Transcript L`environnement et la gestion des rejets miniers
L'environnement et la gestion des rejets miniers Ne pas répéter les erreurs du passé!
Michel Aubertin, ing. Ph.D., Professeur Titulaire, Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
18 novembre 2011 1
Contenu
• Introduction • Problématique et défis liés à la gestion des rejets miniers • Développement de solutions avantageuses survol de quelques exemples : Parcs à résidus Remblayage souterrain Restauration pour DMA (cas types) • Dernières remarques
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Introduction
• Industrie minière connait une période de croissance sans précédent récent.
• Contribue à l’économie de plusieurs régions du Québec.
• Plus de
4B$
d’investissement annoncés; inclus 9 grands projets de plus de 200M$.
• Expansion amène défis multiples, notamment pour la
gestion des rejets miniers
.
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Introduction - Principales composantes (mine souterraine)
Usine de remblai Mine Résidus Minerais Eau Rejets Parc à résidus Usine de traitement Résidus Minerais Minéraux $ Halde à stériles
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Eau Eau Traitement d’eau Effluent final
Adapté de Durucan et al. 2006, Reid 2006
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Production de rejets miniers
L’exploitation d’une mine produit de grandes quantités de rejets solides et liquides.
Matières résiduelles incluent roches stériles, rejets de concentrateur, eaux de mine et de procédés, et boues de traitement et sédiments.
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Caractéristiques des rejets varient selon le type d’exploitation 5
Roches stériles Rejets de concentrateur (résidus miniers) 6
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Roches stériles Rejets de concentrateur 7
Haldes de grande dimension H > 100 m; A > 100 ha; Q > 100 Mt
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Lac Tio Rio Tinto (QIT) 8
Traitement minéralurgique, pour la production d’un concentré (ou métal) à partir du minerai QCM (AM) Rejets de concentrateur déposés au parc à résidus miniers; A > 100 ha; H > 100 m
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Faibles teneurs dans la roche
p. ex. 1000 kg de minerai produit 1 à 10 g Au, et engendre 4 à 5 tonnes de rejets solides et liquides (du concentrateur)
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Majorité des rejets issus de l’exploitation minière ne soulève pas de problème environnemental majeur.
Il existe néanmoins des situations plus préoccupantes associées à la gestion de certains types de rejets: – Stabilité géotechnique – Stabilité géochimique – Combinaison
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Oxydation des Sulfures : DMA
L’oxydation directe :
2FeS 2 + 7 O 2 + 2 H 2 O 2Fe 2+ + 4SO 4 2 + 4H +
L’oxydation indirecte :
2Fe 2+ + 1/2O 2 + 2H + 2Fe 3+ + H 2 O Fe 3+ + 3H 2 O Fe(OH) 3 + 3H + FeS 2 + 14Fe 3+ + 8H 2 O 15 Fe 2+ + 2SO 4 2 + 16 H + [1] [2] [3] [4]
Réaction globale :
FeS 2 + 15/4O 2 + 7/2H 2 O Fe(OH) 3 + 2H 2 SO 4 [5]
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Problématique complexe avec de nombreux défis.
-
Solutions passent par développement de technologies (et de pratiques) plus « performantes » d’un point de vue environnemental, technique, opérationnel, et financier. - Liens universités-industrie permettent de transmettre l’information (et messages) directement aux personnes visées .
- Efforts ont mené à des progrès significatifs au cours des 2 dernières décennies.
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Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT Environnement et gestion des rejets miniers
Partenaires de la Chaire Phase II (2006-2012)
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Chaire – Phase II
(2006-2012)
Mandat : Développement d’outils et de techniques liés à GRM, et formation de PHQ (> 90 ) qui assurent le transfert de technologie • Projet 1 : • Projet 2 : Configuration optimale des haldes à stériles • Projet 3 : • Projet 7 :
Amélioration des modes d’entreposage des résidus miniers Disposition des rejets dans les excavations minières
• Projet 4 : Propriétés des boues de traitement du drainage acide • Projet 5 : Utilisation des rejets miniers • Projet 6 : Prédiction de la qualité de l’eau
Évaluation des systèmes de recouvrement
• Projet 8 : Systèmes de traitement passifs
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Amélioration des modes d’entreposage des résidus miniers
Les résidus miniers ont une faible densité et une grande surface spécifique et sont donc sujets à des problèmes d’instabilité physique et chimique, particulièrement lorsqu’il y a présence de minéraux sulfureux.
Parmi les composantes étudiées: Résidus en pâte Inclusions de roches stériles
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Travaux en cours sur résidus densifiés (épaissis, en pâte) : vise meilleur comportement géotechnique et hydro-géochimique; minimise utilisation de l’eau et volume des rejets (et superficie) .
Résidus densifiés seront
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utilisés à la mine Malartic (Osisko) Buly., Barrick Tanzanie (V. Martin) 17
Co disposition roches stériles et rejets de concentrateur dans le parc à résidus
Aubertin et al. 2002; James et Aubertin, 2009, 2010, 1011 Tailings Impoundment • Reduit empreinte et l’exposition des roches stériles; peut éliminer haldes pour mines souterraines.
• Favorise la consolidation et la stabilité des résidus .
Waste Rock Inclusions Tailings Dike
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Comparative Evaluation of Impoundment (James, 2009) Conditions at the End of Shaking (M = 7.0)
No inclusions Inclusions Effective Vertical Stress (kPa) (compressive stresses are negative) 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 -450 -500 0 Scale (m) 20 Effective Vertical Stress (kPa) (compressive stresses are negative) 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 -450 -500 -550 Scale (m) 0 20 Porewater pressure (kPa) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Scale (m) 0 20 Porewater pressure (kPa) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Scale (m) 0 20 Horizontal Displacement (m) -0.5
0 0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
0 Scale (m) 20 Horizontal Displacement (m) -0.5
-0.25
0 0.25
0.5
0.75
1.0
1.25
1.5
1.75
0 Scale (m) 20 Aussi essais sur modèle physique (table sismique, Pépin, 2010)
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Inclusions peuvent diminuer les déplacements dus à un séisme d ’un facteur > 10 20
Disposition des rejets dans les excavations minières
L’utilisation de remblai est de plus en plus répandue dans les exploitations minières, surtout depuis l’avènement des remblais en pâte cimentés.
Sert au support de terrain.
Réduit quantité de résidus miniers en surface.
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Résidus utilisés dans le remblais en pâte cimentés (Cemented paste backfill, CPB )
Top of the CPB
Benzaazoua et al. 2002 +
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stope
CPB 22
Mesures en labo et in situ; Consommation O
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(réactivité, acidification)
A
Remblai
( Ouellet et al. 2006) H Reference Sensor D Sensor Cylinder Reservoir Démontre la stabilité physique et chimique des CPB
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Évaluation des systèmes de recouvrement (restauration)
Les systèmes de recouvrement visent généralement l’élimination de l’oxygène de l’air, de l’eau et/ou des minéraux sulfureux. Options principales: – Les couvertures aqueuses.
– Les couvertures multicouches avec effets de barrière capillaire; – Les couvertures monocouches avec élévation de la nappe phréatique; Nouvelles technologies requises pour les sites en opération et abandonnés…
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Solbec 24
CEBC – site LTA – travaux depuis 1995, avec Golder, Barrick, MRNF
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Couverture LTA faite avec des rejets miniers Instrumentée et suivie depuis 1996
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Comparaison entre mesures et prédictions
(Bussière, Maqsoud, Mbonimpa, etc.) Monitoring stations Along a grid
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• Site Mine Louvicourt (96 ha) • Couverture de 1 m + • 2,5 km de digues
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Doit assurer stabilité physique et chimique du site à long terme Mine Louvicourt 28
Nappe surélevée
AEV
=
a Couche de protection contre l’évaporation (sable et gravier 30-50 cm) Digue
h <
a
Résidus réactifs
Zone filtrante Noyau imperméable
Modèle conceptuel de la méthode de la nappe surélevée (d’après Aubertin et al., 1999; Dagenais, Ouangrawa, Cosset, Pabst)
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Restauration du site minier Aldermac
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Johanne Cyr,
MRNF Direction de la restauration des sites miniers
Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert,
SNC LAVALIN
29 avril 2009
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Secteur Nord – Nappe surélevée avec couverture monocouche Travaux de restauration:
• • Aménagement de deux terrasses
au moyen de digues
• • Résidus provenant des secteurs
Intermédiaire et Ruisseau 1 disposés dans ces terrasses
• • Chaulage des résidus • • Construction d’une monocouche
de matériaux granulaire au-dessus des résidus sur les deux terrasses
• Végétalisation des terrasses, dont
la création d’un bassin Imperméabilisation des digues Digue rehaussée Johanne Cyr,
MRNF Direction de la restauration des sites miniers
Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert,
SNC LAVALIN
Mise en place de la monocouche Digue Terrasse 1 Digue Terrasse 2
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résidus
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Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert,
SNC LAVALIN
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Aldermac, Secteur Nord 32
Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert,
SNC LAVALIN
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Aldermac, Secteur Nord 33
Aldermac, Secteur Nord
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Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert,
SNC LAVALIN 34
Nappe surélevée et couverture monocouche Site Aldermac
Johanne Cyr,
MRNF Direction de la restauration des sites miniers
Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert,
SNC LAVALIN
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Projet Manitou Goldex
Site abandonné au MRNF Production entre 1942 et 1979 Résidus répandus sur 6.5 km jusqu’à la rivière Bourlamaque Habitat de poisson affecté dans la rivière Bourlamaque 11 Mtm de résidus générateur d’acide 200 ha de contaminés Épaisseur des résidus de 1 à 17 mètres Eau à pH 3.0
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Mine Goldex
Projet Manitou - Goldex
Ville de Val d’Or Site Manitou 23 km
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MRNF et Goldex (AE)
• Goldex utilise parc Manitou pour déposer rejets non générateurs de DMA (déposition durant 10 ans +) • Avantages Goldex: pas de nouveau parc; limite empreinte et utilisation des sols et matériaux d’emprunt.
• Avantages MRNF: réduit coût de restauration (progressive) et utilisation du territoire.
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Essais en colonne et modélisation:
Divers scénarios (T. Pabst, I. Demers, URSTM) 200 cm
low water table high water table
150 cm 0,44 0,47 0,47 0,47 100 cm 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,47 0,44 0,47 50 cm 0 cm 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 #1 #2 #3 #4 Manitou fine non-oxidized #5 Manitou coarse oxidized alkaline amendment
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0,44 #6 0,44 0,44 0,5 0,5 #7 #8 #9 Manitou coarse non-oxidized #10 Goldex tailings 0,5 #11 Goldex coarse tailings 0,5 0,5 #12 #13 Goldex fine tailings sand 0,47 porosity 39
Projet Manitou-Goldex
Résultats des essais en colonne
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Projet Manitou-Goldex
26 km de chemins 6.5 km de digues 23 km de câble communication 41
Titulaire de la Chaire:
Michel Aubertin, ing., Ph.D., professeur Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT Dépt des génies CGM, École Polytechnique Tél. : (514) 340-4711, poste 4046 Fax. : (514) 340-4477 [email protected]
Co-titulaire de la Chaire:
Bruno Bussière, ing., Ph.D., professeur Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue Rouyn Noranda (Québec) J9X 5E4 [email protected]
Merci!
Site Web:
www.polymtl.ca/enviro-geremi M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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