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Utilisation de mélanges paste rock réactifs dans des recouvrements miniers

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Pouliot, Sandra (2019). Utilisation de mélanges paste rock réactifs dans des recouvrements miniers. (Mémoire de maîtrise). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/957

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Résumé

La gestion responsable des rejets miniers, autant les stériles grossiers que les résidus fins de concentrateur, est une des préoccupations environnementales majeures de l’industrie minière, car ceux-ci sont habituellement entreposés dans des parcs à résidus et haldes à stériles et qui, selon la composition minéralogique des rejets, peuvent générer du drainage minier contaminé (acide ou neutre). Les éléments à considérer lors de la restauration de ces aires d’accumulation concernent principalement la stabilité chimique des rejets, la stabilité physique de l’ouvrage et la gestion des eaux de surface. L’instabilité chimique des résidus et des stériles conduit à la contamination des eaux de surface et souterraines par les infiltrations dans les eaux souterraines et les effluents miniers, qui peuvent affecter les écosystèmes environnants (Aubertin et al., 2002, Bussière et al., 2005). La valorisation de matériaux miniers, stériles et résidus, disponibles en grande quantité directement sur les sites est une des avenues qui présente de grands avantages, tant économique qu’environnemental, tout en visant une plus grande acceptabilité sociale en répondant aux objectifs de développement durable. C’est ainsi qu’un nouveau matériau, le paste rock fait l’objet de travaux de recherche depuis quelques années, est un mélange homogène de résidus et de stériles miniers, en cherchant à atteindre les propriétés hydrogéologiques des résidus fins et les propriétés géomécaniques des stériles (Wilson, 2008).
L'objectif général du projet consistait à évaluer l’applicabilité de la technique de mélange de stériles et de résidus, ou paste rock, avec ou sans ajout d’un amendement, comme matériaux dans un recouvrement. Les stériles et les résidus miniers testés provenaient de la mine LaRonde, propriété d’Agnico Eagle Mines Ltée (AEM), située en Abitibi-Témiscamingue (Qc), Canada. La particularité de ce projet est qu’il a utilisé, pour deux des essais en colonnes et la cellule expérimentale sur le terrain, des matériaux qui sont potentiellement générateurs de drainage minier acide (DMA) pour faire le mélange paste rock. L’utilisation de matériaux réactifs, qui ne sont habituellement pas utilisés dans les recouvrements en restauration minière, est un défi scientifique supplémentaire à ce projet. À la connaissance de l’auteure, aucune étude similaire n’avait été réalisée avec ce type des matériaux.
Cette étude pose une hypothèse principale, soit qu’un matériel acidogène et lixiviable (amendés ou non), dans une couche de faible perméabilité faite d’un mélange paste rock au sein d’un recouvrement minier, pourrait limiter la génération de contaminants en raison de conditions hydrogéologiques favorables. Il est important de rappeler que la présente étude est d’abord et avant tout prospective de l’utilisation de paste rock réactif comme matériau de recouvrement. Ainsi, l’objectif de l’étude n’est pas de comprendre en détail l’ensemble des phénomènes, mais plutôt d’utiliser plusieurs approches différentes, au laboratoire et sur le terrain, pour valider l’intérêt de l’approche proposée. La caractérisation des matériaux de recouvrement a été réalisée sur les résidus et stériles miniers prélevés sur le site de la mine LaRonde (AEM).
Les objectifs spécifiques (OS) du projet peuvent être décrits de la façon suivante :
OS #1 : En raison de leurs caractéristiques qui sont très différentes, déterminer un ratio (stériles : résidus) optimal qui permettra d’atteindre les objectifs hydrogéologiques en termes de conductivité hydraulique saturée;
OS #2 : Caractériser les principales propriétés physiques, chimiques, minéralogiques et hydrogéologiques du mélange paste rock retenu, avec emphase sur les mélanges non amendés;
OS #3 : Évaluer en laboratoire, en grande colonne expérimentale, l’efficacité de recouvrements de type couverture à effet de barrière capillaire (CEBC) et bicouche faits entièrement de matériaux miniers réactifs pour limiter la génération de contaminants;
OS #4 : Évaluer l’efficacité de l’ajout d’un amendement calcaire au sein d’un mélange paste rock fait de matériaux réactifs à neutraliser la génération de contaminants;
OS #5 : Évaluer la performance d’une configuration de recouvrement composé de paste rock dans une cellule expérimentale construite sur le site de la mine LaRonde.
OS #6 : Comparer les résultats obtenus au laboratoire avec ceux de la cellule de terrain.
Les résultats du suivi en laboratoire des quatre colonnes expérimentales ont démontré qu’un recouvrement de paste rock, dans une configuration de CEBC amendée en calcaire, a été efficace pour limiter la génération de contaminants (pH, alcalinité, métaux) et la diffusion de l’oxygène, mais pas pour atteindre une qualité d’eau qui respecte les exigences règlementaires. Les flux d’oxygène mesuré dans les colonnes avec recouvrement de paste rock ont varié entre 30 et 80 mole/m²/an, tandis que des études antérieures ont démontré que les résidus de LaRonde ont une réactivité qui a varié entre 365-1500 mole/m²/an. L’incertitude sur les mesures de flux d’oxygène dans l’intervalle de 1-100 mole/m²/an étant évalué à 10 mole/m²/an, nous pouvons affirmer que le recouvrement de paste rock a limité la réactivité du résidus sous-jacents. Pour le comportement hydrogéologique, les colonnes C1 et C2, de configuration CEBC, ont mieux performé que les colonnes bicouches en raison du bris capillaire qui permet de maintenir d’eau dans toute l’épaisseur de la couche de paste rock. Le suivi géochimique a démontré l’effet bénéfique de l’ajout d’un amendement en calcaire afin de neutraliser la génération de contaminants. Cependant, les résultats du suivi des colonnes ont démontré une perte d’alcalinité et une hausse des teneurs en métaux, liés à une perte de l’efficacité du calcaire après une période de 325 jours. Afin de vérifier la performance de la cellule expérimentale construite avec un recouvrement de paste rock (CR-4) sur le site de la mine LaRonde, qui représente une configuration bicouche amendée, les résultats du suivi ont été comparés à la cellule témoin en résidus. Lorsque comparés, les résultats obtenus démontrent qu’il y ait eu significativement moins d’oxydation dans les résidus sous-jacents au recouvrement de la cellule CR-4 que dans la cellule témoin, avec un pH maintenu plus élevé, et des teneurs en métaux et sulfates plus faibles, et ce même si les normes règlementaires ne sont pas toujours atteintes. Le calcul de l’efficacité de la cellule CR-4 à réduire la charge en certains métaux (Cu, Fe, Ni, Pb, Zn) comparativement à la cellule témoin s’établit entre 75-98,7 % (Kalonji-Kabambi et Bussière 2017, 2018). Cette comparaison des résultats a clairement démontré la capacité d’un recouvrement en paste rock à limiter la génération de contaminants dans l’environnement.

Type de document: Thèse ou mémoires (Mémoire de maîtrise)
Directeur de mémoire/thèse: Bussière, Bruno
Co-directeurs de mémoire/thèse: Plante, Benoît
Mots-clés libres: restauration, recouvrement, past rock, drainage minier acide
Divisions: Génie > Maîtrise en génie minéral
Date de dépôt: 17 mars 2020 13:05
Dernière modification: 17 mars 2020 13:05
URI: https://depositum.uqat.ca/id/eprint/957

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