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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 de maîtrise). Univeristé du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/839

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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 ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
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: 04 nov. 2019 16:39
URI: https://depositum.uqat.ca/id/eprint/839

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