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Tri des stériles miniers comme nouvelle approche de gestion intégrée : contrôle du drainage minier et valorisation

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Amar, H. (2020). Tri des stériles miniers comme nouvelle approche de gestion intégrée : contrôle du drainage minier et valorisation. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/956

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Résumé

L’exploitation de gisements miniers est de plus en plus confrontée à des défis d’ordre environnementaux dont ceux liés à la gestion des rejets miniers (résidus et stériles). Le drainage minier, qui se caractérise par de concentrations plus ou moins fortes en métaux et parfois une baisse du pH en l’absence d’un potentiel de neutralisation, est produit lorsque les sulfures contenus dans les rejets miniers sont exposés à l’eau et à l’oxygène. Les stériles miniers sont caractérisés par une grande hétérogénéité de leurs propriétés physiques, chimiques et minéralogiques. Ces dernières ont un effet direct sur les propriétés hydrogéochimiques de ces matériaux. Plusieurs facteurs influencent la gestion de ces rejets, entre autres la géologie du gisement et le type de l’exploitation minière. Les mines à ciel ouvert qui exploitent des gisements polymétalliques et à métaux précieux génèrent de grandes quantités de stériles qui sont déposés sous forme de haldes en surface impactant grandement l’empreinte écologique. Les exploitations souterraines génèrent quant à elles moins de stériles et ceux-ci sont employés le plus souvent comme remblai rocheux. L’évaluation précise du potentiel de génération d’acide des stériles miniers détermine la faisabilité des projets miniers, l’exploitation minière ainsi que le mode de gestion des stériles qui en résultent.
Dans ce mémoire de maitrise, on y présente une étude réalisée sur des stériles miniers afin de proposer une méthode de gestion intégrée de ceux-ci visant la décontamination des phases problématiques (sulfures) et la valorisation des métaux précieux résiduels. Ainsi, le principal objectif de l’étude a consisté en le développement d’une nouvelle approche permettant la gestion intégrée des stériles (en trois lithologie) de la mine d’or Canadian Malartic (Abitibi, Québec, Canada). Les trois lithologies en question ont été échantillonnées après l’abattage par explosif tout en s’assurant de leur homogénéité et représentativité. Chaque lithologie a d’abord été débarrassée de sa fraction inerte (supérieure à 2,4 mm, représentant le diamètre physique d’encapsulation des sulfures DPLS). La fraction fine, qui ne représente que 10% environ de l’échantillon total, a ensuite été divisée en deux fractions afin d’optimiser le retraitement de ces stériles en vue de leur décontamination/valorisation: la fraction 0-1 mm dite fine et la fraction 1-2.4 mm comme fraction dite grossière. La méthodologie proposée repose sur une caractérisation fine des trois principales lithologies classifiées comme étant des stériles dans cette mine et par la suite sur l’application d’un procédé de désulfuration environnementale afin de réduire le potentiel de génération d’acide et de récupérer les métaux précieux résiduels que sont l’or et l’argent. Enfin, le comportement géochimique des matériaux désulfurés en comparaison avec les échantillons de tête a été évalués à l’aide d’essais cinétiques en mini-cellules d’altération. Les analyses chimiques et minéralogiques ont montré que les trois lithologies (φ<2,4 mm) sont plus riches en carbonates (principalement la calcite) qu’en sulfures (pyrite). Le bilan acide base et le test NAG montrent que les trois lithologies et leurs deux fractions correspondantes sont non génératrices d’acide, à l’exception de trois fractions incertaines selon ces tests statiques ABA (Acid base accounting). La désulfuration en laboratoire menée avec la méthode gravimétrique (séparateur de Knelson et table de Mozley) s’est avérée plus efficace que celle menée avec la méthode de flottation sachant la distribution granulométrique grossière des matériaux traités. La méthode gravimétrique a offert un bon taux de récupération des sulfures (supérieur à 80 %). Sur la base des tests statiques, les matériaux ainsi désulfurés ont été prouvés non générateurs d’acide et peuvent être réutilisés comme matériaux de réhabilitation lors de la phase de fermeture de la mine. Pour chaque lithologie étudiée, des essais cinétiques en mini-cellules d’altération ont été effectués afin de confirmer les résultats de la désulfuration relativement à la non génération d’acide et afin d’évaluer le comportement géochimique des lithologies à long terme. Durant toute la durée du test (84 jours), les analyses géochimiques ont montré des valeurs de pH entre 7,4 et 8,9 et les concentrations des éléments de fer (Fe) et de zinc (Zn) ont tout le temps été au-dessous des limites environnementales fixées par la Directive 019 au Québec. Le contenu en soufre et en carbone des matériaux suite au démantèlement des tests et le degré de libération des sulfures déterminent le comportement géochimique des stériles miniers étudiés. Les images prises par le microscope optique ont montré que les sulfures observés dans les matériaux issus du démantèlement sont généralement encapsulés totalement dans la gangue ou bien semi libérés.
Enfin, les concentrés de désulfuration obtenus présentent des contenus significatifs en or et en argent (> 3 g/t et > 4 g/t, respectivement). La pyroanalyse a montré, quant à elle, que la récupération des métaux précieux peut compenser une partie des coûts du retraitement des stériles et permettre une gestion intégrée.
Ainsi, après un criblage suivant le DPLS, un deuxième criblage est recommandé à 1 mm pour récupérer et traiter la fraction fine (6 % de l’échantillon total), riche en métaux précieux, alors que la fraction grossière (4 % de l’échantillon total) sera valorisée dans les travaux de réhabilitation et/ou dans des travaux de génie civil comme sable.

Type de document: Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse: Benzaazoua, Mostafa
Co-directeurs de mémoire/thèse: Bussière, Bruno
Mots-clés libres: Stériles miniers, drainage minier acide, désulfuration environnementale, méthode gravimétrique, flottation, or-argent, essais cinétiques, mini-cellules d’altération
Divisions: Génie > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt: 17 mars 2020 12:35
Dernière modification: 17 mars 2020 18:57
URI: https://depositum.uqat.ca/id/eprint/956

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