Assèchement en ligne des résidus de sables bitumineux

Promoteur principal : InLine Dewatering Limited
Lieu : Edmonton (Alberta)
Contribution du écoEIN : 759 000 $
Total du projet : 2 014 000 $ 

Contexte du projet :

Les activités minières et de traitement de minerais telles que la production de bitume des sables bitumineux créent des déchets, notamment des stériles et des résidus (un mélange d’eau et de roche fine ou de particules de minerai de faible qualité). Les résidus sont généralement rejetés dans des réservoirs construits également appelés des bassins de résidus. Lors du rejet des résidus, les particules grossières se déposent généralement près du point de décharge alors que les particules fines, qui deviendront des résidus fins mûrs, restent en suspension. Selon les régimes actuels de gestion des résidus dans l’industrie des sables bitumineux, les résidus fins mûrs continuent de s’accumuler dans les bassins de résidus de surface. En raison de l’extrême lenteur de déposition et de sédimentation des résidus fins mûrs, le confinement des résidus présente un défi de taille à long terme et constitue une responsabilité pour l’industrie des sables bitumineux. Par conséquent, les organismes de réglementation cherchent à passer du stockage des résidus humides au rejet de déchets solides, réduisant ainsi l’utilisation de bassins de résidus et facilitant la remise en état des terres. Compte tenu du besoin de développer des technologies permettant d’assécher les résidus de manière efficace et efficiente, Inline Dewatering Ltd. a conçu le projet Assèchement en ligne des résidus de sables bitumineux et l’a proposé pour financement dans le cadre de l’Initiative écoÉNERGIE sur l’innovation. Un versement de 759 k$ a été accordé au projet pour établir la faisabilité technique du processus d’assèchement en ligne pour dessécher les résidus à une densité prédéterminée avant de les rejeter.

Résultats :

Le processus d’assèchement en ligne exploite le concept de filtration à contre-courant selon lequel une boue de résidus est desséchée alors qu’elle coule dans un tuyau spécialisé. Un filtrat (composé principalement d’eau) entre par la paroi du tuyau, alors que la plupart des solides minéraux sont retenus. Certains des solides sont déposés le long de l’intérieur de la paroi, formant ainsi un gâteau de filtration. Le gâteau de filtration demeure poreux et capable de se laisser pénétrer par des liquides en raison de l’érosion continue qu’entraîne la boue alors qu’elle coule dans le tuyau et laisse du cisaillement sur la surface. Un nouveau gâteau de filtration est déposé alors que l’ancien gâteau de filtration s’érode.

Un système d’essai d’assèchement par filtration à contre-courant a été conçu et fabriqué au laboratoire d’Inline Dewatering Ltd. à Sherwood Park, en Alberta. Il comportait un tuyau à boucle de débit, des pompes et des vannes de réglage. Diverses expériences et études paramétriques ont été réalisées. Il a été déterminé que plusieurs facteurs clés déterminaient le taux d’assèchement, dont le premier, ce sont les caractéristiques du tuyau d’assèchement. Des tuyaux d’assèchement de porosité, de longueur et de diamètre divers ont été évalués ainsi que la capacité d’assèchement de ces tuyaux dans diverses conditions de pompage. Il a été conclu qu’un tuyau perforé en acier inoxydable offrait le meilleur rendement : il permettait un taux d’assèchement jusqu’à trois fois supérieur aux autres tuyaux. Les essais ultérieurs portaient sur le rendement du tuyau perforé en fonction de résidus divers. Le tuyau perforé a pu dessécher tous les résidus dont la taille des particules et le contenu en particules fines étaient semblables aux résidus d’or et aux résidus des sables bitumineux à fort contenu en particules fines, dont la taille moyenne est très variable (de 50 à 155 mm) et le contenu en particules fines (<44 mm) est de 10 à 41 %. Cependant, il a été noté que la recirculation des résidus de sables bitumineux dans la boucle d’essai a eu pour résultat des taux d’assèchement inférieurs. Les résidus sont devenus progressivement plus visqueux en raison du cisaillement continu. Un système d’assèchement de résidus des sables bitumineux à passage unique est donc recommandé aux fins d’un taux d’assèchement optimal.

Ensuite, les caractéristiques hydrauliques du système de pompage qui transporte la boue dans les tuyaux d’assèchement ont une forte influence sur le taux d’assèchement. Par exemple, pour qu’un gâteau de filtration se forme à l’intérieur de la paroi du tuyau d’assèchement, il faut une différence de pression appropriée entre l’intérieur et l’extérieur du tuyau. La différence de pression détermine le taux auquel le filtrant traverse le gâteau (l’eau est forcée à travers le gâteau de filtration) dans le tuyau d’assèchement, ainsi que la vélocité de la boue qui s’achemine dans le tuyau. Les résultats des essais montrent que le gâteau de filtration peut se former rapidement à condition que la différence de pression soit appropriée et que le gâteau de filtration puisse maintenir une libération du filtrat dont le contenu en solides est inférieur à 0,5 %. De plus, il a été découvert que même si le côté boue du gâteau de filtration est activement érodé et renouvelé, le gâteau en soi ne glisse pas le long de la surface de la paroi du tuyau. Ainsi, on peut confirmer que le gâteau protège l’intérieur de la paroi et en réduit l’usure, ce qui réduit en même temps les coûts élevés du remplacement du tuyau.

Avantages pour le Canada :

La réduction des effets de l’extraction des sables bitumineux sur l’environnement en relevant les défis associés au volume des bassins de résidus par le déploiement réussi de la technologie d’assèchement permettra de faire avancer l’industrie des sables bitumineux au Canada.

Prochaines étapes :

Établir les taux d’assèchement sur le terrain et déterminer si les résidus au total des sables bitumineux peuvent être desséchés tout en renvoyant l’eau chauffée au circuit d’extraction; il faudra construire des installations de démonstration d’assèchement en ligne.