Evaluation des géocomposites multifonctions dans le ... - LTHE

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Evaluation des géocomposites multifonctions dans le ... - LTHE

Journée des thèses 2012

Sébastien Bourgés-Gastaud

Nathalie Touze-Foltz

Yves-Henri Faure

Evaluation de géocomposites multifonctions

pour le drainage des résidus miniers

DRAINTUBE :

• Gaz

• Eau

• Lixiviats

• Résidus miniers

1


Déchets miniers Draintube Perspectives

Présentation

Schéma des flux de matériaux dans une mine

D'après van Zyl et al., 2002 ; EU, 2009 ; INAP, 2011

Quelques chiffres :

1 g d’or = 1 t de déchets 1 baril de pétrole = 16 barils de déchets


Déchets miniers Draintube Perspectives

S B

Diversité

D 50

% solide

Sable Bitumineux (MFT) 5 µm 15 τ cisaillement = 4 kPa, Fourie, 2009

Aluminium 5-15 µm 20-25 pH ≈ 9-12.6, Snars and Gilkes, 2009

Bauxite

Métaux de base 40-100 µm 50-70 Acidogène, As, CN - , Cravotta, 2008

Porphyre

Enjeux du stockage des déchets

• Stabilité physique (i.e. rupture de digue)

• Réhabilitation (i.e. portance suffisante)

• Préserver l’environnement: Arsenic, Cyanure, DMA…

Coupe schématique d'un parc à résidus


Déchets miniers Draintube Perspectives

S B

Diversité

D 50

% solide

Sable Bitumineux (MFT) 5 µm 15 τ cisaillement = 4 kPa, Fourie, 2009

Aluminium 5-15 µm 20-25 pH ≈ 9-12.6, Snars and Gilkes, 2009

Bauxite

Métaux de base 40-100 µm 50-70 Acidogène, As, CN - , Cravotta, 2008

Porphyre

Enjeux du stockage des déchets

• Stabilité physique (i.e. rupture de digue)

• Réhabilitation (i.e. portance suffisante)

• Préserver l’environnement : Arsenic, Cyanure, DMA…

Coupe schématique d'un parc à résidus

Gestion des fluides


Déchets miniers Draintube Perspectives

Géocomposite de drainage

Draintube

1. Filtration 2. Drainage

Installations envisagées :

Comment faire converger les géocomposites vers les DM


Déchets miniers Draintube Perspectives

Deux axes de recherche

1. Filtration et drainage : Approche classique des géocomposites

Colmatage : Filtration long terme d'un minerai cuprifère

Transmissivité : Impact des très fortes contraintes (+ 2 MPa)

Bourgés-Gastaud et al., 2012


Déchets miniers Draintube Perspectives

Deux axes de recherche

1. Filtration et drainage : Approche classique des géocomposites

Colmatage :

Projet :

Test de filtration de boue minière

Et si le facteur limitant était la conductivité intrinsèque des déchets miniers


Déchets miniers Draintube Perspectives

Deux axes de recherche

2. Electrocinétique: Approche novatrice pour le drainage de matériaux imperméables

Q

h

Darcy (1856) Casagrande (1949)

H

k . A.

h L

Δ H = 500 m/m

A débit égal (London clay)

Jones et al., 2008

Q

e

V

k . A.

e L

Δ V = 100 V/m

Beddiar et al., 2005 ; Chien et Ou, 2011


Déchets miniers Draintube Perspectives

Deux axes de recherche

2. Electrocinétique: Approche novatrice de drainage de matériaux imperméables

Q

h

Darcy (1856) Casagrande (1949)

H

k . A.

h L

Δ H = 500 m/m

A débit égal (London clay)

Jones et al., 2008

V

k . A.

e L

Electro-osmose :

Transfert d'eau dans une matrice argileuse soumise à un champ électrique

Q

e

Δ V = 100 V/m

Assèchement et cimentation à l'anode

Stabilisation de pente; Fourie et Jones, 2010

Beddiar et al., 2005 ; Chien et Ou, 2011


Déchets miniers Draintube Perspectives

Application

Electro-floculation :

Collaboration ENS Cachan, Rym Akkouche, M2

Influence du flux électronique sur la stabilité des colloïdes :

• pH

• Concentration solide

• Nature des argiles

• Salinité


Déchets miniers Draintube Perspectives

Développement Draintube conducteur

Ajout de la fonction conduction :

• Charge de surface

• Filet métallique conducteur

• Plastique dopé

Grandeurs physiques à contrôler :

• Conductivité intrinsèque

• Impédance de surface

• Pérennité de la conduction : corrosion

• Conservation des fonctions de base (hydraulique et Of)

Stabilisation de pente; Fourie et Jones, 2010

(Fourie et Jones, 2010)


Conclusion

I. Filtration et drainage des déchets miniers :

Approche expérimentale

•transmissivité

•filtration long terme

•test de filtration de boue

II. Développement d'un Draintube conducteur :

Cahier des charges

• Conductivité intrinsèque

• Densité de courant surfacique

• Pérennité

• Conservation des fonctions de base (hydraulique et Of)

III. Définition des modalités de l'utilisation :

Test in situ


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