Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

La filtration sous haute pression des résidus miniers en suspension s’avère être une technique hautement efficace pour augmenter la siccité de ces résidus jusqu’à de très hautes fractions solides. Cette augmentation de siccité offre une opportunité aux industries de diminuer significativement la quantité de résidus devant être disposés. Dans cette optique, le présent travail est une étude expérimentale de la filtration sous haute pression de divers résidus miniers pour l’obtention de haute fraction solide. Le comportement rhéologique de la boue rouge pendant la filtration est aussi étudié. Les propriétés, telles que la limite d’élasticité en compression, la résistance spécifique massique et le taux de déposition des particules solides sous forme de gâteau, sont étudiées. En utilisant différentes procédures expérimentales, il a été démontré que la limite d’élasticité en compression de la boue rouge augmente exponentiellement et son comportement devient semblable à celui d’un solide au-delà d’une fraction solide massique d’environ 70%. La résistance spécifique massique du gâteau augmente linéairement selon sa fraction massique et le taux de déposition des particules solides atteint un plateau lorsque la pression de filtration dépasse 6000 kPa. Différents montages expérimentaux ont été fabriqués afin d’étudier la filtration sous haute pression des résidus miniers. Il est démontré qu’une filtration radiale au travers une enveloppe filtrante composée d’un empilement de disques métalliques compressés permet d’atteindre de hautes fractions solides puisque l’enveloppe peut résister à de très hautes pressions tout en assurant une bonne séparation solide-liquide. Différents paramètres sont étudiés, tels que la rugosité de surface, la mouillabilité du medium, l’épaisseur filtrante, la densité de plaques et la force de compression appliquée sur celles-ci. La rugosité de surface s’avère être la propriété qui influence le plus la perméabilité du filtre. L’acier inoxydable pulvérisé au jet de billes de verre et un acier recouvert de peinture cuite sont les principaux choix de médium filtrant pour la filtration des résidus miniers étudiés. Des modèles de filtration axiale et radiale de boue compressible et non-compressible sont présentés tout au long du présent travail. Ces modèles permettent d’étudier de la filtration des résidus de la production d’alumine, du bore, du fer, et de la digestion du charbon. Des procédures expérimentales de filtration sur presse hydraulique et avec pompe à déplacement positif permettent de filtrer sous haute pression ces divers résidus. Tous les résidus démontrent une bonne capacité de séparation solide-liquide à l’aide des méthodes employés, à l’exception du résidu de la production du bore. Dans le cas du bore, la taille des particules et la viscosité de la suspension offre une trop grande résistance pour obtenir une haute fraction solide.