La problématique ?
Dans le cadre de son activité de recyclage de batteries lithium-ion, un industriel reçoit régulièrement des lots de black mass provenant de différents fournisseurs. Avant d’acheter un nouveau lot, il souhaite déterminer précisément sa composition afin d’évaluer son potentiel de valorisation et de vérifier que les concentrations annoncées par le fournisseur correspondent à la réalité.
L’enjeu est notamment de quantifier les teneurs en lithium, nickel, cobalt et manganèse, mais également de mesurer les principaux éléments susceptibles de réduire la valeur de la matière ou de perturber le procédé de recyclage.
La problématique du client
Un recycleur reçoit la proposition d’achat d’un lot de 5 tonnes de black mass, annoncé par le fournisseur comme étant particulièrement riche en nickel, cobalt et lithium.
Selon les informations communiquées par le fournisseur, la matière contiendrait environ :
- 15 % de nickel ;
- 6 % de cobalt ;
- 8 % de manganèse ;
- 4 % de lithium.
Sur cette base, le lot présente un potentiel économique intéressant. Cependant, avant de conclure la transaction, le client souhaite disposer de données analytiques indépendantes et fiables.
Une stratégie analytique adaptée à la black mass
Pour répondre à cette problématique, FILAB a mis en place une démarche analytique permettant de déterminer la composition élémentaire de la black mass et d'identifier les principaux éléments d'intérêt.
Étape 1 : Préparer et homogénéiser l'échantillon
Avant toute analyse, une attention particulière est portée à la représentativité de l'échantillon. La black mass est une matière pulvérulente pouvant présenter des variations de composition selon la taille et la nature des particules. Un prélèvement mal représentatif pourrait donc conduire à une estimation erronée de la teneur réelle en métaux.
L'échantillon transmis au laboratoire est ainsi préparé selon un protocole adapté à sa nature afin d'obtenir une prise d'essai représentative.
Cette étape est essentielle : une analyse très précise sur un échantillon non représentatif ne permettrait pas d'obtenir une estimation fiable du contenu métallique du lot.
Étape 2 : Quantifier les métaux valorisables
FILAB réalise ensuite une analyse élémentaire quantitative de la black mass. L'analyse permet notamment de déterminer les concentrations en :
- lithium (Li) ;
- nickel (Ni) ;
- cobalt (Co) ;
- manganèse (Mn) ;
- cuivre (Cu) ;
- aluminium (Al) ;
- fer (Fe).
Selon les éléments recherchés et les niveaux de concentration attendus, des techniques telles que l'ICP-OES, l'ICP-MS ou la fluorescence X (XRF) sont mises en œuvre. Les résultats obtenus sont ensuite comparés aux données communiquées par le fournisseur.
Des résultats qui modifient l'évaluation du lot
Les analyses réalisées par FILAB mettent en évidence une composition légèrement différente de celle annoncée.
| Élément | Valeur annoncée | Résultat analytique |
|---|---|---|
| Nickel | 15 % | 13,2 % |
| Cobalt | 6 % | 5,1 % |
| Manganèse | 8 % | 7,6 % |
| Lithium | 4 % | 3,7 % |
| Cuivre | Non communiqué | 2,4 % |
| Aluminium | Non communiqué | 1,8 % |
| Fer | Non communiqué | 1,1 % |
Les résultats montrent que les concentrations en nickel et cobalt sont inférieures aux valeurs annoncées.
Mais surtout, l'analyse met en évidence la présence de cuivre et d'aluminium, qui n'avaient pas été intégrés dans les données initiales du fournisseur.
Ces éléments ne constituent pas nécessairement des contaminants rédhibitoires, mais ils doivent être pris en compte dans l'évaluation globale de la matière.
Conclusion de l'étude
Dans cette étude de cas, l’analyse élémentaire a permis de dépasser les données communiquées par le fournisseur et de déterminer précisément les teneurs en lithium, nickel, cobalt et manganèse, tout en identifiant la présence d’autres éléments susceptibles d’influencer la valorisation de la matière.
Ces résultats permettent au client d’estimer le contenu métallique réel de son lot, de mieux anticiper les quantités potentiellement récupérables et de disposer de données objectives pour évaluer le prix d’achat de la black mass.
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Une analyse indépendante permet de comparer les teneurs réelles de l’échantillon aux données annoncées par le fournisseur et de rechercher des éléments non renseignés. Dans l’étude FILAB, les teneurs en nickel et en cobalt étaient inférieures aux valeurs communiquées. Le cuivre, l’aluminium et le fer ont également été intégrés à l’évaluation analytique de la matière.
Une black mass peut contenir des particules de tailles, de natures et de compositions différentes. La préparation et l’homogénéisation de l’échantillon conditionnent donc la pertinence de la prise d’essai. Une mesure précise sur une fraction mal représentative ne suffit pas à estimer correctement le contenu métallique de l’ensemble du lot.
Les analyses ont porté notamment sur le lithium, le nickel, le cobalt, le manganèse, le cuivre, l’aluminium et le fer. L’article présente une stratégie associant, selon les éléments et les concentrations, ICP-OES, ICP-MS ou fluorescence X. Le choix des méthodes dépend de la matrice et des niveaux de concentration à mesurer. Découvrir l’analyse de black mass.
Pour l’échantillon étudié, FILAB a mesuré 13,2 % de nickel contre 15 % annoncés et 5,1 % de cobalt contre 6 %. Les résultats atteignaient également 7,6 % de manganèse et 3,7 % de lithium. Ces valeurs illustrent ce cas précis et doivent être interprétées avec les conditions de prélèvement et d’analyse du lot.
Ces éléments complètent le profil métallique et peuvent influencer les opérations de valorisation ou de purification envisagées. Dans le cas présenté, les teneurs mesurées étaient de 2,4 % de cuivre, 1,8 % d’aluminium et 1,1 % de fer. Leur présence doit être prise en compte selon le procédé, sans être considérée systématiquement comme rédhibitoire.
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