Reconciling Quantitative Mineralogy and Drainage Dynamics in Weathering Mine Waste Rock
Notice bibliographique
Résumé
Mineral resource extraction generates vast amounts of mine waste, which can release poor-quality drainage upon weathering, including acid rock drainage (ARD). Effective storage and wastewater treatment strategies are essential to mitigate the environmental impact of these materials. However, forecasting the long-term mineral reactivity and drainage behavior in large-scale mine waste storage systems remains a significant challenge for the mining industry. A proactive, predictive approach to mine waste management, rather than reactive stabilization or remediation, is needed. This PhD thesis investigates mineral weathering processes in mine waste rock under diverse geochemical conditions to support this shift to predictive approaches. The first study examines sample preparation biases in quantitative mineralogical analyses of granular mine wastes. It demonstrates that particle size segregation during epoxy molding introduces significant error, which can be mitigated by cutting molds perpendicular to the settling direction. Variability due to unresolved heterogeneity is shown to be minor when particle counts exceed 25,000 at sizes >150 μm. The second study quantifies the relationship between mineralogical parameters (size, association, and liberation) and leachate chemistry at different water saturation levels (100-5%). Leachate pH decreased from 6.14 at full saturation to 5.37 at 5% saturation, accompanied by a reduction in average carbonate grain size from 200 to 145 μm. Iron (Fe) and copper (Cu) concentrations in solution increased significantly at lower saturation, with Cu levels rising 24-fold at 5% saturation compared to full saturation. Conversely, arsenic (As) concentrations increased with higher moisture content due to changes in pyrite oxidation behavior. The third study investigates trace metal scavenging by secondary minerals in mine waste, focusing on Fe(oxy)hydroxides and Ca-sulfates. High-resolution LA-ICP-MS element mapping reveals strong enrichment of trace elements such as Cr and Cd at grain rims, whereas other elements reveal a more uniform distribution, indicating isomorphic substitution within Fe-oxides. Factor analysis highlights distinct element associations, suggesting different sequestration mechanisms based on primary mineral sourcing or compatibility with the secondary mineral structure. By combining kinetic testing, geochemical leachate analysis and quantitative mineralogical assessments, as well as statistical evaluations, this thesis provides insights into mineral reactivity and heterogeneity of mine waste materials across various storage conditions.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
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