Recyclage de réactifs en hydrométallurgie: étude du cas de la soude caustique (NaOH) dans la purification du graphite

1. Résumé du projet

Le graphite est un minéral stratégique utilisé dans les batteries lithium-ion des véhicules électriques,indispensables pour une transition vers une mobilité plus durable. Pour fabriquer des batteries performantes, le graphite doit être purifié jusqu’à une teneur supérieure à 99,95 %, une opération complexe, coûteuse et dont les impacts environnementaux ne sont pas encore totalement connus.

Ce projet de recherche appliquée adresse la problématique de l’utilisation et du recyclage de la soudecaustique (NaOH) dans la purification du graphite par traitement caustique au NaOH en fusion, un procédé proposé par Mason Graphite mais qui n’est pas encore en opération au Québec et pour lequel seuls des essais discontinus à petite échelle ont été réalisés jusqu’à présent.

Objectif

Afin d’atteindre l’objectif général de compréhension et de modélisation des procédés et d’ainsi pouvoiren minimiser les coûts et l’empreinte écologique, quatre objectifs spécifiques sont identifiés dans le projet :

1. La caractérisation de graphite et de solutions de NaOH contaminées fournies par Mason Graphite afin d’établir comment les impuretés atteignent le recyclage de la soude caustique et l’efficacité du traitement caustique.
2. La modélisation d’approches conventionnelles et novatrices de reconditionnement et de reconcentration de la soude caustique afin de maximiser son recyclage vers le traitement caustique.
3. La validation de la possibilité de recycler la soude reconditionnée vers la purification du graphite et le développement de méthodes novatrices et plus durables pour cette même purification du graphite.
4. La conception d’un simulateur en continu pour étude et optimisation du procédé de purification en milieu alcalin.

Résultats attendus et retombées escomptées

En étudiant et en modélisant les procédés de purification du graphite et de recyclage du NaOH et enles combinant dans un simulateur de procédé continu, il est attendu de produire :

• Une liste des impuretés les plus problématiques pouvant entrer dans une usine de purification de graphite;
• Une identification des étapes critiques du circuit de purification du graphite;
• Un bilan détaillé de la consommation et de la circulation de soude caustique dans un tel circuit;
• Une estimation de la masse et de la composition des rejets du circuit avec des options de disposition respectant les objectifs du développement durable;
• Une analyse technico-économique du procédé et de sa sensibilité aux caractéristiques du graphite alimenté.

Les retombées anticipées incluent, pour le Québec, le développement d’une expertise en transformation hydrométallurgique du graphite et en intégration du développement durable à l’ingénierie, un champ qui contribue à rendre l’exploitation de minéraux stratégiques plus attractive. Mason Graphite se retrouvera pour sa part avec un simulateur permettant d’optimiser son procédé, de réduire ses coûts de production et de se distinguer au niveau du développement durable, augmentant les chances de succès de son projet. Le projet compte sur Mason Graphite, et de Sefar BDH, entreprise experte dans le domaine de la filtration de pulpes caustiques, comme partenaires de milieu pratique. Le centre d’excellence sur les métaux critiques et stratégiques Éléments08 contribue aussi financièrement au projet.

2. Équipe de recherche

Équipe de recherche

3. Appel de propositions

Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 266 550 $.