Évaluation du recyclage de la soude caustique dans un procédé de purification chimique d'un concentré de graphite naturel
Notice bibliographique
Résumé
RÉSUMÉ: « RÉSUMÉ : Le graphite est un minéral faisant partie de la liste des minéraux critiques et stratégiques du Canada en raison de sa demande croissante liée à son utilisation comme matériel d’anode dans les batteries lithium-ion pour les véhicules électriques. Toutefois, pour cette application spécifique liée au stockage de l’énergie, le graphite doit être de très haute pureté et les procédés de purification actuellement utilisés à l’échelle industrielle pour le graphite naturel utilisent principalement une combinaison d’acides pour solubiliser les impuretés présentes. L’acide hydrofluorique (HF) est utilisé en raison de son efficacité pour l’enlèvement des silicates mais présente des risques importants pour la santé, la sécurité et l’environnement. Des procédés de purification alternatifs sont donc étudiés, dont la purification par fusion alcaline, qui utilise la soude caustique (NaOH) pour convertir les silicates en espèces solubles avant une lixiviation acide. La fusion caustique nécessite un excès important de NaOH pour atteindre un enlèvement suffisant des impuretés et le recyclage de ce réactif, peu abordé dans la littérature, est donc d’intérêt. Ce mémoire de maîtrise vise à explorer les bénéfices et les conséquences potentielles du recyclage du NaOH dans un procédé de purification du graphite par fusion alcaline suivie d’une lixiviation acide. Une revue de littérature a permis d’identifier une séquence et des paramètres d’opération pour des essais de purification effectués en laboratoire sur un concentré de graphite. Cette revue de littérature a également permis de recueillir de l’information sur les procédés qui utilisent et recyclent le NaOH afin d’établir un parallèle avec ce qui pourrait être applicable au procédé de purification du graphite. Ainsi, il a été possible de procéder à des essais de purification du graphite et de reconditionnement d’une solution caustique. La simulation par bilans de masses a permis d’évaluer l’impact économique potentiel que le recyclage du NaOH pourrait avoir sur le procédé de purification du graphite ainsi que d’estimer le taux d’accumulation potentiel d’impuretés dans le procédé en fonction des paramètres opératoires.» ABSTRACT: « ABSTRACT : Graphite is on Canada’s critical minerals list with the growing demand for this mineral driven by its use as an anode material in lithium-ion batteries for electric vehicles. However, this specific application for energy storage requires high purity graphite and the purification processes currently used for natural graphite at the industrial scale are mainly based on the combination of acids to dissolve impurities. Hydrofluoric acid (HF) is used due to its efficiency in removing silicates but presents risks for health, safety and the environment. Alternative purification processes are thus studied, one of them being alkaline fusion which uses sodium hydroxide (NaOH) to convert silicate minerals into soluble species prior to an acid leaching step. Caustic fusion requires NaOH to be added in large excess to achieve sufficient removal of targeted impurities. The recycling of this reagent for this process is seldom discussed in the literature and is thus of interest. This thesis aims to investigate the benefits and potential consequences of recycling NaOH in a graphite purification process based on alkaline fusion followed by an acid leaching. A literature review led to the identification of operating conditions for laboratory scale purification tests of a graphite concentrate. Information on processes that use and recycle NaOH were also collected during this literature review better defining what could be applicable to the graphite purification process. Tests were done conducted for the purification of graphite and for the regeneration of caustic solutions. Simulation by mass balance was used to evaluate the potential economic impact of the recycling of NaOH on the graphite purification process and to estimate the potential accumulation level of impurities in the process based on the operating conditions. Graphite purities greater than 99.95%, the typical purity required for Li-ion batteries applications, were achieved during several of the purification tests. Impurity removal efficiencies through alkaline fusion – acid leaching (HCl) were 95% to 99.5% for Si, > 98.8% for Al, > 99.8% for Fe and 97% to 99.5% for Ca. Silicon was the main impurity remaining after purification (> 68% SiO2 in ashes after calcination). Analysis of the alkaline solutions and of the intermediate and final graphite confirmed that Si and Al were removed primarily during the alkaline step, while Fe and Ca were removed during the following acid leaching.»
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».