RÉSULTATS
CONCLUSIONS
Il est possible de récupérer les métaux à valeur ajoutée présents dans les déchets de piles sans aucune étape préalable de tri, l’élimination de cette étape permettrait de diminuer les coûts élevés de la main d’œuvre au Canada et de réduire le nombre d’opérations unitaires
L’existence d’un procédé simple et efficace pour le traitement des déchets de piles usagées offrirait une alternative viable et économique à l’enfouissement et/ou à l’incinération
Revenu des métaux = 2313$/t de poudre de pile, coût de production chimique = 1078 $/t de poudre de pile
L’extraction par solvant est la meilleure méthode pour extraire les métaux car la concentration de métaux dans le lixiviat varie en fonction de la composition du mélange de piles traitées
REFERENCES
1. Sun, L. and K.Q. Qiu, Organic oxalate as leachant and precipitant for the recovery of valuable metals from spent lithium-ion batteries. Waste Management, 2012. 32(8): p. 1575-1582. 2. Rapport annual de appelàrecycler (2016), http://www.call2recycle.ca/2016-annual-report/, consulté le 10 Octobre, 2017
3. Roberge J (2010) Les piles domestiques. Recyc-Quebec, Quebec, QC, Canada, http://www.recyc-quebec.gouv.qc.ca/Upload/Publications/Fiche-piles.pdf, consulté le 10 Octobre, 2017. 4. Appelàrecycle (2017), https://www.appelarecycler.ca/graphique-chimique-programme/, consulté le 10 Octobre, 2017
RÉSUMÉ
Étant donné que la technologie actuelle de recyclage des batteries est uniquement appliquée pour traiter chaque type de batterie séparément, la procédure de collecte des batteries est alors requise avant le traitement. En éliminant l'étape de tri, un mélange de déchets de piles usagées a été utilisé dans notre expérience. En conséquence, le coût d'investissement pourrait être réduit et un processus plus simple pourrait être obtenu. Un procédé d'hydrométallurgie a été choisi dans cette étude en raison de sa facilité d'exploitation et de son faible coût d'investissement 1
Installation de centres de recyclage des piles en Amérique du nord 4
MATÉRIALS & MÉTHODES
Schéma du procédé global utilisé pour recycler des métaux à partir de déchets de piles mélangées Recycler des métaux bénéficie à:
Préserver les ressources naturelles Atténuer le changement climatique Créer du travail Etc.
Kulchaya Tanong, Lan Huong Tran, Lucie Coudert, Guy Mercier et Jean-François Blais
Institut National de la Recherche Scientifique (INRS-ETE), Université du Québec, 490 rue de la Couronne, Québec (QC), Canada, G1K 9A9. Téléphone: 1-877-326-5762, fax : 418-654-2600, website : http://www.ete.inrs.ca/ete/
Prétraitement Déchiquetage - Broyage Tamisage Caractérisation Granulométrie - Digestion Hydrométallurgie Lixiviation - Précipitation Extraction par solvant
Électrodéposition
Analysis par ICP MEB
Compositions métalliques dans les poudres métalliques Efficacités globales de la récupération des métaux
FONCER
Mine de Savoir
Appel à recycler (partenaires) 2016: 2,8 milliers kg de collectés (1,1 millier au Québec) Centres de tri (11 aux Etats-Unis, 12 aux Canada)
Collaboration
Partie prenante Étude de sensibilisation : hommes > femmes Rapport sur : quantité de piles vendues etc.
Environmental Handling Fees (EHFS) seulement en Colombie Britannique et
au Manitoba Cyanex 272, NaOH NiCO3 Zn Prétraitement Lixiviation Extraction (1) Extraction (2) Extraction (3) Precipitation (3) D2EHPA, NaOH Na2CO3 Déchets de piles Na2S2O5; H2SO4 Électrodeposition Stripping (1a) Stripping (2) Éectrodeposition (2) Précipitation (2) Stripping (3) Cyanex 272, NaOH Cd MnCO3 H2SO4 Na2CO3 Stripping (1b) EXTRACTION : Mn+ + nHA ↔ MA n + nH+
SCRUBBING : (R2PO-O)2Co + (R2PO-O)2Cd + CdSO4 ↔ 2 (R2PO-O)2Cd + CoSO4 LAVAGE : Mn+ + nHA ↔ MA
n + nH+
Compositions métalliques dans la lixiviat
S/L = 10,9%, 1,34 M H2SO4, 45 mins, 0,45 g Na2S2O5/g de poudres métalliques
Étape Taux de récupération
Zn-Cyanex 272 extraction % Zn (après extraction) 98,5 % Zn (après lavage) 94,5 Cd+Mn D2EHPA extraction % Cd et % Mn (après extraction) 93 (Cd) et 91 (Mn) % Cd et % Mn (après lavage) 85 (Cd) et 91 (Mn) % Zn-électrodéposition 70 % Cd-électrodéposition 99,6 % Précipitation Mn 100 % Précipitation Ni 100
Élimination des impuretés par Cyanex 272
% Extraction du Co, Cd et Mn 99 (Co), 99 (Cd) et 100 (Mn) % Lavage du Co, Cd et Mn 92 (Co), 99 (Cd) et 97 (Mn)
Entreprise Spécialité Procédé Métaux récupérés
• Retriev Trail (BC)
• Immetco Ellwood City (PA) Piles du lithium Pyrométallurgie Lithium
• Teck, Trail (BC)
• Raw Materials Corporation Inc, Port Colborne (ON)
• International Metal Company, Ellwood city (PA)
• Battery Solutions Recovery (MI)
Piles alcalines Pyrométallurgie, fonderie Zinc, Charbonne, Manganèse, Potassium
• Glencore Subudry (ON),
• Retriev Trail (BC) Piles Li-ions Pyrométallurgie Cobalt
• Inmetco Ellwood City (PA)
• Ellwood City (PA) Piles Ni-MH, Ni-Cd Pyrométallurgie Nickel, Fer, Cadmium, Acier inoxydable
• Terrapure (QC)
• Tonolli, Mississauga, ON Piles PPSPA Pyrométallurgie Plomb
Intrants
Étape de traitement ($/tonne)Coût
Lixiviation 233
Extraction par solvant 335
Électrodéposition 396.3
Précipitation (MnCO3) 94.8
Précipitation (NiCO3) 19.0
Totale 1078
Entrants
Métaux ($/tonne)Revenue
Zn 980.4
MnCO3 715.6
Cd 21.2
NiCO3 595.7
Totale 2313
Étude économique préliminaire
1 kg de poudre de piles permet de récupérer: 150 g Zn (99% pureté) 21,6 g Cd (99% pureté) 218 g Mn (94% pureté) 21,8 g Ni (95% pureté)
RÉCUPÉRATION PAR VOIE HYDROMÉTALLURGIQUE DES MÉTAUX À PARTIR DES DÉCHETS DE PILES MÉLANGÉES
QUANTITÉ DE PILES VENDUES AUX QUÉBEC
2POTENTIELS DE RECYCLAGE DES DÉCHETS DE PILES AU QUÉBEC, CANADA
3Usines de traitement des déchets des piles
Cd métallique NiCO3 MnCO3 Zn métallique Zn métallique 0 50000 100000 150000
Zn-C Alcaline Zn-air Lithium Boutons zinc-air Boutons oxyde d'argent U ni té (m ill ie rs)
Quantités des piles primaires vendues au Québec
2004 2007 2010 2015 0 20 40 60 80 100 Cd Co Li Mn Ni Zn % 32% 43% 10% 4% 3% 6% 2% Zn Mn Ni Cd Fe K Autres métaux 0 2000 4000 6000
Ni-Cd Ni-MH Li-ion Li-polymère Petites piles scellées au plomb-acide U ni té s ( m ill ie rs)
Quantités des piles sécondaires vendues au Québec
2004 2007 2010 2015
