La présente invention concerne un procédé permettant de retirer des ions de métaux lourds d'un réseau de tectosilicates ou de phyllosilicates, notamment d'un minéral zéolitique, en particulier de clinoptilolithe, par échange ionique avec substitution par des ions calcium. La roche zéolitique est amenée en contact avec des solutions d'acide chlorhydrique contenant de l'ammonium dans une chaîne de réacteurs d'échange, puis les cations du réseau sont remplacés en grande partie par des ions ammonium et enfin les ions ammonium se trouvant dans le réseau sont échangés contre du calcium dans une solution basique d'hydroxyde de calcium. Afin de mettre en circulation l'ammonium ou l'ammoniac utilisé dans le processus, celui-ci est, à partir des solutions d'échange, lié dans de l'acide chlorhydrique sous forme d'ion ammonium par transport d'ammoniac gazeux, puis peut être ramené à la solution d'échange. Les ions du réseau qui sont échangés sont principalement précipités sous forme de phosphate, de carbonate ou d'hydroxyde.