Système de dépotage, dosage et mise en pulpe

Poudre traitée : black mass

Process de traitement de black mass

Le projet :  Un groupe spécialisé dans le traitement du minerai et la métallurgie envisage de construire une nouvelle usine pilote à des fins de recherche et de développement. L'objectif de cette usine pilote est de valider la technologie et les critères de conception pour ensuite envisager une mise à l'échelle industrielle.

L’objectif majeur est de définir quels équipements pourraient être utilisés pour décharger le black mass (masse noire) des big bags, le doser précisément et le repulper avec de l'eau sans réaction de colmatage ou émission de poussière de cette poudre CMR.

Le « blackmass » est le mélange sous forme de poudre que l'on obtient après le traitement d'une batterie pour être recyclée. Les batteries sont composées de métaux tels que le lithium, le manganèse, le cobalt et le nickel. Lorsqu'une pile/batterie ne fonctionne plus, elle est collectée, démantelée et broyée. Le matériau broyé est ensuite traité pour produire une "masse noire", qui contient des quantités élevées de ces métaux. Ces matériaux critiques peuvent alors être extraits du black mass et réutilisés dans la production de nouvelles batteries ou dans de nouveaux produits et/ou applications. Le blackmass est un produit abrasif et toxique classé comme produit CMR.

Le process consiste à décharger ce black mass, conditionné dans des big bags via l'utilisation d'une station de déconditionnement de big bags EasyFlow®EF2. Une fois la manchette de vidange délacée grâce à l'utilisation d'une boite à gants, la poudre est stockée dans une trémie tampon. Compte-tenu du caractère colmatant de la poudre, un dévouteur à fond plat facilite son extraction. Une vis d’extraction implantée en sortie du dévouteur alimente le circuit de transfert pneumatique de manière régulée. Une boite de mise en vitesse est fixée en sortie de cette vis, pour permettre le transfert du produit vers le cyclone.

Le blackmass est ensuite transféré en continu vers le réservoir de repulpage à un débit de 3 kg/h. Ce transfert est réalisé via un cyclofiltre de transfert pneumatique aspiré VF01. Celui-ci alimente un doseur à vis, monté sur pesons, assurant un dosage précis et régulier de la poudre. La régularité du dosage est garantie par l’arbre d’homogénéisation permettant de conserver un taux de remplissage constant de la vis.
Le cyclofiltre est équipé d’un vibrateur pneumatique pour garantir un écoulement régulier de la poudre.

Un liquide (eau ou équivalent) est ajouté en continu sur le dessus de la cuve de repulpage et son débit est ajusté automatiquement pour contrôler la teneur en solides. Il est important que le black mass sortant du dispositif de dosage ne soit pas en contact avec l'humidité pour éviter tout risque de colmatage. En effet, malgré le caractère hydrophobe de la poudre, il peut arriver que certaines particules, notamment de graphite, s’agglomèrent à la surface du liquide dans le cas où il serait stocké dans une cuve agitée par exemple.
Pour pallier les problèmes de colmatage lorsque le black mass est mouillé, un système « Humidity Protect » protège le doseur des remontées d’humidité pouvant provenir de la cuve.
Une fois que le black mass, se trouvant dans la cuve de repulpage, est humidifié, la boue déborde ensuite par gravité dans un réacteur placé sous cette même cuve.

Les équipements dédiés aux opérations de vidange du big bag et de remplissage de la trémie sont conçus pour éviter toute émission de poussière dans l’atmosphère afin de protéger les opérateurs.
En effet, le mélange solide blackmass est un produit non homogène. Il est composé à la fois de particules lourdes et de particules extrêmement fines et volatiles.

Le design de la station de vidange de big bag est prévue pour permettre un confinement maximum. Elle est équipée d’une boite à gants qui interdit, pour l’opérateur, tout contact avec le produit lors de l’ouverture ou de la fermeture du big bag. Un tube anti-débordement complète le dispositif de délaçage. Il permet le talutage du produit et évite que celui-ci ne vienne déborder dans la boite à gants.
L’ensemble est raccordé à une unité de dépoussiérage afin d’assainir complètement le poste.

Le transport de la poudre en big bag et la composition de ce « mélange » engendre régulièrement une prise en masse du produit. Un dispositif de massage pneumatique est prévu sur la station de vidange afin de faciliter l’extraction des poudres.
Aussi, le bon écoulement de la poudre et l’alimentation régulée du transfert pneumatique, sont assurés par le dévouteur à fond plat couplé à une vis d’extraction.
Un échantillonneur manuel, complète le poste de vidange. Il est implanté sur la trémie tampon et permet de prélever une petite quantité de produit directement dans le flux de celui-ci.