Neutralized tailings and sulphates: settlement, drying and consolidation

Abstract

At Ranger uranium mine it was proposed to calcine local magnesite and use it instead of imported lime to neutralize tailings. A pilot-scale study comparing a bed of tailings neutralized in this way with one neutralized with lime showed that magnesite settled less and consolidated more slowly, resulting in an increased short-term storage requirement. To find out why, the relative humidities of solutions of calcium and magnesium sulphates and of samples from the beds dried to known water contents were determined. Other samples were dried intermittently in linear shrinkage moulds under a constant, low evaporative demand. Precipitation of magnesium sulphate eventually caused a skin to form on magnesite, greatly reducing the rate of drying. To explain the shrinkage patterns and low bulk densities of the slurries after oven-drying, it is suggested that the clay-sized particles present form a framework in which the larger particles are held. It is deduced that the earlier results were due to the smaller clay content of lime and the lower relative humidity of magnesite at a given water content. With a large evaporative demand, a skin could increase the long-term drying rate of stored tailings. Il était envisagé, à la mine d'uranium de Ranger, de calciner de la magnesite locale et de l'utiliser à la place de la chaux pour neutraliser les résidus. L'étude pilote, qui permet de comparer un lit de résidus neutralisé de cette façon et un autre lit neutralisé à la chaux, montre que l'utilisation de magnesite entraîne un tassement plus faible et une consolidation plus lente, ce qui se traduit par la nécessité de prévoir un stockage à court terme plus important. Pour tenter de comprendre ces phénomènes, des solutions de sulfate de calcium ou de magnésium et d'échantillons issus des couches traitées ont été séchées jusqu'à des valeurs connues de teneur en eau. L'humidité relative a alors été mesurée. D'autres échantillons ont également été séchés par intermittence dans des moules à retrait linéaire sous evaporation constante faible. La précipitation de sulfate de magnésium favorise parfois l'apparition d'une croûte sur le lit traité à la magnesite et entraîne une diminution importante de la vitesse de séchage. Pour expliquer ce type de retrait et la faible densité apparente des boues liquides après séchage à l'étuve, on suppose que les particules de taille argileuse présentes créent un réseau dans lequel les particules plus grandes restent piégées. On en déduit que les résultats précédents résultent de la faible teneur en argile de la couche traitée à la chaux et de la faible humidité relative de celle traitée à la magnésite pour une teneur en eau donnée. Pour un fort taux d'évaporation, l'apparition d'une croûte pourrait accroître la vitesse de séchage à long terme des résidus stockés.