Comportement hydrogéochimique des stériles d'une halde expérimentale visant à limiter la production de DNC par contrôle des écoulements

Poaty, Bissé (2022). Comportement hydrogéochimique des stériles d'une halde expérimentale visant à limiter la production de DNC par contrôle des écoulements. (Thèse de doctorat). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1354

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Résumé

Une halde expérimentale inclinée à 5%, a été construite à la mine Lac Tio (près de
Havre-Saint-Pierre, au Québec, Canada) pour évaluer une nouvelle approche de
stockage de stériles miniers visant à contrôler les infiltrations d'eau et minimiser la
contamination dans les haldes à stériles. Cette nouvelle méthode est basée sur une
couche de contrôle d'écoulement (CCE) placée au-dessus de la halde expérimentale à
stériles et contribuant à dévier l'eau vers l'extrémité de cette halde constituée de stériles
non réactifs. Des essais au laboratoire (colonnes et système expérimental 2D) ont été
menés en parallèle afin de répondre à toutes les préoccupations liées à la limitation de
l’essai de terrain (halde expérimentale). Aussi, une évaluation à plus petite échelle
(colonnes de laboratoire) a été menée afin de mieux cerner les phénomènes
hydrogéochimiques qui peuvent avoir lieu à l'échelle de terrain. En effet, des essais en
colonnes ont été effectués afin de comprendre le comportement hydrogéochimique des
différents types de stériles de la mine Lac Tio (à prédominance anorthosite ou hémoilménite)
séparément et juxtaposés. Des essais d'infiltration en laboratoire ont aussi été
réalisés dans un modèle physique (système expérimental 2D) afin de comprendre les
facteurs qui influencent la performance de la CCE. De ce fait, la structure interne du
modèle physique a été conçue de façon similaire à celle de la halde expérimentale. Les résultats des essais en colonnes ont montré une variation des taux de libération de
nickel et de sulfate d'un à deux ordres de grandeur selon le type de stériles et leur
configuration (purs ou mélangés entre eux). La qualité de l'eau de drainage a été
affectée par les changements de volume d'eau de rinçage, par la
précipitation/dissolution de minéraux secondaires et par la sorption de Ni dans les
stériles anorthositiques. Ces résultats ont aussi démontré que le stockage de stériles
d'hémo-ilménite sur ceux d'anorthosite est un moyen efficace de réduire les niveaux de
Ni dans les eaux de drainage des matériaux de la mine Lac Tio. Les résultats du modèle physique ont montré que la déviation de l'eau le long de la
pente de la boîte d'infiltration est régit en grande partie par l'angle d'inclinaison de la
boîte et le taux de pluie appliqué. Ces résultats ont aussi montré que la distribution de
l'infiltration au sein du système dépend de l'intensité des précipitations. Les résultats
des essais d'infiltration ont aussi indiqué que les charges de nickel et de sulfate sont
influencées par les taux de précipitations appliqués et que la qualité de l'eau de drainage
est améliorée par une meilleure déviation de l'eau par la CCE. Ces résultats suggèrent que les charges de nickel et de sulfate sont principalement contrôlées par les effets de
barrière capillaire, les chemins d'écoulement et le débit.
Les résulats de la halde expérimentale ont montré que la CCE constituée de matériaux non réactifs compactés à grains fins, a conduit à une diminution l’infiltration de l’eau dans les matériaux réactifs et à une déviation de l'eau vers le pied de la halde (constitué de de stériles non réactifs). Les taux de libération en nickel ont été du même ordre de grandeur avant et après la mise en place de la CCE sur la halde expérimentale. Les taux de libération en sulfate avant la mise en place de la CCE ont été également proches de ceux obtenus après l'installation de la CCE. La faible différence de taux de libération en nickel obtenue avant et après l'installation de la CCE pourrait s'expliquer partiellement par la libération de Ni dans les eaux de drainage en raison d'une diminution de la capacité de sorption de Ni des stériles au cours du temps. En conséquence, l'efficacité de la CCE a été affectée. Cela pourrait également s'expliquer par la faible infiltration d'eau dans les stériles réactifs entraînant une libération lente et progressive de produits d'oxydation tels que le nickel et les sulfates comparativement à avant l'installation de la CCE. Ces résultats suggèrent que la réactivité des stériles reste similaire avant et après la mise en place de la CCE mais que leur capacité de sorption du nickel diminue avec le temps. Cependant, la qualité des eaux de drainage pourrait être considérablement améliorée par l'inclusion de plusieurs CCE dans une grande halde à stériles.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Thèse de doctorat)
Directeur de mémoire/thèse:	Plante, Benoît
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Buissière, Bruno et Benzaazoua, Mostafa
Mots-clés libres:	Couche de contrôle d’écoulement; drainage neutre contaminé; halde expérimentale; nouvelle méthode de gestion et stockage des stériles miniers
Divisions:	Mines et eaux souterraines > Doctorat en sciences de l'environnement
Date de dépôt:	14 juin 2022 18:05
Dernière modification:	14 juin 2022 18:05
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1354

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