Application du réacteur plasma à lit fluidisé pour le traitement de la pegmatite riche en lithium

 

Chercheur responsable

Gervais Soucy, Université de Sherbrooke

 

Domaine : ressources naturelles

Programme projet de recherche orientée en partenariat : développement durable du secteur minier (2e concours)

Concours 2014-2015

Durée du projet : 3 ans

Budget total accordé au projet : 299 791 $

Partenaire financier

  • Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles

Partenaire du projet 

  • Québec Lithium Inc.

Équipe de recherche

  • Martin Desilets, Université de Sherbrooke
  • Gervais Soucy, Université de Sherbrooke
  • Jocelyn Veilleux, Université de Sherbrooke

Le lithium se trouve sous forme de spodumène (LiAlSi2O6) contenant jusqu'à 8% d'oxyde de lithium (Li2O). Le produit principal du traitement du spodumène est l'hydroxyde de lithium (LiOH) qui est très utilisé pour les piles lithium-ion dans les véhicules électriques. Afin de produire le LiOH, la structure cristalline du spodumène doit être convertie de la phase alpha à bêta en le passant dans un four rotatif chauffé à environ 1050°C par un brûleur à gaz, une étape appelée décrépitation. Cependant, la faible efficacité énergétique du procédé (40%), la faible efficacité de conversion et, autre aspect non négligeable, la production de gaz polluants (CO2 et NOx), font de la décrépitation une étape limitante dans le traitement de ce minerai. Ce projet a pour objectif général d'accroître l'efficacité du traitement de conversion du spodumène (sa décrépitation) en utilisant un réacteur plasma à lit fluidisé (RPLF). L'oxygène (plasma oxydant) ou un mélange d'argon-hydrogène (plasma réducteur) seront utilisés pour générer le plasma à l'intérieur du RPLF. Par la suite, les processus de cuisson avec de l'acide sulfurique et de lixiviation des échantillons produits par plasma dans un autoclave à haute pression seront également effectués afin d'évaluer l'efficacité de conversion. De plus, les techniques de caractérisation des matériaux, de diagnostics optiques du plasma et un modèle mathématique du réacteur à plasma thermique seront développés. Etant donné que le transfert de chaleur et de masse sont beaucoup plus rapides dans le RPLF (versus un four rotatif), il est prévu d'obtenir une plus grande efficacité énergétique, moins de combustible consommé, moins de production de gaz polluants (CO2, NOx), moins de production de fines particules, moins de phases vitreuses (affectant l'efficacité du procédé subséquent de purification et la production de déchets en solution), un taux de production plus élevé sous atmosphère et température contrôlés pour améliorer la conversion des concentrés de spodumène. La compréhension de l'interaction thermochimique entre les particules solides et le plasma hautement réactif est un problème réel. Toute percée aidant à sa compréhension sera une contribution importante. Ce projet servira de base pour établir un nouveau centre d'excellence dans ce secteur en formant des PHQs nécessaires pour soutenir l'industrie du lithium au Québec. Par ailleurs, la diminution de la consommation de carburant et la diminution des rejets de gaz nocifs auront un impact positif sur l'environnement. Nemaska Lithium inc. qui développe actuellement son projet d'extraction de lithium dans la province de Québec est le partenaire industriel de ce projet. Il participera activement au projet en fournissant les informations relatives à l'usine, en particulier à propos des étapes de traitement du minerai avant et après le processus de conversion ainsi que les données sur la variabilité de la composition chimique des concentrés de spodumène.

Appel de propositions

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