Carbonatation minérale des résidus miniers

Le projet vise à améliorer le procédé de carbonatation minérale qui prend place naturellement et spontanément dans les parcs à résidus miniers riches en Mg et Ca. Nous avons étudié des résidus miniers provenant de différents types de gîtes minéraux pour obtenir une gamme de composition chimique et minérale représentative du contexte québécois.

Les objectifs spécifiques sont :

1. optimiser en laboratoire le taux de capture du CO2 pour différents résidus miniers en variant la concentration de CO2, la température et l'humidité relative, le pH et la saturation en eau des milieux poreux ainsi que leurs caractéristiques physiques (granulométrie, surface spécifique, porosité, perméabilité);
2. étudier l'effet de l'ajout de sels organiques neutres sur les taux de réactivité des résidus miniers et sur la précipitation des carbonates;
3. mesurer la progression de la réaction de carbonatation des minéraux magnésiens dans des parcelles expérimentales extérieures en utilisant les conditions physico-chimiques optimisées par les mesures en laboratoire;
4. utiliser un modèle numérique de l'écoulement multi-phase eau-air avec réactions cinétiques pour reproduire les réactions observées en laboratoire et dans les parcelles expérimentales.

Le projet a permis de mesurer des conditions optimales qui favorisent la capture du CO2 par des résidus miniers provenant de quatre mines ou projets miniers au Québec. Les résultats montrent l'influence de la saturation transitoire en eau du résidu miniers est un paramètre fondamental qui contrôle tant la mise en solution du magnésium que le transport en solution du CO2 aqueux au site de précipitation où le CO2 est séquestré dans un minéral stable dans les conditions ambiantes. L'état d'oxydation du milieu est critique pour éviter la formation d'oxydes de fer qui recouvrent les sites de réaction de carbonatation minérale. L'ajout de sels organiques permet d'accroître la solubilité du magnésium et ainsi augmenter le taux de capture du CO2.

Un modèle conceptuel de l'écoulement multi-phase a été conçu et calé sur les propriétés physiques des résidus miniers des parcelles expérimentales. Les essais de modélisation numérique sont toujours en cours.

Chercheur principal : Georges Beaudoin, Université Laval

Titre original : Carbonatation minérale des résidus miniers

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