Investigation de l'effet de la muscovite libre dans les résidus miniers sur la consistance et les propriétés rhéologiques des remblais miniers en pâte cimentés

« ABSTRACT : The presence of free muscovite in mine tailings can have a negative effect on the mechanical strength and rheological properties of cement paste backfill, as observed in other cementitious materials. The objective of this study was to evaluate the effect of muscovite content in mine tailings on the consistency and rheology of cemented paste backfill (CPB). CPB mixes were prepared from two types of tailings (RW and RL) with solids contents ranging from 69% to 74%. The study of the influence of muscovite was based on the incorporation of pure free muscovite ranging from 14% to 25% depending on the initial muscovite content of each tailing. These mixes were cemented with 5% GU (general uses Portland cement)/slag (20/80) binary binder. In addition, more CPB mixes were made, this time with 5% HE cement, to compare the effect of the type of binder on the rheological behavior of CPB. In this case, grades of modified muscovite ranged from 15% to 19% for one type of tailings. Pure muscovite alone and cemented pastes were also prepared to investigate the problem mineral isolated from the system. These monomineral pastes had varying solids contents ranging from 68% to 76% and P20μm ranging from 31% to 63%. Abrams cone slump tests and rheological analyses were carried out on each CPB mixture. The results show a decrease in slump height as well as an increase in Herschel-Bulkley yield stress and flow index and Cross infinite shear rate viscosity with increasing muscovite content in the CPB for a given solids content. Therefore, an increase in the amount of water must be considered to maintain the required fluidity of CPB. An increase in the water/binder ratio may affect the mechanical strength of CPB. A method is presented for determining the amount of cement to be incorporated into the CPB in order to maintain the water/binder ratio of the original cemented paste backfill recipe. Furthermore, the same trends in paste rheology are observed when the type of binder is varied. In the case of pure muscovite pastes, the yield stress and viscosity are directly proportional to the solids content, but inversely proportional to the fine particle content. The presence of 5% GU/slag in pure muscovite caused a significant increase in the yield stress.»

Résumé

« RÉSUMÉ : La présence de muscovite libre dans les résidus miniers peut impacter négativement la résistance mécanique et les propriétés rhéologiques des remblais en pâte cimentés, comme observé dans d'autres matériaux cimentaires. Cette étude vise à évaluer l'impact de la teneur en muscovite des résidus sur la consistance et la rhéologie des remblais en pâte cimentés (RPC). Des mélanges de RPC ont été préparés à partir de deux types de résidus (RW et RL) avec des pourcentages solides compris entre 69% et 74%. L'étude de l'influence de la muscovite s'est appuyée sur l'incorporation de muscovite libre pure allant de 14% à 25% dépendamment de la teneur initiale dans chaque résidus miniers. Ces mélanges ont été cimentés avec 5% de liant binaire GU (ciment Portland à usage général)/Slag(scories) (20/80). De plus, d’autres mélanges de RPC ont été confectionnés cette fois-ci avec 5% de ciment HE dans l’intérêt de comparé l’effet du type de liant. Dans ce cas, les teneurs de la muscovite amendée vont de 15% à 19% pour un seul type de résidus minier. Aussi, des pâtes de muscovite pure seule et cimentée ont été élaborées afin d’étudier le minéral problématique isolé du système. Ces pâtes monominérales comportent des pourcentages solides variés, allant de 68% à 76% et des P20μm qui varient de 31% à 63%. Des essais d'affaissement au cône d'Abrams et des analyses rhéologiques ont été réalisés pour chaque mélange de RPC. Les résultats indiquent une réduction de la hauteur d'affaissement ainsi qu'une augmentation du seuil de cisaillement et de l'indice d'écoulement de Herschel-Bulkley et de la viscosité au taux de cisaillement infini de Cross, avec l'augmentation de la teneur en muscovite dans le RPC pour un pourcentage solide donné. Par conséquent, une augmentation de la quantité d'eau doit être envisagée pour maintenir la fluidité requise du remblai en pâte cimenté, ce qui augmente le rapport eau-liant et peut affecter la résistance mécanique.»