NICKEL
UTILISATION DU NICKEL
Les différentes propriétés physiques et chimiques du nickel font de ce métal un allié précieux dans la fabrication de milliers de produits et une vaste gamme d’application. Le nickel apporte une protection accrue contre la corrosion et une plus grande résistance aux températures élevées et extrêmement basses. Il donne aux aciers une plus grande capacité à être mis en forme et à s’étirer sans rompre (ductilité). Il présente également des propriétés magnétiques à température ambiante et peut servir de catalyseur dans certains procédés. Le nickel permet aussi d’augmenter la capacité d’emmagasiner l’énergie électrique dans les piles rechargeables, ce qui représente un marché en croissance important pour le nickel.
L'utilisation du nickel augmente avec le niveau de développement économique d'un pays. La demande mondiale a augmenté depuis le début des années 2000 à un taux annuel moyen de 4 à 5 %. Étant donné que les véhicules électriques jouant un rôle de plus en plus important en matière de transport à l'échelle mondiale, la demande en nickel associée à ce secteur devrait contribuer à accroître la demande globale ne nickel en s'ajoutant à la demande des marchés de l'acier inoxydable et des alliages à haute performance.
STOCKAGE DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
Le nickel est depuis longtemps utilisé dans plusieurs types de les batteries rechargeables. Récemment, l’utilisation accrue du nickel dans les batteries lithium-ion a permis de donner à ces batteries une densité d'énergie plus élevée et une plus grande capacité de stockage à moindre coût.
Ainsi, la teneur des cathodes des batteries de nouvelle génération pour les véhicules électriques est passé de 30% à 80% afin d'accroître la densité énergétiques.
Les coûts compétitifs de stockage de l’énergie renouvelable provenant de l'éolien et du solaire dans des batteries au nickel favorise l’adoption de ces sources d'énergie intermittentes en remplacement des combustibles fossiles.
L’Acier inoxydable et les alliages haute performance
Les aciers qui contiennent du nickel, et plus particulièrement l’acier inoxydable, se retrouvent dans les objets que nous utilisons au quotidien, ainsi que dans des applications spécialisées qui requièrent l'usage de matériaux avec performances élevées. Soulignons également que le nickel peut être aisément recyclé. Ainsi une partie de l’acier inoxydable produit chaque année provient de la récupération de ce métal.
L’acier inoxydable est produit sous forme de plaques, de barres, de tôles ou encore en tubes et en fils. La teneur en nickel varie selon les nuances (type) d’acier inoxydable et les propriétés que l’on veut lui conférer. Les aciers inoxydables les plus couramment utilisés contiennent de 8 et 13 % de nickel (nuances 304 et 316).
En plus de l’acier inoxydable, le nickel est employé dans d’autres alliages où il est associé à d’autres métaux tels que le chrome, le cuivre, le molybdène (résistance accrue aux acides), le cobalt (résistance à déformation) ou encore le titane (métal mémoire).
Dans les alliages de type cupro-nickel, le nickel est associé au cuivre pour accroître la résistance de l’alliage à la corrosion et une plus faible tendance à être colonisés par la faune marine.
La proportion de nickel peut atteindre 10 à 30 % de l’alliage qui est utilisé pour la construction navale (hélice, coques…) et la construction des structures exposées à l’eau de mer (conduite d’eau salée, usine de désalinisation, plateforme en mer, pisciculture…).
Finalement le nickel est parfois employé sous une forme pure (99 %) dans des équipements destinés à l’industrie chimique, car il présente une excellente résistance aux environnements corrosifs et certains liquides ou produits comme le chlore sec, la fluorine ou le chlorure d’hydrogène.
Préparation des aliments
et électroménagers
Les équipements utilisés pour la préparation industrielle des aliments (cuisson, pasteurisation…) et à domicile (batterie de cuisine, évier…) sont largement composés d’acier inoxydable, car ils doivent résister à la chaleur, la corrosion et être facilement lavables.
Équipements médicaux
et chirurgicaux
Industries lourde, chimique
et pharmaceutique
Approvisionnement en eau
et traitement de l’eau
Construction
et architecture
Production
de l’énergie
Moyens de transport
En raison de sa résistance aux grandes températures, à l’oxydation et la corrosion et la faible expansion et déformation qu’ils connaissent dans le temps, les aciers et alliages contenant du nickel sont largement utilisés dans la fabrication des véhicules à commencer par les voitures (valves d’échappement, thermostats, boîte de vitesse…).
Au niveau des trains et des rames de métro et de tramway, les aciers avec du nickel sont utilisés pour renforcer les structures et leur durabilité. En d’offrir plus de résistance en cas d’incendie, ils sont à même de mieux absorber l’énergie en cas d’impact.
L’emploi d’alliage à base de nickel est également privilégié dans la construction navale et la construction des installations en mer (ex. éolienne, plateforme pétrolière) qui doivent résister aux conditions marines.
Dans l’aérospatial, les alliages à base de nickel sont mis à contribution au niveau des essieux et des turbines. L’amélioration du rendement qu’il procure aux moteurs en fonctionnant à des températures plus élevées permet de réaliser des économies de carburant. Il est également indispensable dans la fabrication des moules utilisés pour la fabrication de pièces légères comme celles en fibres de carbone qui permettent d’alléger les avions.
PLACAGE
Le nickel est utilisé sous forme de placage pour fournir une couche de protection, faciliter la bonne adhésion des soudures ou blinder les matériaux contre les interférences électromagnétiques. On connaît le placage qui est fait sur les pièces de monnaie, mais le nickel est aussi largement employé dans les composantes électroniques comme les disques durs informatiques, les microprocesseurs et circuits intégrés et dans l’aéronautique et l’automobile.
Extraction du nickel
Actuellement, une vingtaine de pays compte des mines de nickel. Plus de 2 millions de tonnes de nickel sont extraites chaque année dans le monde, dont 158 000 tonnes au Canada en 2020 (RNCan). On s’attend à ce que cette production mondiale atteigne plus 4 millions de tonnes en 2030 (Roskill, Red Door Research).
À l’état naturel, on le retrouve le nickel sous forme d’oxydes, de sulfures (notamment la pentlandite) ou de silicates. Ce métal est commun dans la croûte terrestre et se retrouve en plus grande concentration dans le noyau terrestre.
Historiquement, le nickel a surtout été produit à partir de gisements de sulfures de nickel. Le concentré produit à partir de sulfures est obtenu le plus couramment par flottation et séparation magnétique, comme ce qui est prévu pour le projet Dumont.
Traitement du nickel
Le concentré provenant des gisements du sulfure de nickel est généralement acheminé vers des fonderies et affineries afin de produire du nickel pur qui pourra ensuite être utilisé dans une large gamme de produits (acier, placage, batterie...). L’envoi du concentré vers les fonderies est aussi privilégié, car d’autres métaux sont souvent associés au nickel et leur récupération passe par ce processus de fonderie et d’affinage.
Depuis les années 90, les gisements de latérites ont commencé à devenir la principale source de nickel pour la production d’acier inoxydable. Exploités à ciel ouvert, ces gisements sont constitués de roches altérées qui ont subi un lessivage intense en surface sous l’effet de climats humides et chauds (ex. tropical). Le concentré provenant de nombreux gisements de latérites est transformé en ferronickel qui entre ensuite directement dans la production d’acier inoxydable. Lorsque le concentré est transformé en ferronickel, les sous-produits qu'il contient ne sont pas récupérés.
Marchés pour le projet Dumont
Étant donné que près de 95 % de la valeur du minerai de Dumont provient du nickel, la traitement en fonderie et affinage pour produire du nickel pur ou par grillage à moindre coût pour produire du ferronickel constituent deux options viables pour le traitement en aval et la commercialisation du concentré de sulfure de nickel de Dumont.
Une troisième option de traitement en aval est actuellement à l'étude pour le concentré de Dumont. Il s'agirait de traiter le concentré par lixiviation pour produire des sulfates de nickel pouvant entrer dans la chaine de fabrication des batteries.