Caractérisation et évaluation du potentiel de valorisation des stériles de la mine de graphite du Lac des Îles, Québec

Hassaid, Mohamed Malik (2026). Caractérisation et évaluation du potentiel de valorisation des stériles de la mine de graphite du Lac des Îles, Québec. (Mémoire de maîtrise). Polytechnique Montréal. Depositum. https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1894

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Résumé

RÉSUMÉ

Ce mémoire porte sur la caractérisation géoenvironnementale des stériles de la mine de graphite du Lac des Îles, au Québec, et sur l’évaluation de leur potentiel de valorisation hors site. L’étude vise à déterminer si les stériles entreposés dans les haldes F6 et F12, ainsi que les futurs stériles associés à la fosse F4, peuvent être valorisés dans une perspective d’économie circulaire.

La démarche méthodologique a été structurée en quatre phases. La phase 1 comprend la compilation des données historiques et la planification de l’échantillonnage. La phase 2 repose sur les observations lithologiques et les mesures par FRXp. La phase 3 concerne le traitement statistique des données, comprenant le nettoyage de la base de données, la transformation log-ratio centrée, la projection par la méthode UMAP et la classification par k-moyennes, suivis de la sélection d’échantillons destinés aux analyses. Cette approche a permis de distinguer trois grappes géochimiques dans chacun des secteurs étudiés, associées aux principales lithologies observées, notamment les gneiss quartzofeldspathiques et les pegmatites. Ces regroupements ont ensuite été comparés et validés à partir des observations géologiques disponibles.

La phase 4 porte sur l’évaluation environnementale, réalisée selon le Guide de valorisation des matières résiduelles inorganiques non dangereuses de source industrielle (MENV, 2002). Elle a permis d’évaluer la non-dangerosité réglementaire, le potentiel de génération d’acide, la capacité de neutralisation, le contenu total en contaminants et la mobilité des éléments à l’aide des essais TCLP, CTEU-9 et SPLP.

Les résultats montrent que les matériaux analysés ne présentent pas de caractère dangereux au sens réglementaire. Leur classement demeure toutefois contrôlé par le potentiel de génération d’acide, le contenu total en contaminants et la mobilité de certains éléments. Selon les critères A, B et C, la majorité des échantillons se situe dans les classes A-B et B-C, avec une dominance de la classe BC pour F4 et F12, tandis que F6 présente une variabilité plus marquée.

Les essais de lixiviation indiquent que le fluorure constitue le paramètre le plus discriminant, notamment lors de l’essai CTEU-9. Ce relargage pourrait être lié à la présence de fluorapatite et favorisé par la granulométrie plus fine utilisée dans cet essai. Parmi les 28 matériaux évalués, deux sont classés en classe I, 18 en classe III et 8 sont considérés comme non valorisables. Ces résultats montrent que la valorisation doit reposer sur une gestion sélective des matériaux selon leurs caractéristiques géochimiques.

ABSTRACT

This master's thesis focuses on the geoenvironmental characterization of waste rock from the Lac des Îles graphite mine, Québec, and on the assessment of its potential for off-site valorization. The study aims to determine whether the waste rock stored in the F6 and F12 waste rock piles, as well as the future waste rock associated with pit F4, can be valorized within a circular economy perspective.

The methodological approach was structured into four phases. Phase 1 included the compilation of historical data and the planning of the sampling campaign. Phase 2 was based on lithological observations and portable X-ray fluorescence measurements. Phase 3 involved statistical data processing, including database cleaning, CLR transformation and UMAP analysis coupled with Kmeans clustering, followed by the selection of representative and targeted samples for detailed analyses. This approach made it possible to distinguish three geochemical clusters in each studied sector, associated with the main lithologies observed, including gneisses and pegmatites. These groupings were then compared with and validated using the available geological observations.

Phase 4 focused on the environmental assessment, carried out according to provincial guideline governing the beneficial use of non-hazardous inorganic industrial residual materials (MENV, 2002). This assessment included the verification of regulatory non-hazardous status, acidgenerating potential, neutralization capacity, total contaminant content and elemental mobility using TCLP, CTEU-9 and SPLP leaching tests.

The results show that the analyzed materials do not exhibit hazardous characteristics under the applicable regulatory framework. However, their classification remains controlled by acidgenerating potential, total contaminant content and the mobility of certain elements. According to the A, B and C criteria, most samples fall within the A-B and B-C classes, with a dominance of the B-C class for F4 and F12, while F6 shows greater variability.

The leaching tests indicate that fluoride is the most discriminating parameter, particularly in the CTEU-9 test. This release may be related to the presence of fluorapatite and may also be enhanced by the finer particle size used in this test. Among the 28 materials evaluated, two are classified as Class I, 18 as Class III and eight are considered non-valorizable. These results show that waste rock valorization at Lac des Îles must rely on selective management according to the geochemical characteristics of the materials.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur ou directrice de recherche:	Demers, Isabelle
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Legault, Marc
Informations complémentaires:	Institution en extension : Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue.
Mots-clés libres:	Stériles miniers, valorisation, caractérisation géochimique, caractérisation minéralogique, drainage minier acide, essais de lixiviation, fluorescence X portable, mine de graphite, Lac des Îles
Divisions:	Mines et eaux souterraines > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt:	08 oct. 2026 13:47
Dernière modification:	08 oct. 2026 13:47
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/1894

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