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Approche de caractérisation géoenvironnementale axée sur l'utilisation des concepts géométallurgiques

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Vermette, Denys (2018). Approche de caractérisation géoenvironnementale axée sur l'utilisation des concepts géométallurgiques. Mémoire. Rouyn-Noranda, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue, 455 p.

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Résumé

L'industrie minière génère un volume important de roches stériles qui sont généralement entreposées dans des haldes en surface. Ces stériles incluent les différentes lithologies encaissantes du gisement, chacune d'entre elles étant caractérisée par des compositions minéralogique et chimique spécifiques. Bien que leur potentiel économique soit très restreint, ces lithologies peuvent contenir une certaine proportion des métaux potentiellement à risque pour 1 'environnement. La circulation et le contact de l'eau et de l'oxygène avec les minéraux des lithologies des stériles peuvent mener au déclenchement de réactions géochimiques. L'oxydation des minéraux sulfureux (ex. pyrite, chalcopyrite) conduit à l'acidification des eaux minières et la dissolution de certains métaux pour générer un drainage minier acide. Si la proportion de minéraux neutralisants (carbonates, silicates) est suffisante pour neutraliser!' acidité, il est possible de produire un drainage neutre qui peut tout de même contenir des métaux lourds (ex. Cu, Mn) à des concentrations excédant les normes et réglementations en vigueur pour l'industrie minière. Devant ces problématiques de risques environnementaux, la caractérisation des stériles miniers devient donc essentielle pour évaluer et prédire leur potentiel de contamination dans l'écosystème. Un nouveau protocole nommé «protocole de caractérisation géoenvironnementale» et similaire à ceux utilisés en géométallurgie est développé pour élaborer des prédictions de risques de contamination en métaux et de génération de drainage minier acide ou neutre contaminé. Ce protocole aide également à optimiser la gestion des stériles en surface à la suite de leur extraction. Le protocole requiert la compilation et l'acquisition de données provenant de travaux de pétrographie, de minéralogie, de géochimie et de caractérisation environnementale. Le protocole est subdivisé en quatre étapes dont chacune est associée à une phase de développement d'un projet minier. La première étape est réalisée lors de la phase exploration d'une propriété minière. Cette phase comprend la compilation et l'acquisition des données pétrographiques, minéralogiques, géochimiques et métallogéniques disponibles dans les journaux de sondages et les rapports de travaux d'exploration des entreprises. Des échantillons complémentaires de carotte de forage peuvent être recueillis pour compléter les analyses disponibles dans la base de données. L'ensemble de ces données est par la suite traité pour effectuer une première classification et discrimination des différentes unités lithologiques encaissantes du gisement de même qu'une caractérisation environnementale préliminaire. Par la suite, un certain nombre d'échantillons représentatifs des différentes unités de minerais et de stériles miniers est sélectionné pour être soumis à des essais statiques comportant la seconde étape du protocole de caractérisation géoenvironnementale. La seconde étape se déroule lors de la phase de mise en valeur du gisement et comprend une évaluation détaillée des paramètres environnementaux qui seront nécessaires pour répondre aux exigences des agences gouvernementales. Les données obtenues à cette étape proviennent des données géochimiques de teneurs en métaux ainsi qu'en Stotal et Ctotal, d'essais de lixiviation de courte durée et des essais statiques chimiques et minéralogiques. Les résultats obtenus permettent d'identifier les métaux représentant un risque d'être lixivié et d'obtenir une classification du type de résidus miniers ainsi qu'évaluer les risques de génération d'un drainage minier acide (DMA). La troisième étape du protocole se déroule lors de la phase d'étude de préfaisabilité du projet minier. Les travaux proposés auront pour objectifs de préciser et de caractériser la nature, la source et l'intensité des problématiques environnementales du gisement. Ces travaux consistent à réaliser des essais cinétique en laboratoire afin d'évaluer certains paramètres essentiels à la caractérisation du risque environnemental. Des études de minéralogie quantitative sont proposées afin d'interpréter les résultats obtenus lors des essais cinétiques. Ces résultats permettent d'estimer les paramètres physico-chimiques ainsi que le contenu et la ou les sources de métaux délétères susceptibles d'être lixiviés et incorporés dans les eaux de surface. Les analyses chimiques de lixiviats issus des essais cinétiques aident à confirmer ou infirmer le potentiel de chacune des lithologies à générer un drainage minier acide ou neutre contaminé. La quatrième étape intervient lorsque le projet atteint la phase d'étude de faisabilité et consiste d'abord à synthétiser l'ensemble des paramètres pétrographiques, minéralogiques, géochimiques et environnementaux recueillis pour chacune des lithologies aux phases précédentes du projet minier. Ces paramètres sont intégrés dans des cellules géoenvironnementales de dimension restreintes qui permettent d'effectuer, au moyen de requêtes, des corrélations et des regroupements spatiaux pour mener à la génération de domaines géoenvironnementaux. Les subdivisions entre les différents domaines géoenvironnementaux sont principalement basées sur le type de risques environnementaux susceptibles d'être générés lorsque les lithologies qui les composent seront exposées aux processus d'altération météorique. Ces domaines sont les principaux composants du modèle géoenvironnemental 3D spécifique à un gisement qui pourra être couplé au modèle géologique de développement du gisement afin d'optimiser la gestion des travaux d'exploitation. Les données du gisement Akasaba Ouest (5,12 Mt à 0,87 g/t Au et 0,49% Cu) de la minière Mines Agnico Eagle Ltée. dans le secteur de Val-d'Or ont été utilisées pour élaborer et développer le schéma global du protocole de caractérisation géoenvironnemental. Ce gisement, que 1'entreprise prévoit mettre en production en 2018, comprendra une fosse à ciel ouvert et l'entreposage des stériles dans des haldes près de la fosse. L'interprétation des données géochimiques recueillies à la phase exploration a mené à la subdivision des lithologies encaissantes du gisement en 7 unités lithogéochimiques. Les trois premières unités sont des volcanites massives à fracturées composées de basaltes andésitiques (unité 1) et ferro titanifères (unité 2) ainsi que d'andésites (unité 3). Les unités 4A et SA correspondent à des volcanites, volcanoclastites et intrusions de composition dacitique incluant des porphyres quartzo-feldspathiques (QFP). Ces roches dacitiques sont massives ou recoupées par une schistosité modérément à fortement pénétrative. Les unités 4A et SA ont été discriminées sur la base de leurs rapports Ti/Zr, Ah03/Ti02 et Zr/Y distincts. Les unités 4B et SB sont interprétées comme des andésites alcalines se présentant sous formes massives ou recoupées par une schistosité faiblement à modérément pénétrative. Elles sont également discriminées sur la base des rapports Ti/Zr, Ah03/Ti02 et Zr/Y distincts. Trois domaines géoenvironnementaux incluant deux sous-domaines sont proposés pour la caractérisation environnementale et la gestion des stériles pour le projet Akasaba Ouest. Le Domaine mafique est subdivisé en sous-domaines basaltique et sous-domaine andésitique. Le sousdomaine basaltique comprend les unités 1 et 2 alors que le sous-domaine andésitique est associé à l'unité 3. Les lithologies des deux sous-domaines sont composées d'amphibole, d'albite, quartz, d'épidote, d'orthose, de chlorite, de calcite et de magnétite (unités 1 et 2). Ces volcanites contiennent de traces à 3% de pyrite et chalcopyrite xénomorphes à automorphes de 5 fUll à 1 mm. Les typologies de sulfures sont disséminées, massives et en veinules. Une partie des échantillons des unités 1 et 2 composera les stériles alors que 1 'autre partie sera associée au minerai. Les teneurs de métaux délétères (Mo, Ba, Cr, Ni, Co et Mn) pourraient représenter un risque pour l'écosystème local et les essais TCLP indiquent que les échantillons des unités 1 et 3 ont lixivié du Cu à des teneurs supérieures au critère Cu du RESIE. Entre 50% et 90% des concentrations en Stotal sont :S 0,3% et les concentrations en Ctotal sont :S 0, 73%. Ces résultats préliminaires indiquent un type de résidus miniers à faibles risques, mais que seule l'unité 1 est lixiviable pour le Cu avec des risques allant d'incertain à probable de générer de DMA. Les résultats des essais cinétiques indiquent que les eaux de drainage des sept unités seraient caractérisées par un pH entre 7,0 et 8,0 ainsi que de faibles valeurs de conductivité (2S à 100 f!S) et d'alcalinité (S: 10 à 60 mg/L CaC03). Les valeurs d'acidité sont généralement S: S mg/L CaC03. Les taux d'épuisement et les droites d'oxydaneutralisation pour les basaltes andésitiques suggèrent un potentiel nul à incertain de génération acide. Les essais en mini cellule d'altération ont cependant mis en évidence la lixiviation de manganèse pour les basaltes andésitiques dont la source correspondrait à la calcite. Le Domaine dacitique est également subdivisé en deux sous-domaines. Le sous-domaine dacite minerai comprend les lithologies des unités 4A et SA composées de quartz, albite, séricite, chlorite et orthose. Ces unités constituent en grande partie le minerai du gisement qui se caractérise par S: S% pyrite et S: 1% chalcopyrite altérée par de la digénite. Les sulfures sont xénomorphes à automorphes, de 10 fLill à localement S mm et sont sous formes disséminées, de minces filons dans la schistosité ainsi qu'en remplissage de fractures. Les teneurs en Cu, le Ba et le Mo des unités 4A et SA pourraient représenter un risque pour 1 'écosystème local. Une partie des résidus demeure à faible risque, mais lixiviable pour le Cu alors que les concentrations en Stotal et Ctotal indiquent qu'au moins 30% des échantillons, principalement les volcanites et volcanclastites, ont un potentiel probable de générer du DM A. Pour ces échantillons, le Ca s'épuise plus rapidement que le StotaJ. Le sous-domaine andésites alcalines minerai est associé à l'unité 4B et possède une composition minéralogique ainsi que des teneurs en métaux représentant un risque environnemental similaire aux unités 4A et SA. Elles contiennent S: 2% de pyrite et S: 1% de chalcopyrite altérée localement en digénite. Une partie des andésites de l'unité 4B appartienne au minerai et l'autre aux stériles. Les sulfures sont xénomorphes à automorphe, sous forme disséminés et de minces filons et leurs dimensions varient de S fLill à 6 mm. Une partie des résidus est à faible risque, mais lixiviable pour le Cu. Les concentrations en Stotal et Ctotal indiquent qu'au moins 33% des échantillons ont un potentiel probable de générer du DMA. Les essais cinétiques confirment le potentiel de lixiviation pour le Cu ainsi qu'une très faible lixiviation du Mn dont la source probable serait la calcite. Le Domaine intermédiaire est caractérisé par les andésites alcalines de l'unité SB qui se présentent sous forme massive à schisteuse et dont la composition minéralogique se compose d'albite, de quartz, de séricite, de chlorite, de calcite et de paragonite normative. Elles contiennent < S% de pyrite et de chalcopyrite sous formes xénomorphes à automorphes de 2 fLill à 2 mm. Les sulfures sont observés sous forme de dissémination ainsi que d'amas présent dans la schistosité. Les teneurs en Cu, Mo et Ba peuvent représenter un risque environnemental. Une partie des résidus d'andésites alcalines sont à faibles risques, mais lixiviable pour le Cu alors que les concentrations en Stotal et Ctotal suggèrent que 36% des échantillons analysés sont acidogènes. Les résultats des essais cinétiques sur quelques échantillons suggèrent un potentiel incertain à probable de génération d'un DMA car le calcium s'épuise plus rapidement que le Stotal pour ces échantillons. Certains échantillons ont également lixivié du Mn lors de ces essais. Les projections spatiales des domaines géoenvironnementaux ont perm1s de représenter les différents secteurs de la fosse selon le degré de risque environnemental des lithologies. Le premier secteur est situé au centre de la fosse inclus les lentilles de minerai et les lithologies encaissantes du domaine dacitique. Bien que ces dernières représentent un risque important de génération d'un DMA, aucun plan de gestion n'est prévu pour les unités du domaine dacitique puisque les rejets seront entreposés dans le parc à résidus d'une autre mine. Cependant, trois lentilles spécifiques de lithologies du domaine dacitique caractérisées par un risque nul à faible de génération d'acide pourront être entreposées dans une halde spécifique en surface sur le site Akasaba Ouest. Cette halde contiendra du matériel non générateur d'acide ayant un potentiel en lixiviation des métaux faible, voire incertain. Le domaine mafique est localisé dans le secteur nord de la fosse et se compose majoritairement de lithologies caractérisées par un risque incertain de génération d'un DMA. Bien que les résidus pourraient être entreposés avec ceux non générateurs du domaine dacitique, la problématique de lixiviation du manganèse et la possibilité d'une partie des lithologies des unités 1 et 2 puissent générer un DMA nécessite que l'on considère de les entreposer dans une halde indépendante. Les lithologies du domaine intermédiaire sont localisées dans le secteur sud de la fosse ainsi que dans l'extension ouest du domaine mafique. Bien que dans l'ensemble, elles représentent un risque incertain de génération d'un DMA, certaines associées à un horizon de tuf dacitique minéralisé sont caractérisées par un risque possible de génération acide. Les caractéristiques et la distribution spatiale des lithologies du domaine intermédiaire nous amènent à proposer d'entreposer celles dont le risque environnemental est incertain avec les lithologies non génératrices d'acide et peu lixiviable du domaine dacitique. Les stériles potentiellement générateurs d'acide de l'unité SB seront entreposés dans une troisième hal de pour en assurer la gestion à long terme. L'application du protocole de caractérisation géoenvironnementale par une entreprise minière comporte de nombreux avantages dont : a) améliorer la synergie de travail entre les différents départements aidera 1 'entreprise à économiser temps et argent tout en permettant d'améliorer la qualité et l'efficacité de la caractérisation environnementale, b) mettre en place une approche structurée d'évaluation et de caractérisation environnementales qui sera initiée dès les premiers travaux d'exploration et qui se poursuivra jusqu'à la phase de faisabilité d'un projet, c) initier la caractérisation environnementale sur un très grand nombre d'échantillons dont les coûts d'acquisition sont initialement associés au budget d'exploration, d) permettre à l'entreprise d'être proactive et de rechercher, dès le début du projet minier, des solutions d'atténuation et de contrôle des sources de génération de DMA et/ou de lixiviation de contaminants, e) bonifier la gestion du risque environnemental conduira, à long terme, à une optimisation des coûts de restauration du gisement d' Akasaba Ouest au stade de post-fermeture et f) améliorer l'image de responsabilité corporative de l'entreprise minière ce qui aura pour effet de favoriser l'acceptabilité sociale des citoyens et éventuellement l'appui financier de firmes d'investissement.

Type de document: Thèse (Mémoire)
Directeur de mémoire/thèse: Demers, Isabelle
Co-directeurs de mémoire/thèse: Benzouaazoua, Mostafa
Mots-clés libres: Stériles miniers; géométallurgie; protocole; modèle géoenvironnemental; gestion des stériles
Divisions: Sciences appliquées > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt: 11 juin 2018 19:16
Dernière modification: 11 juin 2018 19:16
URI: http://depositum.uqat.ca/id/eprint/765

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