Contrôle du DMA des stériles du projet Lac Guéret de Mason Graphite à l’aide d’amendements alcalins

Tsafack Mouafo, Victor (2023). Contrôle du DMA des stériles du projet Lac Guéret de Mason Graphite à l’aide d’amendements alcalins. (Mémoire de maîtrise). Polytechnique Montréal. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1486

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Résumé

L’exploitation minière engendre des rejets qui peuvent être riches en minéraux sulfureux qui peuvent produire le drainage minier acide (DMA), lorsque ceux-ci sont exposés à l’eau et à l’oxygène de l’air et qu’ils ne contiennent pas suffisamment de minéraux neutralisants.

Durant les opérations d’exploitation, une préoccupation est portée sur la qualité des lixiviats qui sont produits (doivent respecter la réglementation en vigueur). Des actions qui visent à atténuer l’impact de l’oxydation des rejets miniers peuvent être envisagées dès le début d’exploitation. Certains gisements de graphite du Canada sont particulièrement riches en pyrrhotite, un des principaux minéraux qui engendrent la formation du DMA. La pyrrhotite est connue pour avoir une vitesse d’oxydation assez rapide d’environ 20 à 100 fois plus rapide que la pyrite. Vu la rapidité de la pyrrhotite à s’oxyder, il est nécessaire de trouver un moyen de contrôler ou de retarder la survenue du DMA avant d’entamer les opérations de restauration.

Plusieurs moyens sont utilisés pour contrôler le DMA sur les résidus miniers, mais ces moyens sont difficilement applicables pour les stériles. La technique d’amendement des rejets miniers au moyen des matériaux alcalins est parfois préférée. Les amendements ont pour but de retarder la production de DMA (eau caractérisée par un pH bas, une teneur en métaux élevée, une concentration en sulfate élevé). Il faudrait donc que les lixiviats issus des stériles amendés aient des caractéristiques qui présentent une amélioration de leur qualité vers les critères de la Directive 019.

Ce projet de recherche porte sur la caractérisation du comportement géochimique des stériles du Gisement Lac Guéret, ainsi qu’une utilisation des amendements alcalins (marbre dolomitique et cendres de bois), avec une masse de marbre représentant 10 % de la masse de stérile à amender. La première étape des travaux de ce projet consiste en l’échantillonnage des stériles et des matériaux d’amendement. Les échantillons de stériles sont des carottes provenant des campagnes d’exploration. Ils ont permis de constituer différentes sortes de composites pour les différents essais. La deuxième étape a consisté en la caractérisation des échantillons de composites de stérile et d’amendements, et enfin, des essais cinétiques sont réalisés en cellules humides, en colonne de laboratoire et en colonne de terrain.

Des essais en cellules humides sont réalisés sur quatre composites de stériles à savoir : un composite de 16 % soufre, de 9 % soufre, de 2 % soufre et de 1 % soufre. Ces essais en cellules humides permettent de statuer sur le potentiel de génération du DMA à long terme.

Des essais en colonnes de laboratoire sont menés sur deux sortes de composites de stériles reconstitués (un composite soufre élevé et un composite soufre faible). Les essais sont constitués des colonnes de stériles témoins et des colonnes de stériles amendés. Trois scénarios d’amendement sont testés pour chaque type de composite de stérile. Un scénario est formé du marbre au fond de la colonne et des stériles par-dessus. Un autre scénario consiste en des stériles au fond de la colonne et du marbre par-dessus, et un autre consiste en des stériles en dessous et la cendre par-dessus.

Les essais en colonnes de terrain ont permis d'étudier le comportement géochimique de trois composites de stériles (soufre élevé, soufre moyen et soufre faible). Les amendements sont testés sur le composite de stérile moyen suivant le même scénario que ceux des colonnes laboratoire, sauf que le scénario avec le marbre au-dessus dans les colonnes terrain va être reconfiguré au cours des essais, dû au fait que le marbre par-dessus n’est visiblement pas efficace.

Les essais de caractérisation ont montré que les échantillons de stériles pouvaient contenir jusqu’à 30 % de pyrrhotite et jusqu’à 7 % de pyrite dans des échantillons à soufre élevé, comme le cas du 16 % soufre en cellule humide. Les échantillons sont pauvres en minéraux neutralisants carbonatés. Les concentrations en silicates sont variables d’un échantillon à l’autre; il y’a tout de même moins de minéraux silicatés dans les échantillons à teneur en soufre élevé. La présence de certains minéraux (pentlandite, rambergite, sphalérite, arsénopyrite, sillimanite, chalcopyrite) est la source de la lixiviation de métaux. Les essais de bilan acide base (ABA) ont montré que tous les composites de stériles sont potentiellement générateurs d’acide.

Les essais géochimiques ont montré que les lixiviats produits avaient des pH moyens variables selon l’échantillon. La moyenne maximale de pH est de 7, observée dans les lixiviats de l’échantillon de soufre faible des colonnes de laboratoire. La moyenne minimale de 3,16 a été observée dans les lixiviats de l’échantillon de soufre élevé en colonne terrain. Des thiosulfates et des tétrathionates ont été observés dans les lixiviats des essais en cellule humide.

L’apport des amendements a permis d’avoir des améliorations au niveau des pH ainsi que du taux de lixiviation des métaux. Les perspectives d’utilisation des amendements en marbre dolomitique pour retarder le DMA dans les haldes à stérile riche en pyrrhotite sont prometteuses. Il faut tout de même faire des essais à l’échelle terrain en intercalant les couches de marbre dolomitique de faible granulométrie pour suivre la qualité des lixiviats qui sont produits. Il est fortement recommandé de déposer les stériles dans les haldes de manière à constituer des bancs de stérile à teneur en soufre faible à moyenne, et éviter de constituer des bancs de stérile riche en pyrrhotite.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse:	Plante, Benoît
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Demers, Isabelle
Informations complémentaires:	Institutions en extension : Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue et Université de Montréal
Mots-clés libres:	Drainage minier, Pyrrhotite, Graphite, Stérile, Oxydation
Divisions:	Mines et eaux souterraines > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	09 août 2023 13:52
Dernière modification:	09 août 2023 13:52
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1486

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