Développement d'un système de mesure et d'un modèle théorique préliminaire d'estimation du coefficient de diffusion de l'oxygène dans les matériaux poreux inertes gelés

Le drainage minier acide (DMA) représente un énorme défi pour l'industrie minière dans les zones tempérées mais aussi dans les régions plus froides. Les recouvrements jouant le rôle de barrière à l'oxygène (O2) sont l'une des méthodes utilisées pour contrôler la génération du DMA. La diffusion moléculaire est le mécanisme préférentiel pour le transport de l'oxygène dans les couvertures de sol à grain fin et dans les résidus. Cependant, la diffusion de l'oxygène est souvent négligée dans l'évaluation de l'efficacité des recouvrements pendant la période de gel hivernal. Cette diffusion moléculaire de O2 dans les matériaux gelés n'est pas encore très bien comprise. L'objectif de ce projet de recherche était de développer un dispositif pour réaliser des essais de diffusion d'oxygène sur des matériaux gelés et d'interpréter les résultats de quelques essais pour déterminer le coefficient de diffusion de l'oxygène (De). La possibilité d'inclure l'effet de la température (positive et négative) dans le modèle de Aachib et al. (2004) afin de prédire De pour des matériaux gelés a aussi été explorée de manière préliminaire. Très peu de travaux scientifiques ont été réalisés sur ces sujets, d'où l'originalité et la pertinence de cette étude. Pour réaliser ce projet, un dispositif de mesure du coefficient de diffusion de l'oxygène De dans les matériaux inertes non saturés gelés a été développé. Le choix a été porté sur une version modifiée du dispositif à chambre double conventionnel qui a été instrumenté pour faire des mesures de la température et de la teneur en eau volumique non gelée de l'échantillon testé, en plus de la concentration d'oxygène dans les deux différents réservoirs. Lors du développement de du dispositif et des procédures d'essais, plusieurs défis ont été relevés : choix des sondes appropriés; choix de l'épaisseur appropriée de l'échantillon, problématique de la concentration d'oxygène qui augmentait au fil du temps lorsque les cellules pourtant étanches étaient congelées, contrôle de température de l'échantillon gelé à la suite de sa purge à l'azote et du remplissage d'air du réservoir source en ouvrant le congélateur utilisé, définition des paramètres requis pour l'interprétation des résultats des essais sur matériaux gelés et pour le développement du modèle de prédiction de De pour des matériaux gelés. Cette modification du modèle de Aachib et al (2004) a été réalisée en exprimant tous les paramètres du modèle en fonction de la température