Les boues rouges sont des résidus alcalins du traitement de la bauxite pour produire de l'alumine dans les alumineries. Elles peuvent traiter de façon efficace les affluents acides produits par les exploitations minières. Le Bauxsol provient d'un procédé de traitement des boues rouges à l'eau de mer développé par la compagnie Virotec International Ltd. Le Bauxsor"^ peut être utilisé de diverses façons : par arrosage direct sur les piles de résidus ou de stériles miniers (traitement actif) ou par barrière perméable réactive (traitement passif). Pour ce mémoire, il sera question de l'évaluation de performance d'une barrière perméable réactive à base de divers mélanges de Bauxsor*^ avec du matériel commun. Des essais ont été menés en laboratoire avec un système de plusieurs colonnes de plexiglas pour bien simuler ce type de traitement passif L'ajout d'un matériel au média réactif s'est fait dans le but d'augmenter la porosité à l'intérieur des colonnes pour réduire ou même empêcher le colmatage de ces dernières par les dépôts. Les résultats de ces expérimentations ont démontré que le Bauxsol^*^ offre un très bon potentiel de traitement et qui est possible de réduire l'effet de colmatage à l'intérieur des colonnes en ajoutant un matériel poreux au Bauxsol^"^ et en réduisant le débit d'alimentation. / Red mud is an alkaline residue from the bauxite treatment to produce alumina in the aluminium smelters. The residue can effectively treat the acid effluents produced by mining operations. Bauxsol^'^ is produced form red mud using a seawater treatment developed by the company Virotec International Ltd. Bauxsol can be used in many ways: by direct vaporization of Bauxsol on mine tailings or waste piles (active treatment) or by permeable reactive barriers (passive treatment). In this thesis the performance of Bauxsol^'^ as a reactive material in permeable reactive barriers is evaluated using various mixes of BauxsoF"^ and inert materials. Laboratory tests have been carried out in several Plexiglas columns in order to better simulate this type of passive treatment. Inert materials were added to the reactive media (Bauxsol ^'^) in order to increase porosity and to reduce or prevent clogging inside columns. The results of these experiments showed that Bauxsol^"^ offers a very good treatment potential and that it is possible to reduce the clogging effect inside the columns by mixing BauxsoF*^ with a porous material and by reducing the leaching rates.

Le moulage à la cire perdue est une technique offrant une grande liberté de conception, une bonne précision dimensionnelle et un excellent état de surface, et ce, pour une large gamme d'alliages. Cependant, dans le cas des alliages de magnésium, les données disponibles dans la littérature sont plutôt rares voire contradictoires. Dans ce contexte, ce projet de doctorat avait pour objectif l'étude du procédé de moulage à la cire perdue en moule monobloc et des propriétés des pièces en alliage de magnésium AZ91D obtenues. Pour cela, trois volets ont été considérés. Nous avons tout d'abord évalué l'aptitude de l'alliage à remplir les cavités du moule. Les expériences effectuées nous ont permis de montrer que l'application d'un vide partiel dans le moule était indispensable pour assurer le bon remplissage de la cavité de moulage. Par ailleurs, le remplissage des moules est favorisé par une augmentation de l'épaisseur de la section à remplir, de la pression métallostatique, de la surchauffe de l'alliage liquide ainsi que de la température de préchauffage du moule. L'étude de la réactivité moule-métal et de ses conséquences sur le fini de surface a fait l'objet de la deuxième partie de ce projet. Nos travaux ont permis de clarifier les mécanismes associés aux réactions entre le moule et l'alliage liquide. Le magnésium liquide et ses vapeurs réagissent avec la silice contenue dans le moule selon la réaction 4Mg + SiCh = 2MgO + Mg2Si. Nous avons également montré que la température de coulée n'exerçait pas d'influence notable sur la réactivité, alors qu'une augmentation de l'épaisseur de la pièce et/ou de la température du moule favorisait les réactions. Finalement, la microstructure des échantillons à l'état tel que coulé a été caractérisée et les propriétés mécaniques en traction ont été déterminées. Les résultats montrent que les propriétés en traction excèdent les exigences minimales définies par la norme ASTM B-403. Il s'est également avéré que la conception du système de coulée jouait un rôle déterminant sur la qualité des pièces obtenues. La température de coulée et la température du moule n'ont que peu d'influence sur les propriétés des pièces, alors que l'épaisseur des pièces les affecte. Des particules Al-Mn, observées principalement à la surface des pièces moulées, ont été caractérisées. / Investment casting is used to produce complex shapes, with excellent dimensional accuracy and surface finish, from a wide range of alloys. However, in the case of magnesium alloys, the literature on the subject is rare, even contradictory. In this context, the objective of this work is to study the solid mould investment casting process and the properties of AZ91D magnesium alloy cast parts. Three aspects were considered. First, the capacity of AZ91D alloy to fill mould cavities was evaluated. Experiments showed that vacuum assistance is necessary to provide adequate mould filling. Mould filling was improved by raising section thickness, metal head, superheating and mould preheating temperature. The influence of process parameters on reactivity and surface finish was then examined. The mechanism associated with mould-metal reactions was clarified. Liquid magnesium and its vapours react with silica in the mould according to the reaction 4Mg + SiCh = 2MgO + Mg2Si. Casting temperature proved to have no noticeable influence on reactivity, whereas an increase in section thickness and/or mould temperature promotes mould-metal reactions. Finally, the microstructure of as-cast test specimens was characterized and the mechanical properties were determined. The tensile properties exceed the minimum requirements of the standard ASTM B-403. Gating design played a determining role on the quality of cast specimens. Casting and mould temperatures had little influence on microstructural and mechanical properties, whereas section thickness affected them. Al-Mn particles, mainly observed at the surface of cast parts, were also characterized.

Traditionnellement, le procédé de mise en forme par métallurgie des poudres permettait la fabrication de pièces relativement complexes ne nécessitant peu ou pas d'opérations secondaires d'usinage. Toutefois, avec la diversité actuelle de ce procédé, au moins 30% de ces pièces requièrent une ou plusieurs opérations d'usinage afin d'atteindre les exigences géométriques demandées en service. L'usinage de ces pièces, particulièrement celles fabriquées à partir d'acier autotrempant, est cependant limité étant donné les complications qui en découlent. L'usinage de pièces à cru fabriquées par métallurgie des poudres est une alternative intéressante afin de diminuer les coûts de production et d'ainsi concurrencer les autres procédés de mise en forme. Depuis les années 90, des procédés de fabrication ont été développés dans le but d'augmenter la résistance des pièces à cru et de rendre l'usinage de ces dernières envisageable. Toutefois, avant d'utiliser industriellement ce type d'usinage, certaines considérations doivent être étudiées. Cette thèse vise à caractériser et à optimiser l'usinabilité, selon diverses opérations d'usinage, de pièces de haute résistance à cru fabriquées par métallurgie des poudres. La durée de vie d'outils de coupe, de même que les effets de l'usure de ces derniers sur l'usinabilité des pièces à cru, ont également été caractérisés. Les propriétés mécaniques de pièces usinées à cru ont été mesurées suite à l'opération de frittage et comparées à celles de pièces usinées conventionnellement, c'est-à-dire après le frittage. Par ailleurs, des copeaux recueillis lors de l'usinage de pièces à cru ont été ajoutés un mélange de poudres de composition similaire pour la fabrication de nouvelles pièces. Les résultats ont montré qu'une vitesse de rotation suriacique élevée et une vitesse d'avance faible améliorent l'usinabilité des pièces à cru. Par exemple, en perçage, la taille de la zone où des particules ont été arrachées est de 115 um pour une vitesse de rotation surfacique de 140 m/min (7000 tour/min) et pour une vitesse d'avance de 0,0254 mm/r. Cette taille d'arrachement, mesurée lors des essais de perçage, est environ la moitié de celles répertoriées dans la littérature. La durée de vie des outils de coupe en usinage à cru est largement supérieure à celle mesurée lors de l'usinage de pièces frittées. Toutefois, lorsque la pointe de l'outil se détériore, la qualité des pièces usinées diminue. Par exemple, pour une opération de dressage, la taille moyenne de la zone d'arrachement est de 150 um lorsqu'un outil neuf est utilisé alors que cette taille augmente à 300 um pour une usure d'outil de 0,20 mm. Les essais mécaniques effectués sur des pièces frittées ayant subies une opération d'usinage à cru ont montré que les propriétés mécaniques de ces pièces sont similaires à celles mesurées sur des pièces usinées conventionnellement. De plus, les résultats montrent que 20%-poids de copeaux obtenus lors de l'usinage de pièces à cru peut être mélangé à un mélange de poudres de même composition sans en affecter les propriétés de mise en œuvre et les propriétés après frittage. / Traditionally, the powder metallurgy process allowed manufacturing components with relatively complex geometries requiring little machining operations. However, with the current diversity of this process, approximately 30% of these components require one or more machining operations to reach geometrical conformances. Unfortunately, the machining of powder metallurgy components, particularly those made from sinter-hardenable steel powders, is limited due to poor machinability of the latter. The machining of green powder metallurgy components is an attractive process to reduce production costs and to compete with other shaping processes. During the last decade, different strategies were developed to increase the strength of green powder metallurgy component enabling the machining of the latter. However, before using this type of machining in an industrial environment, certain considerations must be studied and optimized. This thesis is aimed at characterizing and optimizing the machinability of high green strength powder metallurgy components for various machining operations. The cutting tool life, as well as the effects of the tool wear on the machinability of green components, are also characterized. Powder metallurgy components machined in their green state were sintered and then subjected to mechanical tests to compare their sintered strength to that of components machined conventionally, i.e. after sintering. The results showed that a high surface speed and a low feed rate improve the machinability of green powder metallurgy components. For example, in drilling, the average width of breakouts is 115 um when a surface speed of 140 m/min (7000 rpm) and a feed rate of 0,0254 mm/r are used. Such width of breakouts, measured during the drilling tests, is approximately one half of those presented in the literature. The tool life of the cutting tool in green machining is largely higher than that measured during the machining of sintered components. However, for a worn cutting tool, the quality of the machined components decreases. In facing, the average width of breakouts is 150 um for a brand new cutting tool while this width of breakouts increases to 300 um for a worn one (tool wear: 0,20 mm). Mechanical tests done on sintered parts having undergone an operation of green machining showed that the mechanical properties of these parts are similar to those measured on components machined conventionally. Results showed that 20 wt.% of chips reclaimed during the machining of green specimens can be admixed to a similar premix without affecting of the compaction and the sintered properties.

L'usinabilité de pièces fabriquées par métallurgie des poudres est diminuée par la présence de porosités. L'usinabilité peut être améliorée en apportant des modifications à la microstructure des pièces. En effet, l'addition de sulfures de manganèse pré-alliés (MnS) peut entraîner une amélioration dans l'usinabilité des pièces. D'un autre côté, la présence de particules de seconde phase a tendance à diminuer les propriétés mécaniques des pièces telles que la résistance en fatigue. Ce mémoire présente les résultats en fatigue de pièces fabriquées avec des aciers contenant différentes quantités de MnS pré-alliés et prémélangés dans le but de quantifier l'effet de ces particules sur le comportement en usinage et sur le comportement en fatigue. Le but de cette étude est de trouver un compromis entre ces deux propriétés physiques. Les résultats démontrent que le meilleur compromis est atteint avec des poudres contenant 0.65%-pds de MnS pré-alliés. / The presence of porosities decreases the machinability of powder metallurgy steel parts; however, the machinability could be improved by modifying the microstructure. This can be achieved by the addition of pre-alloyed manganese sulphide (MnS) powders. But the presence of the second phase particles, namely MnS inclusions, tends to decrease the mechanical properties, particularly, fatigue. Thus, in practice, a balance has to be struck between machinability and fatigue resistance. In this context, parts have been fabricated from different base powders containing varying amounts of machinability enhancers and, the effects of varying the second phase particles, on their fatigue resistance and machinability have been evaluated. Microstructures and fracture morphologies have been characterized. Results demonstrate that the powder pre-alloyed with 0.65 wt-% MnS provides the best compromise.

Parmi les variables disponibles pour l'optimisation, la dimension des boulets et la concentration en solides de la pulpe alimentée sont souvent considérées pour maximiser le rendement énergétique des broyeurs. Les deux variables ne sont habituellement pas étudiées simultanément. Le projet de cette maîtrise vise à étudier, à l'échelle du laboratoire, l'effet de la dimension des boulets et de la concentration en solides sur le broyage afin d'aider à répondre à la question : « Doit-on ajuster la densité de la pulpe lorsqu'on procède à un changement de dimension de boulets? » Différents indices de performance ont été utilisés pour évaluer l'effet de la dimension des boulets et de la concentration en solides. Les résultats montrent que les effets d'interaction entre ces variables ne sont généralement pas significatifs. Cependant, on a observé qu'il existe une concentration en solides optimale, pour laquelle les boulets donnent un rendement maximal quelque soit leur dimension.

Les modifications de surface de polymères par plasmas froids sont beaucoup utilisées dans le domaine biomédical pour adapter les propriétés de surface des matériaux et ainsi améliorer leurs performances de biocompatibilité. Le plasma froid est un milieu gazeux contenant des espèces excitées pouvant réagir avec la surface des matériaux et cela, à une température près de celle de la pièce. Cette technologie fonctionne très bien mais requiert généralement une basse pression et par le fait même des systèmes à vide ce qui rend le procédé coûteux et peu envisageable comme procédé industriel. Récemment, des décharges filamentaires par barrière diélectrique (FDBD) et des décharges luminescentes contrôlées par barrière diélectrique (DLBD) fonctionnant à pression atmosphérique sont apparues comme des alternatives intéressantes aux systèmes plasma basse pression pour les modifications de surface de polymères. Cette idée vise à éliminer la nécessité d'un système à vide et ainsi développer une technique aussi performante mais peu coûteuse pour s'approcher de plus en plus d'un procédé industriel. Au cours de ce projet, un réacteur plasma à pression atmosphérique a été conçu et réalisé. Le réacteur a été réalisé de manière à optimiser et contrôler les paramètres expérimentaux (puissance, fréquence, choix et flux des gaz) et permettre le traitement de surface de polymères. Pour comparer avec la technologie basse pression existante, des modifications de surface sur le poly(tétrafluoroethylène) (PTFE) ont été effectués dans différentes atmosphères (NH3, mélanges N2 + H2 et N2 + NH3) avec soit une décharge plasma radiofréquence basse pression (RFGD), une FDBD et une DLBD. Les modifications de surfaces créées ont été étudiées et comparées à l’aide de différentes techniques d’analyse de surface. La fonctionnalisation de surface obtenue avec le réacteur plasma à pression atmosphérique semble être une méthode efficace, peu coûteuse pour la création de modification de surface uniforme de groupements amines qui peuvent subséquemment être utilisés pour greffer diverses fonctionnalités chimiques pouvant être utilisées pour améliorer la biocompatibilité des matériaux. / Cold plasma polymer surface modification is widely used in the biomedical field to tailor the surface properties of materials to improve their biocompatibility. Cold plasma is a gaseous environment near ambient temperature containing excited species that can react with the surface of materials. This technology is well known and efficient but usually requires low pressure plasma systems which render the process costly and less interesting for industrial scale-up. But recently, filamentary dielectric barrier discharge (FDBD) and atmospheric pressure glow discharge (APGD) working at atmospheric pressure have appeared as interesting alternatives for polymer surface modification. This idea aims to eliminate the need of vacuum system thus developing a technique as efficient but at a low cost to come closer to an industrial process. During this master, an atmospheric pressure plasma reactor has been designed and realized. The reactor was built in a way to be able to optimize and control the experimental conditions (power, frequency, gases choices and flow) and allow the surface treatment of various polymers. To compare with the existing low pressure plasma technology, surface modifications of poly(tetrafluoroethylene) (PTFE) has been performed in different atmospheres (NH3, N2 + H2, and N2 + NH3 mixtures) with a low pressure radio-frequency glow discharge (RFGD), an FDBD and an APGD. The modified surfaces has been studied and compared with various surface analysis techniques. Surface functionalization obtained with the atmospheric pressure plasma reactor seems to be an effective, low cost method for the production of uniform surface modification with amino-groups that can subsequently be used to graft various chemical functionalities used for biomaterial compatibility.

Les modèles d'évaluation des projets miniers prennent, la plupart du temps, en compte les risques associées aux prix des métaux et à la géologie du gisement. Au cours des dernières années une autre forme d'incertitude semble avoir pris de l'importance: les fluctuations du taux de change. L'appréciation de la devise canadienne face au dollar américain a eu pour effet de diminuer l'augmentation anticipée des bénéfices financiers due à l'appréciation significative des prix des métaux. En effet l'appréciation du prix des métaux, observé au cours des dernières années, est significativement plus faible lorsque elle est calculée en dollars canadiens. Le présent mémoire tente d'abord de disséquer et classifier le risque associé au taux de change. Pour pouvoir ensuite, voir les moyens disponibles pour tenir compte ce risque dans les méthodes d'évaluation modernes. Pour ce faire cependant il sera nécessaire de définir les différents modèles de prévision du taux de change. Au terme de cette recherche une étude de cas sera présentée sous forme d'un article soumis à la conférence de l'APCOM ayant eu lieu à Santiago, Chili en avril 2007. Suite à la lecture de ce travail de recherche on comprend l'impact de la variabilité du taux de change dans l'évaluation des projets miniers; et on comprend mieux les méthodes qui permettent de prendre en compte ce risque financier. Par le biais de l'étude de cas, le mémoire présente une méthode d'évaluation moderne (les options réelles) et des valeurs qui tente de prouver que le taux de change ne peut être

Les coûts de broyage dans l'industrie minière représentent une grande dépense pour une usine de traitement de minerai. En effet, ceux-ci peuvent atteindre plus de 50% des coûts énergétique du traitement. Le broyage pourrait être optimisé par une meilleure connaissance de la distribution spatiale de la broyabilité des massifs rocheux. Sur les sites miniers, on caractérise habituellement la broyabilité d'un gisement par des tests d(^ broyage sur des échantillons prélevés à plusieurs endroits dans la mine. Cependant, puisque ces tests sont coûteux, relativement peu de roc est ainsi caractérisé. Par ailleurs, certaines informations géologiques et géotechniques sont abondantes et facilement accessibles sur les sites miniers. Ce mémoire vise d'une part à montrer les relations statistiques entre les différentes méthodes usuelles de caractérisation de la roche intacte dans les opérations minières, et d'autre part à démontrer comment le modèle de blocs contenant l'information géologique référencée peut être utilisée pour maximiser notre connaissance de la broyabilité d'un gisement. Pratiquement, ce mémoire étudie les liens entre les résultats des méthodes de caractérisation de la roche en broyage, en mécanique des roches (propriétés du roc intact) et en géologie de 13 échantillons de minerai d'or qui proviennent de deux fosses de la mine Troilus : la fosse 87 et la fosse J4. Les échantillons, qui ont été caractérisés dans le cadre de ce projet, ont été prélevés de 3 trous de forage et de 2 niveaux d'exploitation de la fosse 87, de 3 trous de forage de la fosse ,J4, et de l’alimentation du broyeur en provenance de la fosse 87 (!t de la fosse J4. Ces échantillons ont été prélevés avant la définition du projet de maîtrise. Ils ont été prélevés dans le cadre d'une caractérisation métallurgique de certaines zones de la mine Troilus. Le premier travail réalisé dans le cadre de ce projet a été la caractérisation géologique des échantillons. Cette caractérisation des échantillons a été réalisée sur la base de la description visuelle du type de roche, de la quantité des minéraux majeurs et sur la base des valeurs de facteur de qualité de la roche RQD. Les résultats de la caractérisation géologique ont démontré que les échantillons testés provenaient de deux types de roches : la diorite et la roche intrusive felsique. Les valeurs de RQD ont montré que le massif de Troilus est de bonne qualité. Le deuxième travail a été la caractérisation de la broyabilité des échantillons. Les tests de broyabilité qui ont été choisis sont le test de Bond pour le broyage à boulet, le test de Bond pour le broyage à barres, le test de Bond à basse énergie qui permet de calculer l'indice Wic, le test d'impact qui permet d'évaluer la résistance à l'impact A*b et le test d'abrasion qui permet d'évaluer la résistance à l'abrasion ta- Les résultats de ces tests ont démontré que : - Le minerai de Troilus présente une résistance faible au broyage fin, une valeur élevée de Wic, une résistance à l'impact et à l'abrasion élevée. - La roche diorite est plus résistante au broyage fin et l'impact à faible énergie que le mélange de roche diorite et roche felsique. - La roche diorite est moins résistante à l'impact (A*b) et à l'abrasion {ta) que le mélange de diorite et de roche felsique. - Pour chaque type de roche, les indices de broyages présentent des corrélations acceptables. Le troisième travail a été la caractérisation de la roche par les tests de mécanique de roche. Les tests de mécanique des roches qui ont été choisis sont le test de la résistance en compression uniaxiale, le test de la résistance en tension et le test du double poinçonnement. Les résultats de ces tests ont montré que : - la résistance à la compression est variable pour un même échantillon et pour un même type de roche. - la roche diorite présente un indice de double poinçonnement inférieur au mélange de roche diorite et roche felsique. - la résistance en tension de la roche diorite est inférieure à celle du mélange diorite et roche felsique. - La résistance en tension et l'indice de double poinçonnement ne présentent pas une forte corrélation avec la résistance en compression uniaxiale. - La résistance en tension est fortement corrélée avec l'indice de double poinçonnement dans le cas du mélange. - La résistance en tension est fortement corrélée avec la compression uniaxiale pour les deux types de roches. L'analyse globale des résultats des tests de la broyabilité et des tests de mécanique des roches montre que : - La compression uniaxiale et la résistance en tension de la roche diorite sont liées à sa résistance à l'impact. - L'indice Wi BM est lié avec la résistance en compression uniaxiale et avec l'indice de double poinçonnement du mélange diorite et roche flelsique. - La broyabilité (A*b et i„ ) est liée au RQD moyen dans le cas où le RQD est défini par les 4 valeurs localisées à moins de 30m. - Les roches qui proviennent d'un massif rocheux de bonne qualité résistent mieux à l'impact et à l'abrasion. L'intégration de la relation entre le facteur RQD et les deux résistances de la roche (à l'impact et à l'abrasion) dans le modèle de blocs a permis d'attribuer la broyabilité aux différents blocs d'une fosse conceptuelle. Cette dernière application a montré qu'il est possible d'utiliser le modèle de blocs et l'information géologique disponible pour représenter la distribution dans l'espace de la broyabilité d'une mine à ciel ouvert.