La technologie finlandaise améliore l’efficacité de la production de lithium

La société finlandaise Sensment a annoncé le lancement d’une nouvelle technologie qui améliore l’efficacité de la production de lithium.

Dans un communiqué de presse, la société basée à Oulu a expliqué que, traditionnellement, les fabricants de métaux pour batteries devaient s’appuyer sur l’échantillonnage par lots et les analyses en laboratoire pour contrôler leurs processus, mais cela est coûteux, demande beaucoup de travail et implique généralement un retard de 4 à 10 heures.

En revanche, la technologie de Sensmet, baptisée Micro-Discharge Optical Emission Spectroscopy (µDOES), est capable de mesurer plusieurs métaux, tels que n’importe quel métal de batterie et leurs impuretés, en temps réel.

La solution est basée sur la spectroscopie d’émission atomique. Une micro-décharge ou une étincelle électrique est créée directement à l’intérieur de l’échantillon aqueux, provoquant le chauffage instantané d’un volume microscopique du fluide entourant l’étincelle à 10 000 °C.

Les espèces moléculaires dans la micro-décharge sont dissociées en atomes, qui sont excités à leurs états électroniques supérieurs respectifs. En revenant à leur état fondamental, ces atomes libèrent leur énergie excédentaire en émettant de la lumière à leurs longueurs d’onde caractéristiques. Le µDOES mesure alors ce spectre d’émission atomique pour en déduire une analyse quantitative des métaux contenus dans l’échantillon.

Selon Sensment, les données de l’analyseur du système sont affichées localement, indiquant les concentrations et les tendances pour chaque métal, et des niveaux de pointe peuvent être définis pour chaque élément. Les résultats sont transférés numériquement vers les bases de données des utilisateurs et/ou le cloud.

« Dans les processus hydrométallurgiques qui ne peuvent pas être contrôlés par la surveillance du pH, les mesures directes des concentrations de métaux dissous sont essentielles », déclare le bref. « Il existe d’autres méthodes de surveillance, mais toutes ont des limites majeures. Par exemple, la XRF en ligne est incapable de mesurer des éléments légers tels que le lithium et le sodium, et il est presque impossible d’étalonner la XRF pour les mesures d’impuretés à faible concentration.

De l’avis de l’équipe de Sensmet, étant donné les importantes sommes d’argent impliquées dans la production de lithium, le dosage précis des produits chimiques de précipitation est extrêmement important.

« Par exemple, lorsque du carbonate de sodium est ajouté à une suspension contenant du spodumène bêta à haute température et pression, du carbonate de lithium et des solides d’analcime se forment. Si une quantité insuffisante de carbonate de sodium est dosée, une partie du lithium ne réagira pas pour former du carbonate de lithium, et le lithium n’ayant pas réagi sera perdu dans le produit secondaire, le sable analcime », indique le communiqué. « C’est extrêmement indésirable car cela représente une perte de revenus. Un surdosage est également indésirable car il entraînerait un gaspillage de produits chimiques de traitement.

En plus de la fabrication du lithium, la technologie est également adaptée au recyclage de la « masse noire » des métaux des batteries. Une surveillance et un contrôle en ligne stricts sont mis en œuvre pour réduire les niveaux d’impuretés et ainsi éviter les coûts et les délais induits par le retraitement.

Sur le site de Keliber

Keliber, une filiale de Sibanye-Stillwater en Finlande, a mené un programme de test à l’échelle pilote en 2022 pour évaluer l’analyseur µDOES dans l’optimisation continue du dosage chimique des précipitations pendant la production de lithium.

L’hydroxyde de lithium monohydraté de qualité batterie a été produit à partir de concentré de spodumène traité par conversion à haute température dans un four rotatif. Une technologie hydrométallurgique a été développée pour produire de l’hydroxyde de lithium monohydraté de qualité batterie par lessivage sous pression à la soude. Le pilote a fonctionné en continu à l’usine de démonstration pendant 400 heures et a atteint un taux de récupération total du lithium de plus de 88 %.

Keliber a testé les performances analytiques de l’analyseur µDOES pour l’optimisation continue du dosage des produits chimiques de précipitation. Près de 80 échantillons ont été prélevés du procédé et les concentrations de sodium et de lithium ont été analysées en parallèle à l’aide de l’analyseur continu µDOES et d’un ICP-OES de laboratoire. Les résultats ont montré une corrélation entre les méthodes.

« Le dosage chimique basé sur des données fiables en temps réel apporte de la stabilité au processus, ce qui est très important car il évite la dérive et optimise à la fois le rendement et la qualité tout en minimisant les coûts », a déclaré Sami Heikkinen, responsable du site de l’usine chimique de lithium de Keliber, dans le Libération.

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Nicolas

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