Développement d’un procédé de granulation sous atmosphère de dioxyde de carbone pour la valorisation des résidus miniers d’apatite de Sept-Îles au Québec.

L’exigence croissante d’intégrer les principes de développement durable à tous les domaines incite entre autres les compagnies minières à intégrer de meilleures méthodes d’exploitation et de gestion des matières premières minérales. Le projet de cette thèse de doctorat présente une façon de recycler les résidus de flottation d’apatite du projet minier Arnaud, grâce à une méthode de carbo-granulation, pour ainsi diminuer le volume de déchets habituellement stocké de façon permanente dans des parcs à résidus, ainsi que leurs interactions avec l’environnement. Le dispositif expérimental et la méthodologie de granulation sont présentés dans un premier temps. La méthode de préparation des résidus, les paramètres mécaniques liés au tambour de granulation et la durée de granulation optimale sont déterminés. Des granulats de diamètre compris entre 2,5 et 40 mm sont obtenus pendant des expériences durant 15 à 45 min avec une vitesse de rotation du tambour de granulation fixée à 25 rpm. Des plans d’expérience en surface de réponse du type Box-Behnken ont été utilisés pour déterminer le meilleur compromis entre des taux massiques d’humidité compris entre 13 et 15% et une concentration massique de liant (ciment Portland) comprise entre 6 et 10%, et ainsi aboutir à des granulats ayant des résistances à la compression moyennes comprises entre 2 et 3,7 MPa. Dans un second temps, l’influence de la pression partielle et de la durée d’injection de CO₂ pendant le procédé de granulation est étudiée. La quantité de carbone inorganique fixée et la résistance à la compression des granulats formés permettent de mettre en avant les paramètres critiques pour la combinaison du processus de granulation et de carbonatation. Le taux de capture de CO₂ est contrôlé par la quantité de ciment utilisée, limité à 3%, avec une pression optimale de 8 PSI et une durée de carbonatation la plus longue possible, fixée dans nos expériences à 45 minutes. En parallèle, sont mises en relief les considération