Pertinence des essais de lixiviation en batch dans la prédiction du comportement hydrogéochimique des rejets miniers

La gestion des rejets miniers constitue l’un des défis de l’industrie minière. Une gestion adéquate est requise pour minimiser l’impact environnemental de ces rejets. Les principaux problèmes environnementaux liés à la gestion des rejets miniers sont la production du drainage minier acide (DMA), du drainage neutre contaminé (DNC) et le relargage des métaux. Plusieurs essais ont été proposés pour prédire la génération du DMA et permettre une planification de la disposition des rejets. Les essais de prédiction du DMA peuvent être classés en deux groupes : les essais statiques et les essais cinétiques. Les méthodes de prédiction du DMA notamment les essais cinétiques sont aussi utilisés pour étudier la génération de DNC. En plus de la gestion de la production du DMA et du DNC, les eaux minières doivent respecter les normes environnementales en vigueur et plusieurs essais sont utilisés pour prédire la qualité des eaux. Les résultats des essais cinétiques peuvent être utilisés à cet effet. En plus de ces essais, les essais de lixiviation en batch sont aussi utilisés pour la prédiction du comportement hydrogéochimique des rejets miniers. Au Québec, les essais de lixiviation en batch les plus utilisés sont l’essai TCLP, l’essai SPLP et l’essai CTEU-9. Les essais cinétiques et essais de lixiviation en batch sont réalisés dans des conditions différentes. Des études dans la littérature ont démontré que les conditions de réalisation des essais cinétiques permettaient de mieux simuler les conditions de terrain. Bien que permettant d’avoir des résultats de prédiction plus rapidement que les essais cinétiques, l’utilisation des essais de lixiviation en batch à cet effet reste à discuter. La question reste à savoir si les résultats de ces essais sont assez fiables pour la prédiction de la qualité des eaux minières. 
\nL’objectif de cette étude est d’évaluer la pertinence des essais de lixiviation en batch pour la prédiction du comportement hydrogéochimique des rejets miniers. Pour atteindre cet objectif, des résultats des essais cinétiques et de lixiviation en batch ont tout d’abord été compilés à partir d’anciens projets réalisés au sein de l’URSTM. Une comparaison des résultats des deux types d’essais a été faite avec les concentrations en mg/l, les quantités normalisées en mg/kg et les taux journaliers lixiviés en mg/kg/j. D’autre part, des mélanges de minéraux purs ont été réalisés et soumis aux essais en mini-cellule d’altération, et des essais de lixiviation en batch ont été réalisés sur les mélanges frais et altérés (post-démantèlement des essais). Un essai d’extraction séquentielle est aussi réalisé sur les mélanges pré- et post-essais de lixiviation en batch et essais en mini-cellule d’altération. 
\nLes résultats de la comparaison des essais de lixiviation en batch (TCLP, SPLP et CTEU-9) aux résultats stabilisés des essais cinétiques (essai en colonne, essai en cellule humide et essai en mini-cellule d’altération) ont montré que les essais de lixiviation en batch étaient plus agressifs que les essais cinétiques, de plus grandes concentrations étant obtenues avec les essais de lixiviation en batch. Les mêmes tendances sont obtenues même en minimisant les biais liés à la différence du ratio liquide/solide, du temps d’extraction, de la quantité de matériel utilisée et de la taille des particules. Par contre, les résultats des essais de lixiviation en batch (SPLP et CTEU-9) sont plus proches des concentrations maximales obtenues avec les essais cinétiques. Les résultats de l’essai TCLP sont, quant à eux, supérieurs aux concentrations maximales obtenues avec les essais cinétiques. Les résultats stabilisés correspondent à la lixiviation à long terme dans les conditions de terrain; ceci montre que les essais de lixiviation en batch surestiment le relargage à long terme des métaux. Les résultats de l’extraction séquentielle réalisée sur les matériaux pré- et post-essais de lixiviation en batch et essais en mini-cellule ont montré que les essais de lixiviation en batch (TCLP et SPLP) influencent peu la distribution des métaux. Par contre, après l’essai CTEU-9 et l’essai en mini-cellule d’altération, les proportions des métaux liés aux oxydes de Fe et Mn deviennent importantes, dû fait que les proportions des métaux liées aux fractions échangeables et liées aux carbonates ont été lixiviées durant les processus d’oxydation-neutralisation. Ces résultats montrent que les processus géochimiques ayant lieu durant les essais cinétiques (et peut être durant l’essai CTEU-9) influencent la lixiviation et la distribution des métaux. 
\nLes résultats de la présente étude mettent en évidence, d’une part le fait que les essais de lixiviation en batch extraient de plus grandes concentrations que les concentrations réelles rencontrées dans les conditions de terrain et, d’autre part, que les processus géochimiques ayant lieu durant les essais cinétiques (et dans les conditions de terrain) influencent la lixiviation et la distribution des métaux dans les différentes phases minérales. Les essais de lixiviation ne sont donc pas des essais recommandables pour la prédiction à long terme du comportement hydrogéochimique des rejets miniers.

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