Laboratory device to characterize electrokinetic geocomposites for fluid fine tailings dewatering: Fid-Bau Portal

Laboratory device to characterize electrokinetic geocomposites for fluid fine tailings dewatering

Blond, Éric

L’industrie des sables bitumineux produit de grandes quantités de résidus minéraux liquides, sous forme de boues difficiles à stocker. Des géocomposites électrocinétiques (eGCP) installés directement dans les parcs à résidus pourraient en améliorer l’assèchement : les eGCP peuvent à la fois drainer l’eau expulsée durant la consolidation et imposer une différence de potentiel électrique aux bornes des couches de boues afin de provoquer la migration de l’eau par électro-osmose. Cet article présente un dispositif expérimental développé spécialement pour évaluer les performances des eGCP avec des boues minières. Basé sur les principes d’un œdomètre, le dispositif permet d’étudier la consolidation en fonction des conditions aux limites, le drainage et la conduction électrique étant assurés par deux eGCP positionnés de chaque côté de la couche de boue. Des résultats préliminaires sont présentés : l’expérience a conduit à un assèchement important, la siccité de la boue passant de 42 % à 66 % et la résistance au cisaillement de 0 kPa à 40 kPa en moyenne. L’énergie consommée durant le traitement a atteint 71 W·h (3,5 kW·h/(m 3 de boue)). La filtration a été correctement assurée par l’eGCP : les particules de boue ont été retenues et de l’eau propre s’est écoulée à travers l’eGCP.

The oil sands industry usually leads to the production of large quantities of mineral waste, such as fluid fine tailings (FFT), whose disposal is often challenging. Electrokinetic geocomposites (eGCPs) installed into the FFT disposal area may improve in situ dewatering, as eGCPs can drain water expulsed during FFT consolidation as well as impose a voltage across FFT to displace water by electro-osmosis. This paper presents a laboratory device specifically developed to evaluate eGCP performance for sludge dewatering. Based on the oedometer principle, the device aims at studying sludge consolidation as a function of boundary conditions (mechanical stress and (or) voltage), with drainage and electrical conduction ensured by two eGCPs positioned on both sides of the sludge layer. Preliminary results obtained with one particular eGCP are presented: the solids content was increased from 42% to 66%, which led to a significant improvement of the shear strength from nearly 0 kPa to a mean value of 40 kPa. The energy required for this experiment was 71 W·h (3.5 kW·h/(m 3 of sludge)). The filtration performance remained satisfactory; the sludge particles were retained upstream of the filter, with clean water flowing through.