La découverte et l'utilisation des argiles remontent à 30, il y a 000 ans, faisant de l'argile l'un des matériaux les plus anciens utilisés dans la société. Les argiles sont des matériaux naturels qui ont d'abord été utilisés pour faire de la poterie et sont maintenant utilisés abondamment dans la fabrication de biens, y compris la céramique, cosmétiques et matériaux de construction. Les argiles jouent également un rôle important dans le « terroir, " les caractéristiques qu'un vin développe en fonction de l'endroit où les raisins sont cultivés.

L'argile a des propriétés uniques qui sont utiles dans les industries allant de la fabrication à la construction. Mais ces propriétés peuvent également poser un défi dans la gestion des déchets miniers.

Les argiles et les minéraux argileux sont de minuscules particules avec une structure unique en forme de plaque de moins de deux microns (à titre de comparaison, l'épaisseur moyenne d'une mèche de cheveux humains est d'environ 70 microns). La petite taille des minéraux argileux et leur structure distincte leur confèrent des propriétés uniques, et différents types de minéraux argileux peuvent présenter des caractéristiques diverses.

Propriétés des argiles

Il existe quatre groupes principaux de minéraux argileux :la kaolinite, illite, vermiculite et smectite.

Les argiles smectites par exemple, ont la plus grande capacité de gonfler, augmentant souvent plusieurs fois leur volume initial. Argile bentonite, une smectite, peut gonfler jusqu'à 18 fois son volume initial en emportant de l'eau dans son intercalaire, la distance entre deux couches d'argiles. Cette propriété le rend utile comme absorbant de déversement, mais signifie également qu'il est très difficile d'éliminer l'eau de l'argile dans les processus de déshydratation, comme dans le cas de la gestion des déchets miniers.

En revanche, kaolin, ou de l'argile à porcelaine, ne gonfle pas et a une faible perméabilité, le rendant préférable pour la production de porcelaine ou l'amélioration de l'imprimabilité du papier.

Les argiles développent également une plasticité lorsqu'elles sont humides, leur donnant la capacité de s'étirer sans se casser ni se déchirer, une propriété essentielle pour la sculpture de la poterie. Les processus de séchage et de cuisson font s'échapper les molécules d'eau entre les feuilles d'argile, et modifiant de manière irréversible la structure chimique des argiles, transformer la pièce en une pièce de poterie dure et durable.

Argile et vin

Les propriétaires de vignobles utilisent leur connaissance de la teneur en argile du sol pour les aider à prendre des décisions concernant la plantation et l'irrigation afin d'améliorer la qualité du vin qu'ils produisent. La composition du sol dans les vignobles influence les niveaux de drainage et l'absorption de minéraux et de nutriments pour les racines. Les sols sablonneux sont parfaits pour le drainage, et argiles, qui ont une charge nette négative, aider à retenir les nutriments chargés positivement, y compris le calcium, magnésium et potassium.

Les argiles retiennent également assez bien l'eau, ce qui peut être utile dans les climats secs pour garder le sol plus frais et plus humide. Certains cépages donnent les meilleurs résultats dans un type de sol particulier. Par exemple, les sols argileux ont tendance à produire des vins rouges gras et musclés comme le sangiovese et le merlot et des vins blancs comme le chardonnay.

Argile dans les déchets miniers

Alors que les argiles peuvent être des matériaux précieux dans certains processus industriels, ils peuvent également causer des problèmes dans la gestion des déchets miniers. Par exemple, les résidus de sables bitumineux - produits à partir de l'extraction à ciel ouvert des sables bitumineux - se composent d'un mélange d'eau, sable, particules fines, argiles et bitume résiduel.

Ces résidus sont stockés dans des bassins, où les sables les plus lourds se déposent rapidement au fond et les particules fines et les argiles restent en suspension. La nature hydrophile des argiles signifie qu'une grande quantité d'eau est piégée dans les résidus, rendant la consolidation et la remise en état ultérieure très difficiles.

Depuis 2018, il y a plus de 1,2 billion de litres de résidus liquides accumulés dans ces étangs en Alberta.

Ce problème de résidus fluides n'est pas exclusif aux sables bitumineux, car toutes les formes d'exploitation minière, comme le cuivre, la potasse et le diamant — produisent des résidus. Alors que la production mondiale de minéraux et de métaux continue d'augmenter, il en va de même pour la production de résidus.

Les méthodes de mesure de l'argile deviendront de plus en plus importantes pour surveiller et optimiser les stratégies de gestion des résidus.

Méthodes de traitement

De nombreuses solutions de traitement des résidus modifient les propriétés de l'argile pour accélérer la déshydratation et la consolidation, et donc comprendre les argiles présentes est essentiel pour que toutes les méthodes de traitement fonctionnent.

Les argiles peuvent être caractérisées en fonction de la taille des particules, type minéral, superficie, Capacité d'échange cationique, plasticité et comportement à l'écoulement. Dans un laboratoire utilisé dans l'industrie des sables bitumineux depuis des décennies, le colorant bleu de méthylène peut aider à déterminer certaines de ces propriétés importantes.

Le Northern Alberta Institute of Technology et ses partenaires mettent au point un analyseur d'argile automatisé basé sur la méthode de l'indice de bleu de méthylène qui permettrait de mesurer l'argile sur le terrain. Cela permettrait d'optimiser les processus de traitement, se traduisant par des économies de coûts et une remise en état plus rapide des bassins de résidus.

De l'aide à la création de résidus récupérables à la production d'une bouteille de vin de qualité, les progrès de la mesure de l'argile peuvent apporter de nombreux avantages économiques et environnementaux.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.