’un réactif oxydo-réducteur afin de maximiser le rendement de dissolution et d’obtenir ainsi un lixiviat, dont la partie liquide après la mise en œuvre d’une étape de séparation solide/liquide est appelée filtrat de lixiviation.It is generally known to dissolve the black mass in sulfuric acid in the presence of an oxidative-reducing reagent in order to maximize the dissolution yield and thus obtain a leachate, the liquid part of which after the implementation of a solid/liquid separation step is called leaching filtrate.

Ce filtrat de lixiviation de la masse noire contient du lithium et éventuellement d’autres métaux de valeur tels que le nickel, le cobalt et/ou le manganèse qu’il est intéressant de récupérer mais également des composés organiques solubilisés qu’il convient d’éliminer, les plus courants étant le carbonate d’éthylène (EC), le carbonate de propylène (PC), le carbonate de diméthyle (DMC), le carbonate de diéthyle (DEC), le diméthoxyéthane (DME), la N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), etc.This black mass leaching filtrate contains lithium and possibly other valuable metals such as nickel, cobalt and/or manganese which are of interest to recover, but also solubilized organic compounds which should be eliminated, the most common being ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dimethoxyethane (DME), N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), etc.

Ces composés organiques, et leurs produits de dégradation, sont en effet considérés comme des impuretés dans le procédé et doivent être retirés du filtrat de lixiviation. Par commodité, l’indicateur de suivi de la présence de ces composés est la concentration en carbone organique total (COT), qui regroupe l’ensemble des composés organiques pouvant coexister au sein d’une solution.These organic compounds, and their degradation products, are in fact considered impurities in the process and must be removed from the leaching filtrate. For convenience, the indicator for monitoring the presence of these compounds is the concentration of total organic carbon (TOC), which groups together all the organic compounds that can coexist within a solution.

Il serait donc intéressant de pouvoir disposer d’un procédé permettant d’éliminer ces composés organiques et de réduire ainsi la concentration en carbone organique total du filtrat de lixiviation tout en évitant la production de nouveaux produits polluants.It would therefore be interesting to have a process to eliminate these organic compounds and thus reduce the concentration of total organic carbon in the leaching filtrate while avoiding the production of new polluting products.

Les inventeurs se sont aperçus qu’il était possible d’utiliser une réaction de type « Fenton » c’est-à-dire de dégradation chimique de ces composés de façon à produire de l’eau et du CO2en présence d’un catalyseur de Fenton.The inventors realized that it was possible to use a "Fenton" type reaction, that is to say, the chemical degradation of these compounds in order to produce water and CO2 in the presence of a Fenton catalyst.

En particulier le catalyseur de Fenton peut consister en des matériaux provenant des batteries lithium ion elles-mêmes lorsque ces dernières sont des batteries Lithium-Fer-Phosphate, ce qui est particulièrement intéressant car il participe ainsi également au recyclage desdites batteries et permet de récupérer le lithium présent dans ces batteries.In particular, the Fenton catalyst can consist of materials from the lithium ion batteries themselves when the latter are Lithium-Iron-Phosphate batteries, which is particularly interesting because it also participates in the recycling of said batteries and makes it possible to recover the lithium present in these batteries.

Par ailleurs cette réaction peut être mise en œuvre à tout endroit du procédé de purification mais est particulièrement avantageuse lorsqu’elle est mise en œuvre après l’étape de purification du filtrat de lixiviation par précipitation Al/Fe à la chaux car la gamme de pH et la température y sont favorables.Furthermore, this reaction can be implemented at any point in the purification process but is particularly advantageous when it is implemented after the step of purification of the leaching filtrate by Al/Fe precipitation with lime because the pH range and temperature are favorable.

Enfin les inventeurs ont découvert de façon surprenante que cette réaction est améliorée lorsqu’elle est mise en œuvre en présence d’un sel de phosphate car cela permet de réduire de façon plus importante la COT et donc de favoriser l’appauvrissement de la solution en composé organique solubilisé.Finally, the inventors surprisingly discovered that this reaction is improved when carried out in the presence of a phosphate salt because this allows the TOC to be reduced more significantly and therefore promotes the depletion of the solution in solubilized organic compound.

La présente invention concerne donc un procédé de purification d’un filtrat de lixiviation de la masse noire de batteries lithium-ion, ledit filtrat contenant du lithium et au moins un composé organique solubilisé, ledit procédé comprenant l’étape d'addition d’un agent oxydant, d’un catalyseur de Fenton, et éventuellement d’un sel de phosphate dans ledit filtrat de façon à obtenir une solution contenant le lithium et appauvrie en ledit au moins un composé organique solubilisé.The present invention therefore relates to a method for purifying a leaching filtrate from the black mass of lithium-ion batteries, said filtrate containing lithium and at least one solubilized organic compound, said method comprising the step of adding an oxidizing agent, a Fenton catalyst, and optionally a phosphate salt to said filtrate so as to obtain a solution containing lithium and depleted in said at least one solubilized organic compound.

Dans la présente demande, les expressions « compris(e) entre ... et ... », « de … à … » et « compris(e) dans la gamme …-… », doivent s'entendre bornes incluses sauf mention explicite du contraire.In this application, the expressions “between ... and ...”, “from ... to ...” and “in the range ...- ...”, must be understood to include limits unless explicitly stated otherwise.

On entend selon la présente invention par « solution appauvrie en ledit au moins un composé organique solubilisé» le fait que la solution contient une quantité inférieure en ledit au moins un composé organique solubilisé que la quantité présente initialement avant la mise en œuvre de l’étape, avantageusement une concentration en COT inférieure à celle présente initialement avant la mise en œuvre de l’étape. La concentration en COT peut être mesurée par un COTmètre selon la norme NF 1484. En particulier la concentration en COT éliminée par le procédé selon l’invention peut être comprise entre 5% et 90%, avantageusement entre 10% et 90%, plus avantageusement entre 18% et 88%.According to the present invention, the term “solution depleted in said at least one solubilized organic compound” means that the solution contains a lower quantity of said at least one solubilized organic compound than the quantity initially present before the implementation of the step, advantageously a TOC concentration lower than that initially present before the implementation of the step. The TOC concentration can be measured by a TOC meter according to standard NF 1484. In particular, the TOC concentration eliminated by the process according to the invention can be between 5% and 90%, advantageously between 10% and 90%, more advantageously between 18% and 88%.

Les batteries lithium-ion selon l'invention peuvent comprendre, avantageusement sont constituées par, des batteries de type Lithium-Fer-Phosphate (LFP) dans lesquelles les électrodes sont constituées de phosphate mixte de lithium et de fer (LiFePO4) et de graphite, ou des batteries du type LFP/LTO (Lithium-Fer-Phosphate/Lithium–Titane–Oxyde), dans lesquelles les électrodes sont constituées de phosphate mixte de lithium et de fer et d'oxyde mixte de lithium et de titane (Li4Ti5O12), ou encore des batteries Nickel Cobalt Aluminium (NCA) ou des batteries Nickel Manganèse Cobalt (NMC) ou même des batteries comprenant au moins l’un des trois éléments nickel, cobalt ou manganèse.The lithium-ion batteries according to the invention may comprise, and advantageously consist of, Lithium-Iron-Phosphate (LFP) type batteries in which the electrodes are made of mixed lithium and iron phosphate (LiFePO 4 ) and graphite, or LFP/LTO (Lithium-Iron-Phosphate/Lithium-Titanium-Oxide) type batteries, in which the electrodes are made of mixed lithium and iron phosphate and mixed lithium and titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ), or Nickel Cobalt Aluminum (NCA) batteries or Nickel Manganese Cobalt (NMC) batteries or even batteries comprising at least one of the three elements nickel, cobalt or manganese.

On entend au sens de la présente invention par « masse noire » ou « black masse », la fraction poudreuse contenant des particules métalliques fines obtenue après séparation des matières plastiques et broyage/traitement des pièces contenant les électrodes comme les cellules de batterie, des batteries lithium-ion usagées et/ou des rebuts de batteries lithium-ion (batteries lithium-ion non conformes ou produits semi-finis fabriqués au cours du procédé de fabrication des batteries lithium-ion). Typiquement la masse noire est issue d’un tamisage à 500 µm ou moins. Il existe deux voies principales de traitement utilisées pour la production de la masse noire :
- des procédés de traitement thermique à des températures > 400°C. On obtient une masse noire appelée « masse noire thermique » ou « black mass thermique » et
- des traitements mécaniques de forte intensité. On obtient une masse noire appelée « masse noire mécanique » ou « black mass mécanique ». La masse noire selon l'invention peut donc consister en une masse noire thermique, une masse noire mécanique, ou un mélange de masse noire thermique et de masse noire mécanique en toutes proportions.
For the purposes of the present invention, the term "black mass" or "black mass" means the powdery fraction containing fine metal particles obtained after separation of plastic materials and grinding/processing of parts containing electrodes such as battery cells, used lithium-ion batteries and/or lithium-ion battery scrap (non-compliant lithium-ion batteries or semi-finished products manufactured during the lithium-ion battery manufacturing process). Typically, the black mass is obtained by screening to 500 µm or less. There are two main processing routes used for the production of the black mass:
- heat treatment processes at temperatures > 400°C. A black mass called “thermal black mass” or “thermal black mass” is obtained and
- high-intensity mechanical treatments. A black mass called “mechanical black mass” or “mechanical black mass” is obtained. The black mass according to the invention can therefore consist of a thermal black mass, a mechanical black mass, or a mixture of thermal black mass and mechanical black mass in any proportion.

La masse noire contient du lithium mais elle peut également contenir d’autres métaux de valeur tels que le nickel, le cobalt et/ou le manganèse. Elle contient également, malgré la séparation des matières plastiques, des composés organiques, tels que le carbonate d’éthylène, le carbonate de propylène, le carbonate de diméthyle, le carbonate de diéthyle, le diméthoxyéthane, la N-methyl-2-pyrrolidone, la carboxy methyl cellulose et leurs mélanges. Elle peut également comprendre de nombreuses autres impuretés telles que l’aluminium, le calcium, le fer, le fluor, le phosphore et/ou le cuivre. Elle peut en outre contenir du magnésium. Elle contient par ailleurs du graphite. La composition typique d’une masse noire (thermique ou mécanique) en dehors de la teneur en carbone est indiquée dans le tableau 1 ci-dessous :The black mass contains lithium but may also contain other valuable metals such as nickel, cobalt and/or manganese. Despite the separation of plastics, it also contains organic compounds such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dimethoxyethane, N-methyl-2-pyrrolidone, carboxy methyl cellulose and mixtures thereof. It may also contain many other impurities such as aluminum, calcium, iron, fluorine, phosphorus and/or copper. It may also contain magnesium. It also contains graphite. The typical composition of a black mass (thermal or mechanical) apart from the carbon content is shown in Table 1 below:

ElémentsElements % en masse% by mass [COT][COT] ≤ 2≤ 2 LiLi 2-62-6 NiNeither 10-3010-30 CoCo 3-93-9 MnMn 3-93-9 AlAl 1-31-3 CaThat 0-20-2 MgMg 0-20-2 CuCu 2-62-6 FeFe 0-30-3 FF 1-81-8 PO4 3- PO 4 3- 0-20-2

On entend au sens de la présente invention par « filtrat de lixiviation de la masse noire » la partie liquide issue de la lixiviation de la masse noire. En générale la lixiviation est mise en œuvre avec de l’acide sulfurique en présence d’un composé oxydo-réducteur et l’étape de lixiviation est suivie par une étape de séparation solide/liquide (avantageusement par filtration) afin de récupérer la partie liquide, appelée ainsi filtrat de lixiviation de la masse noire.For the purposes of the present invention, the term "black mass leaching filtrate" means the liquid part resulting from the leaching of the black mass. In general, the leaching is carried out with sulfuric acid in the presence of an oxidizing-reducing compound and the leaching step is followed by a solid/liquid separation step (advantageously by filtration) in order to recover the liquid part, thus called the black mass leaching filtrate.

Dans le cadre de la présente invention ce filtrat de lixiviation peut-être la partie liquide directement issue de la séparation solide/liquide après lixiviation de la masse noire, mais il peut également s’agir de la partie liquide obtenue après une ou plusieurs étapes de purification qui suit/suivent cette séparation solide/liquide. Ainsi avantageusement ce filtrat de lixiviation correspond à la partie liquide obtenue après une étape de purification par précipitation de Al/Fe, en particulier avec de la chaux.In the context of the present invention, this leaching filtrate may be the liquid part directly resulting from the solid/liquid separation after leaching of the black mass, but it may also be the liquid part obtained after one or more purification steps which follow/follow this solid/liquid separation. Thus, advantageously, this leaching filtrate corresponds to the liquid part obtained after a purification step by precipitation of Al/Fe, in particular with lime.

Ainsi le procédé selon la présente invention peut comprendre une étape préalable de purification par précipitation de Al/Fe, en particulier avec de la chaux, et récupération de la partie liquide. La récupération de la partie liquide peut être mise en œuvre par toutes les méthodes de séparation solide/liquide connues de l’homme du métier telles que filtration, décantation, centrifugation etc…Thus, the process according to the present invention may comprise a preliminary step of purification by precipitation of Al/Fe, in particular with lime, and recovery of the liquid part. The recovery of the liquid part may be carried out by any solid/liquid separation methods known to those skilled in the art, such as filtration, decantation, centrifugation, etc.

Le procédé selon la présente invention peut également comprendre avant cette étape de purification ou avant l'étape d'addition selon la présente invention si cette étape de purification préalable n'est pas présente, une étape de lixiviation de la masse noire de batteries lithium-ion suivi d'une étape de séparation solide/liquide afin d'en récupérer la partie liquide. La récupération de la partie liquide peut être mise en œuvre par toutes les méthodes de séparation solide/liquide connues de l’homme du métier telles que filtration, décantation, centrifugation etc… En particulier la masse noire peut être un mélange de masse noire thermique et de masse noire mécanique en particulier en un ratio massique de 50/50. Avantageusement cette étape de lixiviation est mise en œuvre par un procédé bien connu de l’homme du métier, plus avantageusement à l’aide d’un acide, tel que l’acide sulfurique H2SO4. Avantageusement la quantité en mole d’acide est calculée pour correspondre à un ratio molaire H+/(Li+Co+Ni+Mn) nécessaire à la dissolution du lithium et éventuellement du cobalt, manganèse et/ou nickel présent dans la masse noire, en particulier compris entre 90 et 150 %, préférentiellement entre 110 et 130 %. En particulier le pH est inférieur à 2. Plus particulièrement la température est supérieure à 50°C, en particulier supérieure à 70°C, plus particulièrement elle est de 90°C. Avantageusement l’étape de lixiviation dure 4 heures. De façon avantageuse, l’étape de lixiviation est mise en œuvre en présence d’un composé oxydo-réducteur, en particulier d’un composé réducteur, plus avantageusement choisi parmi l’eau oxygénée, le SO2sous forme de gaz et leurs mélanges, en particulier, il s’agit du SO2sous forme de gaz. En particulier la teneur en composé oxydo-réducteur utilisée est celle nécessaire pour ajuster le potentiel oxydo-réducteur dans une gamme comprise entre 200 et 800 mV vs Ag/AgCl, plus avantageusement entre 200 et 700 mV vs Ag/AgCl, plus particulièrement entre 200 et 600 mV vs Ag/AgCl. Dans un mode de réalisation avantageux, l’acide est ajouté dans un premier réacteur et le composé oxydo-réducteur dans un second réacteur. Le rendement massique de lixiviation en lithium et éventuellement en nickel et/ou cobalt et/ou manganèse (calculé selon la formule suivante : 1 - masse de l’élément (en g) sous forme solide obtenu à la fin de l’étape de lixiviation/ masse en élément (en g) initiale dans le filtrat avant l’étape de lixiviation) est avantageusement supérieur à 90%, plus avantageusement supérieur à 95% encore plus avantageusement supérieur à 99%.The method according to the present invention may also comprise, before this purification step or before the addition step according to the present invention if this preliminary purification step is not present, a step of leaching the black mass of lithium-ion batteries followed by a solid/liquid separation step in order to recover the liquid part. The recovery of the liquid part may be carried out by any solid/liquid separation methods known to those skilled in the art such as filtration, decantation, centrifugation, etc. In particular, the black mass may be a mixture of thermal black mass and mechanical black mass, in particular in a mass ratio of 50/50. Advantageously, this leaching step is carried out by a method well known to those skilled in the art, more advantageously using an acid, such as sulfuric acid H 2 SO 4 . Advantageously, the quantity in moles of acid is calculated to correspond to a molar ratio H + /(Li+Co+Ni+Mn) necessary for the dissolution of lithium and possibly cobalt, manganese and/or nickel present in the black mass, in particular between 90 and 150%, preferably between 110 and 130%. In particular, the pH is less than 2. More particularly, the temperature is greater than 50°C, in particular greater than 70°C, more particularly it is 90°C. Advantageously, the leaching step lasts 4 hours. Advantageously, the leaching step is carried out in the presence of an oxido-reducing compound, in particular a reducing compound, more advantageously chosen from hydrogen peroxide, SO 2 in gas form and their mixtures, in particular, it is SO 2 in gas form. In particular, the content of redox compound used is that necessary to adjust the redox potential in a range between 200 and 800 mV vs Ag/AgCl, more advantageously between 200 and 700 mV vs Ag/AgCl, more particularly between 200 and 600 mV vs Ag/AgCl. In an advantageous embodiment, the acid is added to a first reactor and the redox compound to a second reactor. The mass yield of lithium and optionally nickel and/or cobalt and/or manganese leaching (calculated according to the following formula: 1 - mass of the element (in g) in solid form obtained at the end of the leaching step/ initial mass of element (in g) in the filtrate before the leaching step) is advantageously greater than 90%, more advantageously greater than 95%, even more advantageously greater than 99%.

Le filtrat de lixiviation de la masse noire selon l’invention, appelée plus simplement « filtrat de lixiviation » dans le reste de la demande, contient du lithium. Il peut contenir au moins un autre métal de valeur, avantageusement choisi parmi le nickel, le cobalt et leurs mélanges. Avantageusement il s’agit d’un mélange de lithium (Li), nickel (Ni), manganèse (Mn) et cobalt (Co). Les teneurs en lithium, et éventuellement en nickel, cobalt et/ou manganèse du filtrat de lixiviation selon l’invention dépendent des teneurs présentes dans la masse noire et des teneurs qui ont pu être perdues lors des éventuelles étapes de purification précédentes.The leaching filtrate of the black mass according to the invention, more simply called “leaching filtrate” in the remainder of the application, contains lithium. It may contain at least one other valuable metal, advantageously chosen from nickel, cobalt and their mixtures. Advantageously, it is a mixture of lithium (Li), nickel (Ni), manganese (Mn) and cobalt (Co). The lithium, and possibly nickel, cobalt and/or manganese, contents of the leaching filtrate according to the invention depend on the contents present in the black mass and the contents which may have been lost during any previous purification steps.

La teneur en lithium du filtrat de lixiviation selon l’invention peut ainsi être ≤ 15g/l, plus avantageusement comprise entre 5 g/l et 14 g/l, en particulier entre 9 g/l et 11g/l.The lithium content of the leaching filtrate according to the invention can thus be ≤ 15g/l, more advantageously between 5 g/l and 14 g/l, in particular between 9 g/l and 11g/l.

La teneur en nickel du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le nickel est présent, peut ainsi être comprise dans la gamme 10-60 g/l, plus avantageusement comprise entre 30 g/l et 55 g/l, en particulier entre 44 g/l et 48 g/l.The nickel content of the leaching filtrate according to the invention, if nickel is present, can thus be in the range 10-60 g/l, more advantageously between 30 g/l and 55 g/l, in particular between 44 g/l and 48 g/l.

La teneur en cobalt du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le cobalt est présent, peut ainsi être comprise dans la gamme 1-40 g/l, plus avantageusement comprise entre 5 g/l et 20 g/l, en particulier entre 12 g/l et 15g/l.The cobalt content of the leaching filtrate according to the invention, if cobalt is present, can thus be in the range 1-40 g/l, more advantageously between 5 g/l and 20 g/l, in particular between 12 g/l and 15 g/l.

La teneur en manganèse du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le manganèse est présent, peut être ≤ 50 g/l, plus avantageusement comprise entre 5 g/l et 30 g/l, en particulier entre 12 g/l et 15 g/l.The manganese content of the leaching filtrate according to the invention, if manganese is present, may be ≤ 50 g/l, more advantageously between 5 g/l and 30 g/l, in particular between 12 g/l and 15 g/l.

Le filtrat de lixiviation selon l’invention contient au moins un composé organique solubilisé, composé que l’on cherche à éliminer. Avantageusement, le au moins un composé organique est choisi dans le groupe constitué par le carbonate d’éthylène, le carbonate de propylène, le carbonate de diméthyle, le carbonate de diéthyle, le diméthoxyéthane, la N-methyl-2-pyrrolidone, la carboxy methyl cellulose et leurs mélanges.The leaching filtrate according to the invention contains at least one solubilized organic compound, the compound which it is sought to eliminate. Advantageously, the at least one organic compound is chosen from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dimethoxyethane, N-methyl-2-pyrrolidone, carboxy methyl cellulose and mixtures thereof.

La concentration en carbone organique total (COT), en particulier mesurée par un COTmètre selon la norme NF 1484, du filtrat de lixiviation selon l’invention est avantageusement comprise entre 10 mg/l et 5000 mg/l, avantageusement entre 600 mg/l et 3000 mg/l.The concentration of total organic carbon (TOC), in particular measured by a TOC meter according to standard NF 1484, of the leaching filtrate according to the invention is advantageously between 10 mg/l and 5000 mg/l, advantageously between 600 mg/l and 3000 mg/l.

Le filtrat de lixiviation selon l’invention peut contenir d'autres impuretés telles que l’aluminium (Al), le calcium (Ca), le fluor (F), le magnésium (Mg), le fer (Fe), le phosphore (P) et/ou le cuivre (Cu). Les teneurs en aluminium (Al), calcium (Ca), fluor (F), magnésium (Mg), fer (Fe), phosphore (P) et/ou cuivre (Cu) du filtrat de lixiviation selon l’invention dépendent des teneurs présentes dans la masse noire et des quantités éliminées lors des éventuelles étapes préalables de purification.The leaching filtrate according to the invention may contain other impurities such as aluminum (Al), calcium (Ca), fluorine (F), magnesium (Mg), iron (Fe), phosphorus (P) and/or copper (Cu). The contents of aluminum (Al), calcium (Ca), fluorine (F), magnesium (Mg), iron (Fe), phosphorus (P) and/or copper (Cu) in the leaching filtrate according to the invention depend on the contents present in the black mass and on the quantities removed during any prior purification steps.

La teneur en aluminium du filtrat de lixiviation selon l’invention, si l’aluminium est présent, peut ainsi être ≤ 20g/l, plus avantageusement comprise entre 1 g/l et 10 g/l, en particulier entre 2 g/l et 4g/l. Avantageusement, si le filtrat est obtenu après une étape de purification par précipitation de Al/Fe, la teneur en aluminium sera < 100 mg/l.The aluminium content of the leaching filtrate according to the invention, if aluminium is present, can thus be ≤ 20 g/l, more advantageously between 1 g/l and 10 g/l, in particular between 2 g/l and 4 g/l. Advantageously, if the filtrate is obtained after a purification step by precipitation of Al/Fe, the aluminium content will be < 100 mg/l.

La teneur en calcium du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le calcium est présent, peut ainsi être ≤ 0,7 g/lg/l, plus avantageusement comprise entre 0,2 g/l et 0,6 g/l, en particulier entre 0,3 g/l et 0,5 g/l.The calcium content of the leaching filtrate according to the invention, if calcium is present, can thus be ≤ 0.7 g/lg/l, more advantageously between 0.2 g/l and 0.6 g/l, in particular between 0.3 g/l and 0.5 g/l.

La teneur en fluor du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le fluor est présent, peut ainsi être ≤ 20 g/l, plus avantageusement comprise entre 4 g/l et 10 g/l en particulier entre 6 g/l et 8 g/l.The fluorine content of the leaching filtrate according to the invention, if fluorine is present, can thus be ≤ 20 g/l, more advantageously between 4 g/l and 10 g/l, in particular between 6 g/l and 8 g/l.

La teneur en magnésium du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le magnésium est présent, peut ainsi être ≤ 5 g/l, plus avantageusement comprise entre 3 g/l et 4g/l.The magnesium content of the leaching filtrate according to the invention, if magnesium is present, can thus be ≤ 5 g/l, more advantageously between 3 g/l and 4 g/l.

La teneur en fer du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le fer est présent, peut ainsi être ≤ 10 g/l, plus avantageusement comprise entre 0,5 g/l et 5 g/l, en particulier entre 1 g/l et 2 g/l. Avantageusement, si le filtrat est obtenu après une étape de purification par précipitation de Al/Fe, la teneur en fer sera < 2 mg/l.The iron content of the leaching filtrate according to the invention, if iron is present, can thus be ≤ 10 g/l, more advantageously between 0.5 g/l and 5 g/l, in particular between 1 g/l and 2 g/l. Advantageously, if the filtrate is obtained after a purification step by precipitation of Al/Fe, the iron content will be < 2 mg/l.

La teneur en phosphore sous forme de PO4 3-du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le phosphore est présent, peut ainsi être ≤ 10 g/l, plus avantageusement comprise entre 0,1 g/l et 5 g/l, en particulier entre 0,5 g/l et 4 g/l.The phosphorus content in the form of PO 4 3- of the leaching filtrate according to the invention, if phosphorus is present, can thus be ≤ 10 g/l, more advantageously between 0.1 g/l and 5 g/l, in particular between 0.5 g/l and 4 g/l.

La teneur en cuivre du filtrat de lixiviation selon l’invention, si le cuivre est présent, peut ainsi être ≤ 30 g/l, plus avantageusement comprise entre 2 g/l et 20 g/l, en particulier entre 9 g/l et 11 g/l.The copper content of the leaching filtrate according to the invention, if copper is present, can thus be ≤ 30 g/l, more advantageously between 2 g/l and 20 g/l, in particular between 9 g/l and 11 g/l.

Le procédé selon l’invention est mis en œuvre par addition d’un agent oxydant, d’un catalyseur de Fenton, et éventuellement d’un sel de phosphate dans le filtrat de lixiviation selon l’invention. Les réactifs peuvent être ajoutés dans n’importe quel ordre. De préférence, s’il est présent, le sel de phosphate est d’abord ajouté, puis le catalyseur de Fenton et enfin l’agent oxydant.The process according to the invention is carried out by adding an oxidizing agent, a Fenton catalyst, and optionally a phosphate salt to the leaching filtrate according to the invention. The reactants can be added in any order. Preferably, if present, the phosphate salt is added first, then the Fenton catalyst and finally the oxidizing agent.

De façon avantageuse l’agent oxydant selon l'invention est celui habituel pour les réactions de Fenton, en particulier choisi dans le groupe constitué par le persulfate de sodium, l’ozone, l’air, l’O2, l’eau oxygénée et leurs mélanges, avantageusement il s’agit d’eau oxygénée en particulier à entre 30 et 35 %.Advantageously, the oxidizing agent according to the invention is the usual one for Fenton reactions, in particular chosen from the group consisting of sodium persulfate, ozone, air, O 2 , hydrogen peroxide and their mixtures, advantageously it is hydrogen peroxide in particular at between 30 and 35%.

La quantité d'agent oxydant ajoutée dépend de la concentration en COT du filtrat selon l’invention et avantageusement le ratio molaire agent oxydant/COT est compris entre 1 et 50, préférentiellement entre 1 et 25, de manière plus avantageuse entre 2 et 10.The quantity of oxidizing agent added depends on the TOC concentration of the filtrate according to the invention and advantageously the oxidizing agent/TOC molar ratio is between 1 and 50, preferably between 1 and 25, more advantageously between 2 and 10.

On entend au sens de la présente invention par « catalyseur de Fenton » tous les catalyseurs utilisables pour catalyser les réactions de type Fenton.For the purposes of the present invention, the term “Fenton catalyst” means all catalysts that can be used to catalyze Fenton-type reactions.

Avantageusement le catalyseur de Fenton selon l’invention est choisi dans le groupe constitué par une source de fer, des rayonnements UV, de l’ozone et leurs mélanges, avantageusement il s’agit d’une source de fer, seule ou en mélange avec des rayonnements UV ou de l’ozone, plus avantageusement il s’agit d’une source de fer seule.Advantageously, the Fenton catalyst according to the invention is chosen from the group consisting of a source of iron, UV radiation, ozone and their mixtures, advantageously it is a source of iron, alone or in a mixture with UV radiation or ozone, more advantageously it is a source of iron alone.

De façon avantageuse, la source de fer est choisi dans le groupe constitué par du sulfate de fer II (FeSO4), du phosphate de fer II, du lithium fer phosphate, sous la forme du composé LiFePO4en tant que tel ou sous la forme de matériaux pour ou issus de batteries lithium-fer-phosphate, du fer métal (Fe(0)) et leurs mélanges. De façon avantageuse il s'agit de sulfate de fer II (FeSO4), du fer métal (Fe(0)) ou du LiFePO4.Advantageously, the iron source is selected from the group consisting of iron II sulfate (FeSO 4 ), iron II phosphate, lithium iron phosphate, in the form of the compound LiFePO 4 as such or in the form of materials for or derived from lithium-iron-phosphate batteries, iron metal (Fe(0)) and mixtures thereof. Advantageously, this is iron II sulfate (FeSO 4 ), iron metal (Fe(0)) or LiFePO 4 .

Dans un mode de réalisation avantageux, la source de fer est du lithium fer phosphate, sous la forme du composé LiFePO4en tant que tel ou sous la forme de matériaux pour ou issus de batteries lithium-fer-phosphate.In an advantageous embodiment, the iron source is lithium iron phosphate, in the form of the compound LiFePO 4 as such or in the form of materials for or derived from lithium-iron-phosphate batteries.

En effet, l’emploi de matériaux pour batteries ou issus de batteries de type LFP (Lithium-Fer-Phosphate), sous leur forme cathodique, morceaux (scraps), ou broyats de batteries usagées est particulièrement intéressante dans le cadre de la présente invention car il participe aux recyclages desdites batteries.Indeed, the use of materials for batteries or from LFP (Lithium-Iron-Phosphate) type batteries, in their cathodic form, pieces (scraps), or shredded used batteries is particularly interesting in the context of the present invention because it contributes to the recycling of said batteries.

La quantité de catalyseur de Fenton ajoutée tient compte des éléments déjà présents en solution pouvant contribuer positivement ou négativement à la réaction, appelés éléments réactifs. En particulier, il est connu qu’un trop large excès d’éléments métalliques tels que le fer ou encore le cuivre peuvent avoir un impact négatif sur la réaction. De façon avantageuse la quantité de catalyseur de Fenton ajoutée permet d’obtenir une concentration en catalyseur (en g/l d’éléments réactifs) dans le filtrat selon l’invention correspondant à entre 0,1 et 10 g/L d’élément réactif, préférentiellement entre 0,1 et 1,5 g/l d’éléments réactifs.The amount of Fenton catalyst added takes into account the elements already present in solution that can contribute positively or negatively to the reaction, called reactive elements. In particular, it is known that too large an excess of metallic elements such as iron or copper can have a negative impact on the reaction. Advantageously, the amount of Fenton catalyst added makes it possible to obtain a catalyst concentration (in g/l of reactive elements) in the filtrate according to the invention corresponding to between 0.1 and 10 g/L of reactive element, preferably between 0.1 and 1.5 g/l of reactive elements.

Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, un sel de phosphate est ajouté dans ledit filtrat en combinaison avec l’agent oxydant et le catalyseur de Fenton.In a particularly advantageous embodiment, a phosphate salt is added to said filtrate in combination with the oxidizing agent and the Fenton catalyst.

Avantageusement il s’agit du phosphate de sodium ou du phosphate de lithium, en particulier du phosphate de sodium. Plus particulièrement du phosphate de sodium dodécahydraté (Na3PO4.12H2O).Advantageously, it is sodium phosphate or lithium phosphate, in particular sodium phosphate. More particularly sodium phosphate dodecahydrate (Na 3 PO 4 .12H 2 O).

La quantité de sel de phosphate ajouté dépend de la quantité molaire d’aluminium et de fer du filtrat selon l’invention.The amount of phosphate salt added depends on the molar amount of aluminum and iron in the filtrate according to the invention.

Les inventeurs se sont aperçus de façon surprenante que l'addition de sel de phosphate permettait d'améliorer encore l'élimination des composés organiques solubilisées présents dans le filtrat selon l'invention et donc l'appauvrissement de ce filtrat en composés organiques solubilisés, c'est-à-dire la diminution de la concentration en COT.The inventors surprisingly noticed that the addition of phosphate salt made it possible to further improve the elimination of solubilized organic compounds present in the filtrate according to the invention and therefore the depletion of this filtrate in solubilized organic compounds, i.e. the reduction of the TOC concentration.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'étape d'addition du procédé selon l'invention est mise en œuvre à une température comprise entre 10°C et 95°C, avantageusement comprise entre 30 °C et 90 °C, plus avantageusement comprise entre 40 °C et 80 °C, encore plus avantageusement comprise entre 50°C et 75°C, en particulier elle est de 60 °C. Cette température est avantageusement maintenue pendant toute la durée de la réaction entre les réactifs (agent oxydant, catalyseur de Fenton et/ou sel de phosphate) et le filtrat de lixiviation.In an advantageous embodiment, the addition step of the process according to the invention is carried out at a temperature between 10°C and 95°C, advantageously between 30°C and 90°C, more advantageously between 40°C and 80°C, even more advantageously between 50°C and 75°C, in particular it is 60°C. This temperature is advantageously maintained throughout the duration of the reaction between the reactants (oxidizing agent, Fenton catalyst and/or phosphate salt) and the leaching filtrate.

Dans un autre mode de réalisation avantageux, le catalyseur de Fenton est une source de fer et l'étape d'addition du procédé selon l'invention est mise en œuvre sur un filtrat ayant un pH initiale compris entre 2 et 5, avantageusement entre 2,5 et 4.In another advantageous embodiment, the Fenton catalyst is a source of iron and the addition step of the process according to the invention is carried out on a filtrate having an initial pH of between 2 and 5, advantageously between 2.5 and 4.

On entend au sens de la présente invention par « pH initial du filtrat de lixiviation » le pH du filtrat de lixiviation avant la mise en œuvre de l’étape d'addition selon l'invention.For the purposes of the present invention, the term “initial pH of the leaching filtrate” means the pH of the leaching filtrate before carrying out the addition step according to the invention.

De façon avantageuse le pH est ajusté au début de la réaction (c'est-à-dire lors de l'étape d'addition) et/ou pendant toute la durée de la réaction entre les réactifs (agent oxydant, catalyseur de Fenton et/ou sel de phosphate) et le filtrat de lixiviation, avantageusement par ajout d'une base, afin d'obtenir le pH désiré, en particulier un pH compris entre 2,5 et 4. Avantageusement la base est choisie dans le groupe constitué par la soude (NaOH) et la chaux (CaO), plus avantageusement il s'agit de la chaux.Advantageously, the pH is adjusted at the start of the reaction (i.e. during the addition step) and/or throughout the duration of the reaction between the reactants (oxidizing agent, Fenton catalyst and/or phosphate salt) and the leaching filtrate, advantageously by adding a base, in order to obtain the desired pH, in particular a pH between 2.5 and 4. Advantageously, the base is chosen from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH) and lime (CaO), more advantageously it is lime.

Dans encore un autre mode de réalisation avantageux, le procédé selon l'invention comprend une étape supplémentaire de séparation solide/liquide afin de récupérer ladite solution contenant le lithium appauvrie en ledit au moins un composé organique solubilisé. Cette étape peut être mise en œuvre par toutes les méthodes de séparation solide/liquide connues de l’homme du métier telles que filtration, décantation, centrifugation etc… Avantageusement, il s’agit d’une filtration, en particulier sous pression.In yet another advantageous embodiment, the method according to the invention comprises an additional step of solid/liquid separation in order to recover said solution containing lithium depleted in said at least one solubilized organic compound. This step can be implemented by any solid/liquid separation methods known to those skilled in the art such as filtration, decantation, centrifugation, etc. Advantageously, it is a filtration, in particular under pressure.

De façon avantageuse, la réaction entre l'agent oxydant, le catalyseur de Fenton et l'éventuel sel de phosphate avec le au moins un composé organique solubilisé dure entre 10 minutes et 5 heures, en particulier entre 30 minutes et 3 heures, plus avantageusement entre 1 heures et 2 heures.Advantageously, the reaction between the oxidizing agent, the Fenton catalyst and the optional phosphate salt with the at least one solubilized organic compound lasts between 10 minutes and 5 hours, in particular between 30 minutes and 3 hours, more advantageously between 1 hour and 2 hours.

Dans un mode de réalisation avantageux, le procédé selon la présente invention peut comprendre une ou plusieurs étapes destinées à diminuer la concentration en COT qui peuvent être préalables à l’étape d’addition selon l'invention, telles que le séchage en amont de la masse noire et/ou la filtration des filtrats sur des médias adaptés connus de l’homme du métier et/ou traitement par des composés tels que le charbon actif, ou encore ultérieures telles que la filtration des filtrats sur des médias adaptés et/ou traitement par des composés tels que le charbon actif.In an advantageous embodiment, the method according to the present invention may comprise one or more steps intended to reduce the TOC concentration which may be prior to the addition step according to the invention, such as upstream drying of the black mass and/or filtration of the filtrates on suitable media known to those skilled in the art and/or treatment with compounds such as activated carbon, or even subsequent steps such as filtration of the filtrates on suitable media and/or treatment with compounds such as activated carbon.

Le lithium et les éventuels autres métaux de valeur présents dans la partie liquide obtenue avec le procédé selon l’invention peuvent être récupérés et séparés par des méthodes bien connues de l’homme du métier, en particulier par neutralisation et/ou extraction par solvant.Lithium and any other valuable metals present in the liquid part obtained with the process according to the invention can be recovered and separated by methods well known to those skilled in the art, in particular by neutralization and/or solvent extraction.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description des exemples qui suivent. Les exemples sont donnés à titre indicatif non limitatifs. Sauf mention contraire dans les exemples, la pression est la pression atmosphérique et les températures sont indiquées en °C.The present invention will be better understood upon reading the description of the examples which follow. The examples are given for informational purposes only and are not limiting. Unless otherwise stated in the examples, the pressure is atmospheric pressure and the temperatures are indicated in °C.

EXEMPLEEXAMPLE

Le tableau 2 suivant rassemble les conditions de réaction et les résultats obtenus par la mise en œuvre du procédé selon l'invention sur un filtrat de lixiviation selon l’invention obtenue après purification par précipitation Al/Fe. Il contient une teneur en lithium entre 3 et 5g/L.Table 2 below brings together the reaction conditions and the results obtained by implementing the process according to the invention on a leaching filtrate according to the invention obtained after purification by Al/Fe precipitation. It contains a lithium content between 3 and 5g/L.

La concentration en COT est mesurée par un COTmètre selon la norme NF 1484.The TOC concentration is measured by a TOC meter according to standard NF 1484.

Les exemples 1 à 18 sont mis en œuvre en utilisant de l'eau oxygénée comme agent oxydant : H2O2à 30 % dans les exemples 1 à 13 et H2O2à 35 % dans les exemples 14 à 18.Examples 1 to 18 are carried out using hydrogen peroxide as the oxidizing agent: H 2 O 2 at 30% in Examples 1 to 13 and H 2 O 2 at 35% in Examples 14 to 18.

Les exemples 1 à 7 et 14 à 18 sont mis en œuvre en utilisant du FeSO4comme source de fer.Examples 1 to 7 and 14 to 18 are implemented using FeSO4as source of iron.

Les exemples 8 à 10 sont mis en œuvre en utilisant du Fe(0) comme source de fer.Examples 8 to 10 are implemented using Fe(0) as source of iron.

Les exemples 11 à 13 sont mis en œuvre en utilisant du LiFePO4comme source de fer.Examples 11 to 13 are implemented using LiFePO4as source of iron.

L'exemple 14 est mis en œuvre avec en outre ajout de 1,96 g de phosphate de sodium dodécahydraté (Na3PO4.12H2O).Example 14 is implemented with the further addition of 1.96 g of sodium phosphate dodecahydrate (Na 3 PO 4 .12H 2 O).

Les exemples 1 à 4 sont mis en œuvre sans ajustement du pH, les exemples 5 à 18 étant mis en œuvre avec ajustement de pH.Examples 1 to 4 are carried out without pH adjustment, Examples 5 to 18 are carried out with pH adjustment.

Les exemples 16 à 18 sont mis en œuvre en présence d'une base (CaO à 10 % en masse dans le cas des exemples 16 et 17 et NaOH à 25 % en masse dans le cas de l'exemple 18) afin de neutraliser le pH.Examples 16 to 18 are carried out in the presence of a base (CaO at 10% by mass in the case of examples 16 and 17 and NaOH at 25% by mass in the case of example 18) in order to neutralize the pH.

L’exemple 9 est mis en œuvre par ajout simultané du catalyseur de Fenton (Fe(0)) et de l’agent oxydant (eau oxygénée).Example 9 is implemented by simultaneous addition of the Fenton catalyst (Fe(0)) and the oxidizing agent (hydrogen peroxide).

ExEx Quantité filtrat (ml)Filtrate quantity (ml) Quantité H2O2en gQuantity H 2 O 2 in g Quantité Fe en gQuantity of Fe in g T réaction en °CT reaction in °C Durée réaction en hReaction time in h pH initialeInitial pH pH finaleFinal pH % [COT] éliminés après réaction (%)% [TOC] removed after reaction (%) 11 3030 0,50.5 1,51.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 57%57% 22 3030 11 1,51.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 71%71% 33 3030 0,50.5 0,750.75 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 44%44% 44 3030 22 55 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 19%19% 55 5050 4,84.8 1,51.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 71%71% 66 5050 2,42.4 1,51.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 64%64% 77 5050 2,42.4 1,51.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 74%74% 88 5050 4,84.8 5,55.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 76%76% 99 5050 4,84.8 5,55.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 83%83% 1010 5050 4,84.8 22 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 77%77% 1111 5050 4,84.8 5,55.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 69%69% 1212 5050 4,84.8 5,55.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 82%82% 1313 5050 2,42.4 1,51.5 50-7550-75 22 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 42%42% 1414 5050 4,74.7 0,50.5 50-7550-75 1,51.5 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 88%88% 1515 5050 4,74.7 0,50.5 50-7550-75 1,51.5 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 44%44% 1616 5050 4,74.7 5,55.5 50-7550-75 1,51.5 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 86%86% 1717 5050 4,74.7 5,55.5 50-7550-75 1,51.5 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 85%85% 1818 5050 4,74.7 5,55.5 50-7550-75 1,51.5 0 < pH < 40 < pH < 4 2 < pH < 52 < pH < 5 87%87%

Il est à remarquer que la présence d'un sel de phosphate tel que le phosphate de sodium permet d'améliorer le procédé selon l'invention puisque l’élimination en COT passe de 44 % (exemple 15) lorsqu'il n'est pas présent à 88 % (exemple 14) lorsqu'il est présent. Il y a donc une diminution très importante de cette concentration en présence de cet agent.It should be noted that the presence of a phosphate salt such as sodium phosphate makes it possible to improve the process according to the invention since the TOC elimination increases from 44% (example 15) when it is not present to 88% (example 14) when it is present. There is therefore a very significant reduction in this concentration in the presence of this agent.

Le procédé selon la présente invention est donc particulièrement efficace pour appauvrir le filtrat de lixiviation en composé organique solubilisé et donc de diminuer la concentration en COT.The method according to the present invention is therefore particularly effective in depleting the leaching filtrate of solubilized organic compound and therefore reducing the TOC concentration.

Claims (12)

Procédé de purification d’un filtrat de lixiviation de la masse noire de batteries lithium-ion, ledit filtrat contenant du lithium et au moins un composé organique solubilisé, ledit procédé comprenant l’étape d'addition d’un agent oxydant, d’un catalyseur de Fenton, et éventuellement d’un sel de phosphate dans ledit filtrat de façon à obtenir une solution contenant le lithium et appauvrie en ledit au moins un composé organique solubilisé.A method for purifying a leaching filtrate from the black mass of lithium-ion batteries, said filtrate containing lithium and at least one solubilized organic compound, said method comprising the step of adding an oxidizing agent, a Fenton catalyst, and optionally a phosphate salt to said filtrate so as to obtain a solution containing lithium and depleted in said at least one solubilized organic compound. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sel de phosphate, avantageusement le phosphate de sodium, est ajouté dans ledit filtrat en combinaison avec l’agent oxydant et le catalyseur de Fenton.Process according to claim 1, characterized in that the phosphate salt, advantageously sodium phosphate, is added to said filtrate in combination with the oxidizing agent and the Fenton catalyst. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le filtrat contient au moins un autre métal de valeur, avantageusement choisi parmi le nickel, le cobalt et leurs mélanges.Process according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the filtrate contains at least one other valuable metal, advantageously chosen from nickel, cobalt and their mixtures. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le au moins un composé organique est choisi dans le groupe constitué par le carbonate d’éthylène, le carbonate de propylène, le carbonate de diméthyle, le carbonate de diéthyle, le diméthoxyéthane, la N-methyl-2-pyrrolidone, la carboxy methyl cellulose et leurs mélanges.Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one organic compound is chosen from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, dimethoxyethane, N-methyl-2-pyrrolidone, carboxy methyl cellulose and mixtures thereof. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’agent oxydant est choisi dans le groupe constitué par le persulfate de sodium, l’ozone, l’air, l’O2, l’eau oxygénée et leurs mélanges, avantageusement il s’agit d’eau oxygénée.Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the oxidizing agent is chosen from the group consisting of sodium persulfate, ozone, air, O 2 , hydrogen peroxide and mixtures thereof, advantageously it is hydrogen peroxide. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le catalyseur de Fenton est choisi dans le groupe constitué par une source de fer, des rayonnements UV, de l’ozone et leurs mélanges, avantageusement il s’agit d’une source de fer seule.Process according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the Fenton catalyst is chosen from the group consisting of a source of iron, UV radiation, ozone and their mixtures, advantageously it is a source of iron alone. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la source de fer est choisie dans le groupe constitué par du sulfate de fer II, du phosphate de fer II, du lithium fer phosphate, sous la forme du composé LiFePO4en tant que tel ou sous la forme de matériaux pour ou issus de batteries lithium-fer-phosphate, du fer métal et leurs mélanges.Method according to claim 6, characterized in that the source of iron is chosen from the group consisting of iron II sulfate, iron II phosphate, lithium iron phosphate, in the form of the compound LiFePO 4 as such or in the form of materials for or derived from lithium-iron-phosphate batteries, iron metal and their mixtures. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’étape d’addition est mise en œuvre à une température comprise entre 10°C et 95°C, avantageusement entre 50°C et 75°C.Process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the addition step is carried out at a temperature between 10°C and 95°C, advantageously between 50°C and 75°C. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le catalyseur de Fenton est une source de fer et en ce que l’étape d’addition est mise en œuvre sur un filtrat ayant un pH initial compris entre 2 et 5 avantageusement entre 2,5 et 4.Process according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the Fenton catalyst is a source of iron and in that the addition step is carried out on a filtrate having an initial pH of between 2 and 5, advantageously between 2.5 and 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le filtrat est obtenu après une étape de purification par précipitation de Al/Fe, en particulier avec de la chaux.Process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the filtrate is obtained after a purification step by precipitation of Al/Fe, in particular with lime. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les batteries lithium-ion comprennent des batteries de type Lithium-Fer-Phosphate ou des batteries du type Lithium-Fer-Phosphate/Lithium–Titane–Oxyde.Method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the lithium-ion batteries comprise Lithium-Iron-Phosphate type batteries or Lithium-Iron-Phosphate/Lithium-Titanium-Oxide type batteries. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la masse noire provient de batteries lithium-ion usagées et/ou de rebuts de production de batteries lithium-ion.Method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the black mass comes from used lithium-ion batteries and/or lithium-ion battery production scrap.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2450991A1 (en) * 2010-10-18 2012-05-09 ECO Recycling s.r.l. Plant and process for the treatment of exhausted accumulators and batteries
WO2021174348A1 (en) * 2020-03-02 2021-09-10 Li-Cycle Corp. A method for processing lithium iron phosphate batteries
US20220136079A1 (en) * 2020-11-04 2022-05-05 Nanyang Technological University Method of extracting metal ions from batteries
US20220149452A1 (en) * 2019-04-15 2022-05-12 Northvolt Ab Process for the recovery of cathode materials in the recycling of batteries
CA3202960A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Ahmad GHAHREMAN Recovery of metals from materials containing lithium and iron
CN117303412A (en) * 2023-09-22 2023-12-29 宁波容百新能源科技股份有限公司 Method for recovering and extracting lithium
CN117684009A (en) * 2023-12-18 2024-03-12 深圳汇能储能材料工程研究中心有限公司 A method for recovering metal elements in lithium batteries using wet extraction

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2450991A1 (en) * 2010-10-18 2012-05-09 ECO Recycling s.r.l. Plant and process for the treatment of exhausted accumulators and batteries
US20220149452A1 (en) * 2019-04-15 2022-05-12 Northvolt Ab Process for the recovery of cathode materials in the recycling of batteries
WO2021174348A1 (en) * 2020-03-02 2021-09-10 Li-Cycle Corp. A method for processing lithium iron phosphate batteries
US20220136079A1 (en) * 2020-11-04 2022-05-05 Nanyang Technological University Method of extracting metal ions from batteries
CA3202960A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-30 Ahmad GHAHREMAN Recovery of metals from materials containing lithium and iron
CN117303412A (en) * 2023-09-22 2023-12-29 宁波容百新能源科技股份有限公司 Method for recovering and extracting lithium
CN117684009A (en) * 2023-12-18 2024-03-12 深圳汇能储能材料工程研究中心有限公司 A method for recovering metal elements in lithium batteries using wet extraction

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