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Solubilité de différents minéraux aluminosilicatés en vue de leur contribution à la géopolymérisation dans les remblais miniers en pâte

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Ouffa, Noureddine (2019). Solubilité de différents minéraux aluminosilicatés en vue de leur contribution à la géopolymérisation dans les remblais miniers en pâte. Mémoire. Rouyn-Noranda, Univeristé du Québec en Abitibi-Témiscamingue, Institut de recherche en mines et en environnement, 160 p.

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Résumé

L’utilisation du remblai minier en pâte cimenté (RMPC) est devenue une pratique quasiment incontournable dans les mines souterraines, en raison de ses nombreux avantages, notamment, sur les plans de la productivité minière, de la sécurité des travailleurs et de la réduction de l’empreinte écologique au niveau du site minier. Cependant, l’augmentation constante des coûts des ciments et des ajouts minéraux (ex. du laitier de haut fourneau ou slag) rend ce type de matériaux de plus en plus dispendieux. Dans la plupart des cas, le coût du liant (ciments et ajouts minéraux) atteint plus de 75% des coûts d’opération de remblayage. Pour faire face à ce problème de coûts tout en maintenant les performances des RMPC, la recherche s’est avérée pertinente afin de trouver des liants alternatifs conférant aux remblais miniers des propriétés géotechniques acceptables avec des coûts moins élevés. La géopolymérisation des résidus miniers, en tant que matériaux riches en alumine et en silice, est une technique prometteuse. Les géopolymères s’obtiennent par copolymérisation d’éléments individuels aluminosilicates provenant généralement de la dissolution alcaline de phases riches en silice et alumine. Par conséquent, les résidus miniers abitibiens, généralement riches en minéraux aluminosilicatés, pourraient constituer une matière première potentielle pour la géopolymérisation et donc pour la fabrication de remblais miniers en pâte géopolymère (RMPG). Il est anticipé que ce nouveau type de remblai serait moins coûteux que le RMPC et pourrait développer de très bonnes stabilités mécanique et chimique et une meilleure fixation des métaux toxiques. Ce projet a pour objectif principal d’évaluer le potentiel de la géopolymérisation des résidus miniers (avec ou sans additifs) pour la fabrication de remblais miniers en pâte. Plus spécifiquement, le projet vise à : (i) Réaliser des tests de dissolution alcaline de différents minéraux aluminosilicatés, fréquents dans les résidus miniers abitibiens, afin de sélectionner les minéraux les plus favorables à la géopolymérisation et à trouver les facteurs qui contrôlent la dissolution de ces minéraux, (ii) évaluer l’effet d’enrichissement des résidus miniers par ces phases minérales sélectionnées (ou par d’autres matériaux aluminosilicates, le cas échéant) sur la résistance mécanique des remblais géopolymères, (iii) sélectionner une recette optimale de remblai géopolymère et faire une comparaison économique sommaire avec la recette de remblai de référence (à base de liant composé 20%GU/80%SLAG). Les résultats des tests de dissolution alcaline des minéraux purs ainsi que des essais de géosynthèse (par activation alcaline) de remblai à base de résidus bruts ont montré que le potentiel de géopolymérisation dans les remblais miniers est appréciable; la cinétique de réaction (de géopolymérisation) est, cependant, lente. En effet, les résistances développées par les remblais géopolymères sont appréciables dans le contexte minier, mais ne sont obtenues qu’à long terme (au-delà de 28 jours). Par conséquent, pour assurer la résistance requise des remblais à court terme, plusieurs formulations de liants géopolymères ont été testées sur un remblai synthétique (dont le squelette est un sable fin considéré comme inerte au lieu des résidus réactifs). Ces liants sont obtenus par activation alcaline (par NaOH) des mélanges de GGBFS/ FA_F (laitier de haut fourneau granulé broyé/cendres volantes type F). Cette étude a permis de trouver des formulations de liants géopolymères pouvant assurer la résistance des remblais à court terme (≤28 jours). Les résultats de cette étude ne sont pas rapportés dans ce mémoire et feront l’objet d’une future publication. Enfin, sous la lumière des résultats précédents, différentes formulations de remblai minier ont été testées suivant des plans de mélanges standards (de Taguchi). Ces formulations ont été faites sur la base des résidus de la mine Goldex pour leur contenu en minéraux aluminosilicatés. L’analyse de résultats de ces plans ont permis de conclure que la géopolymérisation dans les remblais miniers est très prometteuse et que la substitution du ciment portland est ainsi possible. Le coût de nouveau remblai reste, cependant, très dépendant du prix de NaOH.

Type de document: Thèse (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Benzaazoua, Mostafa
Co-directeurs de mémoire/thèse: Belem, Tikou
Mots-clés libres: Dissolution alcaline, géopolymérisation, aluminosilicates, résidus miniers, liants alternatifs, remblai minier en pâte.
Divisions: Sciences appliquées > Maîtrise en sciences appliquées
Date de dépôt: 26 sept. 2019 11:50
Dernière modification: 26 sept. 2019 11:50
URI: http://depositum.uqat.ca/id/eprint/839

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