Grafit

Grafit är viktigt för den gröna omställningen eftersom det är det viktigaste anodmaterialet i litiumjonbatterier (LIB) och en lovande anod för andra batteritekniker av nästa generation. CAMM-CRM:s grafitforskning driver innovation i hela värdekedjan – från prospektering till återvinning – och stöder en hållbar och säker europeisk försörjning.

Sammanfattning

Under ledning av Mehdi Parian, docent i mineralbearbetning, fokuserar forskningsområdet Grafit (RP1) på att bygga upp en hållbar värdekedja för grafit i Sverige och Europa. Forskningen integrerar geologi, mineralbearbetning, metallurgi och miljövetenskap för att främja både vetenskaplig förståelse och industriell praxis.

Norra Sverige håller på att utvecklas till ett strategiskt centrum för grafit, med stora projekt som Talgas Nunasvaara-fyndighet, Leading Edge Materials Woxna-projekt, Georealitys Sarvisto-projekt och ny raffinaderikapacitet i Luleå. Inom denna dynamiska kontext skapar CAMM-CRM:s grafitforskning starka synergier med pågående LTU-initiativ, inklusive SAE Battery Research School, och kommer att arbeta aktivt för att bidra till etableringen av ett svenskt kompetenscentrum för grafit.

Mål

• Minska Europas beroende av importerad grafit genom att stödja en hållbar inhemsk värdekedja.
• Främja vetenskaplig och teknisk förståelse för grafitfyndigheter.
• Utveckla hållbara och effektiva arbetsflöden för bearbetning och återvinning av grafit.
• Minska miljöeffekterna av grafitbrytning, inklusive surt gruvavfall (AMD).
• Integrera forskning inom nationella och internationella initiativ.

Forskningsfokus och viktiga arbetsområden

• Prospektering och geologisk förståelse
  Geologisk forskning undersöker de strukturella, stratigrafiska och metamorfa faktorer som påverkar grafitkvaliteten för att vägleda en mer effektiv prospektering. Genom att integrera geofysiska och geologiska data strävar teamet efter att förbättra precisionen i målsökningen och minska prospekteringsrisken, med hjälp av grafitens distinkta elektriska ledningsförmåga. Avancerade karakteriserings- och analysmetoder, inklusive Ramanspektroskopi, EPMA, SEM och XRD, används för att bedöma kristallinitet, mineralassociationer och texturer.
  
• Mineralbearbetning och anrikning
  Många svenska grafitfyndigheter är av låg kvalitet eller komplex natur, vilket kräver innovativa anrikningstekniker. Forskningen fokuserar på finfördelning, tidig sulfidavskiljning, flotation och rening med hjälp av syralakning och värmebehandling för att uppgradera lågkvalitativa, skifferbaserade fyndigheter till batterikvalitetsmaterial. Dessa studier omfattar utveckling av geometallurgiska kriterier för utvärdering av fyndigheter och möjligheter till återvinning av biprodukter, vilket ger industrin robusta verktyg för att bedöma grafitresurser. Målet är att skapa effektiva, miljömässigt ansvarsfulla processer för inhemsk grafitproduktion.
  
• Återvinning och cirkularitet
  Denna forskningspelare främjar cirkulära strategier för återvinning av grafit från uttjänta batterier, vilket åtgärdar den nuvarande bristen på återvinningskapacitet i Europa. Arbetet fokuserar på att utveckla hållbara renings- och regenereringsprocesser – inklusive kemiska, termiska och katalytiska metoder – för att återvinna förbrukad grafit för återanvändning. Forskarna undersöker också fysiska separeringstekniker såsom siktning, densitetsseparation, magnetisk separation och virvelströmsseparation samt mikro- och nanobubbel flotation för att återvinna grafit från svart massa som produceras vid batterikrossning. Dessa insatser syftar till att minska importberoendet, förbättra resurscirkulariteten och minska batteriproduktionens miljöpåverkan.
  
• Miljöledning
  Forskningen behandlar miljörisker, särskilt surt gruvdräneringsvatten (AMD) från sulfidhaltiga grafitmalmer. Studierna utvärderar torrstaplade gruvavfall och innovativa vattenreningslösningar, såsom algebaserad metallabsorption, med återvinning av biomassa som en potentiell sekundär källa till kritiska råvaror. Geofysisk övervakning används för att kartlägga den rumsliga och tidsmässiga utvecklingen av föroreningar i underjorden och för att vägleda saneringen.
  
• Integration och samarbete
  Denna forskningspelare samarbetar nära med nationella och internationella program för att stärka Sveriges ekosystem för grafitforskning. Genom att koppla samman vetenskaplig innovation med industriell implementering strävar CAMM-CRM efter att positionera LTU och dess partners som ledande inom forskning om kritiska råvaror för energiomställningen. Dessa samarbeten kommer också att stödja skapandet av en omfattande forskningsplattform för grafit som spänner från prospektering till återvinning.

Pågående projekt

• Geologiska grunder för grafit i Sveriges fossilfria energiomställning (GEOGRAPHITE)
• Strategier för separation och rening av grafitmalm
• Rening och beredning av primär och sekundär grafit för batteritillämpningar
• Nordisk algforskning för passiv avloppsrening inom gruvindustrin (NARMIN-II)