Évaluation des principaux facteurs d'influence sur la prédiction du drainage neutre contaminé

L’objectif principal de la thèse est la prédiction du drainage neutre contaminé en nickel, particulièrement par les stériles miniers. Les travaux sont centrés sur le cas de la mine Tio (au nord de Havre-Saint-Pierre, Québec), appartenant à Rio Tinto, Fer et Titane Inc., qui y exploite un gisement d’hémo-ilménite (hématite et ilménite en exsolution) par une mine à ciel ouvert depuis 1950. Des travaux antérieurs ont montré que le nickel dans les eaux de drainage est généré par l’oxydation de sulfures (pyrite nickélifère et millérite) présents en trace dans les stériles miniers. Ces travaux ont aussi suggéré que les stériles ne sont pas générateurs d’acide à long terme, la neutralisation d’acide par les minéraux présents dans la gangue (principalement un plagioclase calcique apparenté à la labradorite) étant suffisante. Les travaux antérieurs suggèrent aussi que les stériles possèdent un certain potentiel de rétention du Ni, possiblement par des phénomènes de sorption. La présente étude vise à préciser les phénomènes géochimiques ayant lieu dans les stériles de la mine Tio, quant à la génération de Ni, la neutralisation de l’acide produit par les sulfures et l’atténuation des niveaux de Ni dans les eaux de drainage. Plus particulièrement, on vise à connaître l’effet de la teneur en ilménite résiduelle dans les stériles (la teneur de coupure en ilménite est d’environ 76 %), de même que l’effet de l’altération des stériles sur la génération de Ni. \nPour atteindre ces objectifs, les échantillons étudiés sont de 2 types. Premièrement, les échantillons de stériles sélectionnés pour cette étude sont à teneur variable en ilménite résiduelle (entre 20 et 60 % d’hémo-ilménite) et à des degrés d’altération différents : d’une part des stériles fraîchement produits et d’autre part des stériles ayant subi environ 25 ans d’altération dans les haldes. Deuxièmement, des fractions de minéraux purifiés à partir des stériles ont été préparés, pour produire les 6 principales classes de minéraux trouvées dans les stériles. Des essais cinétiques de laboratoire (cellules humides et mini-cellules d’altération) et sur le terrain (cellules de terrain) ont été réalisés, de même que des essais de sorption en batch et en mini-cellule d’altération. Les échantillons ont été soumis à des caractérisations physiques et chimiques (distribution granulométrique, densité relative, surface spécifique, analyses chimiques, extractions séquentielles), à des observations microscopiques (optique et MEB), et à des caractérisations de surface (DRIFT et XPS). Des modélisations thermodynamiques ont aussi été effectuées (VMinteq, JCHESS et PHREEQC). \nLes résultats confirment que les stériles de la mine Tio ne sont pas générateurs d’acide à long terme. Les teneurs en Al, Si, Al et Mg dans les eaux de drainage sont contrôlées par la précipitation de silicates secondaires, omniprésents dans les stériles altérés. Les minéraux présents dans les stériles possèdent un important potentiel de sorption du Ni, principalement via le plagioclase et l’ilménite, et possiblement les silicates secondaires. La sorption constitue le principal phénomène contrôlant la teneur en Ni dans les eaux de drainage. L’étude au XPS montre que le Ni est sorbé sous la forme hydroxyde, Ni(OH)2. Les résultats montrent aussi que ce potentiel est limité et que les teneurs en Ni dans les eaux de drainage augmentent à \nmesure que les sites de sorption sont saturés. En outre, le domaine de stabilité des phases sorbées se situe dans des conditions oxydantes : la disposition de stériles en conditions réductrices risque non seulement d’inhiber la sorption du Ni, mais aussi de remettre en solution du Ni ayant été sorbé préalablement. Les résultats des essais réalisés montrent d’importantes différences quant aux taux de génération des métaux et aux teneurs présentes dans les eaux de drainage entre les échelles du laboratoire et du terrain. Enfin, les résultats d’essais en cellule humide sur des stériles anorthositiques montrent que des sulfures sont aussi associés à la gangue de la mine Tio et que ces derniers montrent un potentiel de génération du DMA qui demeure pour l’instant à préciser par d’autres études, notamment en cellule de terrain. \nLa présente étude a permis d’approfondir les connaissances liées à la formation et à la prédiction de DNC. Bien que la présente étude s’intéresse au DNC en nickel issus de stériles, les connaissances acquises sont applicables à tous les cas de DNC, autant pour des stériles que pour des rejets de concentrateur La présente étude permet un pas important vers une méthodologie de prédiction spécifique aux cas de DNC.

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