Valorisation des aluminosilicates dans la fabrication de vitrocéramique du système MAS.

Pizongo, Odilon Olivier (2022). Valorisation des aluminosilicates dans la fabrication de vitrocéramique du système MAS. Mémoire. Québec, Maîtrise en sciences de l'eau, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 105 p.

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Résumé

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L’exploitation des gisements de spodumène pour l’extraction et la récupération du lithium génère de grandes quantités de résidus à forte teneur en aluminosilicates (AS). L’objectif du présent projet visait à étudier le potentiel d’utilisation de ces résidus d’aluminosilicates pour la production de verres et de vitrocéramiques. Les premiers travaux ont montré que la présence d’impuretés dans les résidus nuit à la production de verres transparents. La recherche s’est donc orientée vers la production de vitrocéramiques. Les vitrocéramiques ont été produites grâce à la méthode traditionnelle qui se déroule en deux étapes à savoir l’étape de fabrication du verre par le processus de fusion à haute température, puis l’étape de traitement thermique qui permet la naissance et la croissance de phase cristalline dans le verre. Trois formulations ont été retenues dans le cadre des travaux soient : 1) une formulation composée uniquement de produits purs (VC37); 2) une formulation contenant 10% de résidus AS (VC39); et 3) une préparation contenant 60% de résidus AS (VC32). Chaque formulation a été très bien mélangée au départ, puis transférée dans un creuset en platine/rhodium et fondu à 1630 ± 20°C pendant 1 h (vitesse de chauffage de 5°C/min). Les fondus obtenus ont été coulés dans des moules en acier inoxydable préchauffés, puis directement transférés dans un autre four préalablement chauffé à 680°C, pour être recuit pendant 2 h, afin de soulager les contraintes internes. Après refroidissement lent jusqu’à température ambiante, les verres ont été analysés par calorimétrie différentielle à balayage avant de subir des traitements thermiques pour atteindre l’étape de vitrocéramique. Les tests de caractérisation ont révélé que les vitrocéramiques contenant 10% et 60% de résidus AS présentent un faible coefficient d’expansion thermique se situant entre 2,95 et 4,27 x 10–6 /°C, une transmittance d’au moins 60%, une microdureté de Vicker située dans la plage de 5,53 à 6,19 GPa avec une densité variant de 2,48 à 3,12 g/cm3

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The exploitation of spodumene deposits for the extraction and recovery of lithium generates large quantities of tailings with a high aluminosilicate (AS) content. The objective of this project was to study the potential use of these aluminosilicate residues to produce glass and glass-ceramics. The first works showed that the presence of impurities in the residues harms the production of transparent glasses. Research has therefore focused on the production of glass-ceramics. The glass ceramics have been produced using the traditional method which takes place in two stages, namely the glass manufacturing stage by the high temperature fusion process, then the heat treatment stage which allows the birth and growth of the phase crystalline in the glass. Three formulations were retained as part of the work: 1) a formulation composed solely of pure products (VC37); 2) a formulation containing 10% AS residues (VC39); and 3) a preparation containing 60% AS residues (VC32). Each formulation was mixed very well initially, then transferred to a platinum/rhodium crucible and melted at 1630 ± 20°C for 1 h (heating rate 5°C/min). The melts obtained were cast in preheated stainless-steel molds and then directly transferred to another furnace for annealing at 680°C for 2 h to relieve the internal stresses. After slow cooling to room temperature, the glasses were analyzed by differential scanning calorimetry before undergoing heat treatments to reach the glass-ceramic stage. Characterization tests revealed that glass ceramics containing 10% and 60% AS residues exhibit a low coefficient of thermal expansion ranging between 2.95 and 4.27 x 10–6 /°C, a transmittance of at least 60%, a Vicker microhardness in the range of 5.53 to 6.19 GPa with a density ranging from 2.48 to 3.12 g/cm3 .

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Blais, Jean-Françoiset El Haji, Kamal
Informations complémentaires:	Résumé avec symboles
Mots-clés libres:	aluminosilicate; vitrocéramique; verre; résidus miniers; valorisation; MAS; vitroceramic; glass; mining residues; valorization
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	30 mars 2023 18:53
Dernière modification:	17 juill. 2024 14:40
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/13177

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