Transcript La Lithosphère - Mines et exploitation

Mines - exploitation
contamination
Qui s’occupent des mines?
• Le géologue: cherche les zones propices à la
minéralisation:
– En fonction des types de roches déjà cartographiées;
– En fonction des connaissances génétiques des divers
minéraux (métaux de base et métaux précieux);
– En fonction de la connaissance des zones volcaniques
et sédimentaires:
• Ex. Vald’Or se situe sur une faille à la limite du Pré-Cambrien
(intrusives) et des métamorphiques du Cambrien;
– Ils déterminent les teneurs probables – possiblesprésumées.
Qui s’occupent des mines?
• Les ingénieurs géologues et les géologues de mines:
– Déterminent précisément les zones d’exploitation
(rentables);
– Cartographie de la minéralisation (SIG et autres logiciels
spécialisés - Promine);
– Conçoivent le mode d’exploitation;
– Préparent les plans des puits;
– Font exécuter des travaux préparatoires pour définir la
séquence de production pour obtenir le concentré;
– Font exécuter des travaux de chimie minérale pour
compléter le raffinage – pureté finale du métal;
– Déterminent les méthodes qui seront les plus compatibles
avec les règles environnementales (MDDEP).
Trouver les zones propices – exemples
• Levés de radiation – uranium ou zones
granitiques
• Levés d’anomalies magnétiques – présence de
Fe – Ni
• Prélèvements géochimiques de sols– traînées
laissées par les glaciers;
• Géochimies de ruisseaux et de lacs – érosion
provenant de l’amont.
Vie d’une
mine
De la découverte des
indices jusqu’à l’exploitation
Le temps est de 6 à 15 ans
Durée de vie d’une mine est
de 12 à 25 ans
Mais…
On peut allonger sa vie par
des découvertes…
Réhabilitation planifiée
Inventaire minérale- avant l’exploitation
Potentiel minéral non découvert
Inventaire minéral
Spéculatif
Hypothétique
Erreur d'estimation (marge d'erreur cibles des estimations des tonnages et des teneurs - niveau
de confiance de 90%
Investissement
Risque
Modéré
Faible
Ressources
minérales
présumées
100%
Investissements multiples mais
croissants
Risques très élevés mais décroissants d'échecs et
de pertes financières
6
Cycle des risques inhérents à la découverte et
l’exploitation d’un gisement
RESSOURCES MINÉRALES DÉLIMITÉES
RÉSERVES
MINÉRALES
INDIQUÉE
INDIQUÉE ET MESURÉE
PROUVÉES ET
PROBABLES
±50%
Indiquée = 50 à ±30%
Mesurée = 20 à ±10 %
Prouvée
(±10 % = faisabilité
± 5% = exploitation)
Investissement multiple plus important et croissant
Investissement
industriel très
important
Risque d’échec élevé mais croissant
Risque industriel –
modéré à bas
Respect intégral
des normes et
des règlements
Références : Vallée et Bouchard, MODÈLE GÉNÉRAL DU DÉVELOPPEMENT ET DE L’EXPLOITATION
DES RESSOURCES MINÉRALES - Annuaire des minéraux du Canada, page 2, 2001.
Révision faite en 2008 voir questionnaire selon les catégories d’informations requises par Stat. Canada
7
Dépenses pour l’environnement
Le pourcentage est fonction des coûts totaux des dépenses annuelles de chacune des étapes. Les
coûts environnementaux apparaissent à chaque étape de l’aménagement du complexe minier.
Étapes
Nouveau site
minier à
développer
(2000)
Sur un site
minier
existant
(2000)
Nouveau site
minier à
développer
(2001)
Sur un site
minier
existant
(2001)
Exploration
92,1%
7,9 %
86 %
3,1 %
Mise en valeurs
du gisement
95,8 %
4,2 %
98,5 %
5,2 %
Exploitation et
mise en valeur
du gisement
95 %
5%
90,9 %
9,1 5
Aménagement
du complexe
minier
-
32,9 %
-
59,7 %
3 702,7
4 173,1
4 191,7
4 645,6
Grand Total
(M$)
Restauration
incluse
Références : Tiré de Exploration, mise en valeur du gisement et aménagement du complexe minier au Canada
dans annuaire du Canada, 2001, page 321. Ressources Naturelles Canada
8
Réserves – diverses Mine LaRonde
Or
(g/tonne)
Argent
(g/tonne)
Cuivre
(%)
Zinc
(%)
Plomb
(%)
Tonnes
(milliers)
Onces d’or
(milliers)
Réserves
prouvées
2,36
55,17
0,26
2,78
0,32
4 838
366
Réserves
probables
4,63
23,99
0,28
0,90
0,07
29 892
4 452
Réserves
prouvées et
probables
4,32
28,33
0,27
1,16
0,10
34 729
4 818
Ressources
indiquées
1,89
23,96
0,12
1,36
0,13
6 933
421
Ressources
présumées
3,72
12,24
0,27
0,48
0,05
11 526
1 377
EXPLOITATION
http://www.agnico-eagle.com/French/Notre-Entreprise/Mines-enexploitation/LaRondeMine/Geologie-et-mineralisation/default.aspx
Mine souterraine
Profondeur peut atteindre 2 kilomètres
dans la région de Val d’or
Vidéo d’exploitation souterraine
Mine à ciel ouvert
Mine d’uranium à ciel ouvert Saskatchewan à 12%
Schéma
d’exploitation
Minerais sous diverses formes
Or
Uranium
uraninite
Sulfure de zinc et de cuivre
Avec l’or il y a quasi toujours As.
Les sulfures contiennent souvent du Fe (pyrite).
Et dans la pyrite, on trouve souvent de l’or.
Types de minerais
• Sulfures de Cu, de Zn, de Pb, de Ni ou de Hg…
• Minéraux accessoires : sulfures de fer et Fe-As
(arsénopyrite), sulfures de Cd, et polymétalliques;
• Al et Fe sont très souvent sous forme hydroxydes
(latérite – bauxite);
• Uranium sous forme d’oxydes, de carbonatites,
ou de sulfates comme le V, Ba, Co, As, Cr, Ni;
• Or natif avec inclusion d’argent ou de platine,
tungstène (quartzite, latérite, sulfures mixtes);
• Terres rares Monazite : (Ce,La,Nd,Th)PO4 ,argiles.
Teneur d’or
• Goldex : 2,2g/T
• LaRonde: 4,3g/T
• LAPA : 8,3g/T
Quelle quantité de roche faut-il excaver, broyer et
traiter pour fabriquer cette chevalière?
Si on extrait l’or de la mine LAPA , on broie et
déplace 890 kg de roche aurifère;
Si le métal provient de la mine Goldex, il
faudra déplace 3,36T de roche.
http://www.agnico-eagle.com/French/Notre-Entreprise/Reserves-etRessources/default.aspx
Chevalière pour
homme en or 18 carats
ou 7,40 g d’or.
Teneur – base de la richesse d’un
gisement
• Une certaine quantité de métal extractible
détermine la rentabilité d’une mine;
• En Saskatchewan, les mines d’uranium
contiennent de 10 à 20g/t de U;
• L’exploitation dépend d’une méthode efficace et
la moins chère possible permet d’extraire tout le
métal présent;
• Causes : grains trop fins, trop grande mixité des
métaux, grains (or) inclus dans un grains de
Quartz trop petit pour être broyé.
Déterminer une teneur
Pourcentage contenu dans une carotte de forage
– Selon les types de roches interceptée.
Séparation minéraux et gangue
• Par gravité: concentration du minerai de fer et l'or, mais
•
•
aussi pour le tungstène, le tantale et le niobium –
concentration aussi de minéraux conne les sulfures.
Par séparation magnétique : minerai de fer des résidus
minéraux, extraire la magnétite (oxyde de fer) et la pyrrhotite
(sulfure de fer) de minerais de métaux communs avant la
flottation et récupérer la magnétite dans les concentrés de
cuivre.
Flottation : minerais de métaux communs bien qu'il soit
aussi utilisé dans les opérations de procédés pour l'uranium et
l'or – introduction de fines bulles qui soulèvent jusqu’à la
surface les minéraux identifiés - séparation entre hydrophile
et hydrophobes.
Équipements – taille
http://concasseurinfo.fr/page/2
Équipements
Procédé extraction Or
Récupération du métal
• Cyanuration : or – formation d’un complexe
AuCN – récupération par charbon activé ou
poussière de Zn;
• Lixiviation à l’acide sulfurique: uranium et de
cuivre – récupération par échange ionique ou
par solvant;
• Grillage des sulfures (oxydation exothermique)
qui permet la préparation de l’acide sulfurique
et la récupération du Zn et du Pb (exemple
batteries récupérées)
Extraction de l’or du concentré
• Broyage du minerais concassé durant 50h/ 80 t de minerais;
• Ajout de solution de cyanure de K à la pâte + chaux
(CaOH2)
• But: éviter la formation d’acide cyanhydrique qui est
mortelle – maintenir pH >9,5;
• S’il reste de l’or, on arrose le résidu avec une plus grande
quantité de solution ou encore en trempe la pâte dans des
bassins;
• Au contact de la poudre de zinc ou de charbon activé la
solution cyanuré est adsorbée, l'or est récupéré par
précipitation de la liqueur. Ce liquide en ensuite mis en
électrolyse pour récupérer l'or.
• Certains produits de substitution sont maintenant
disponibles:
Cyanure et métaux
Complexes stables avec Fe
Cyanures totaux
WAD
Cyanures (weak)
instables
Complexes instables et
Modérément stables des métaux
suivants: Ag, Cd, Cu, Hg, Ni et Zn
- métaux libérés à pH de 4,7
Cyanure libre
CNHCN
Plusieurs métaux sont complexés par CN.
L’or et platine ainsi que le fer sont les plus stables.
La formation d’acide cyanhydrique HCN (acide prussique) – odeur d’amandes
http://www.infomine.com/publications/docs/Botz1999.pdf
Équilibre anions CN et molécule HCN - pH
L’acide cyanhydrique
se fixe sur le Fe du
sang….à la place de
l’oxygène.
mortel
sécuritaire
Procédé
traitement du
Cyanure
Cyanure de fer
destruction
Cyanures
instables
(WAD)
destruction
Application
pour boues
Application
pour solution
SO3/Air




H2O2



Acide de Caro
H2SO5


Chloruration


Précipitation du
fer


Charbon activé



Biologique



Récupération
de Cyanure
Atténuation
naturelle










Stockage de résidus
• Haldes de stériles – terrils
– Résidus secs avec peu ou pas de minerai donc
inexploitable
• Étangs de sédimentation ou d’oxydation
– Eaux de traitement miniers – extraction
– Boues ou pulpes - suite au traitement d’extraction
– Oxydation dans le cas de CN donnant azote et oxyde de
carbone
• Effluents
– Eaux usées parfois chargée de CN ou de métaux lourds
résiduels qui doivent impérativement être traitées avant le
rejet – (loi sur les pêches – fédérale)
Problème principal DMA- sulfures
• DMA = drainage minier acide
– Les sulfures produisent de l’acide sulfurique;
– Source principal : les pyrites (sulfure de fer);
– Sources secondaires: les sulfures de minerai trop fins
pour l’extraction (<250µm);
– La finesse des grains = haute surface spécifique:
• Ex. : balles de pingpong dans un seau Vs balles de ballon
panier = résultat: le panier est plein mais le contour des
objets est beaucoup plus élevé pour les balles de pingpong;
– Eau de pluie pénètre les haldes et draine la solution
acide sous les tas d’où le besoin de géotextile.
Actions à prendre - solides
• Envoyer autant de résidus dans les anciens puits de
mines;
• Procéder à une 2e extraction de résidus fins qui
contiennent encore des métaux (or)
– Nécessite un procédé différent à cause de la finesse des
grains
• Stockage dans des sites à fond de toile géotextile
imperméable et très résistante – Recouvrir de sols - de calcaire – de boues de désencrage
pour créer une couche meuble permettant
l’ensemencement de graminées qui stabilisent
– Éviter les éboulements, le contact avec les eaux des
environs
Problèmes liés aux produits fins
• Poussières dans l’air de moins de 10µm sont
réglementées - Danger pulmonaire
• Tout le travail se fait donc dans l’eau pour abattre
la poussière
• Problèmes : les fines s’écoulent dans les
ruisseaux, les lacs et rivières
– Problème chimique
– Problème de luminosité
• D’où la réglementation environnementale des
poussières fines.
Solutions pour l’air
Contaminants
• Éléments volatils: As, Hg (CN)
• Éléments volatilisés par les traitements
thermiques: C, S, N, V, Se, Pb, Zn,
Solutions
Captage électrostatique des gaz directement à la
cheminée par lavage et abattement des boues –
fixation habituellement par du sulfate de Ca, de
la chaux ou encapsulation dans le ciment.
Loi sur les effluents des mines de métaux
C.P. 2002-987 6 juin 2002 de la Loi sur les pêches (Canada)
Limites permises pour certaines substances nocives et fréquence de
prélèvement des effluents miniers – directive 019 Industrie minière (Québec)
Substance nocive
Concentration moyenne
mensuelle maximale permise
Concentration maximale permise
dans un échantillon composite
Concentration maximale permise
dans un échantillon instantané
Arsenic
0,50 mg/L
0,75 mg/L
1,00 mg/L
Cuivre
0,30 mg/L
0,45 mg/L
0,60 mg/L
Cyanure
1,00 mg/L
1,50 mg/L
2,00 mg/L
Plomb
0,20 mg/L
0,30 mg/L
0,40 mg/L
Nickel
0,50 mg/L
0,75 mg/L
1,00 mg/L
Zinc
0,50 mg/L
0,75 mg/L
1,00 mg/L
Total des solides en
suspension
15,00 mg/L
22,50 mg/L
30,00 mg/L
34
Traitement des gaz de la poussière et
des eaux
Exemples sur vidéos de transformation des
équipements miniers pour réduire au maximum les
contaminations.
Préventions plutôt que traitements.
http://www.minalliance.ca/fr/industrieminerale?gclid=CJOsz_Xd1a4CFcsAQAodAUJGdg
environnement
http://www.minalliance.ca/industrie-minerale/environnement/01/fr
http://www.minalliance.ca/industrie-minerale/videos/04/fr
DIVERS MÉTAUX EXPLOITÉS
Ressources mondiales d’uranium identifiées 2010
37
Sources d’uranium
Grade supérieur
(Canada) - 20% U
200,000 ppm U
Minerai de Haut-grade - 2% U,
20,000 ppm U
Minerai de grade inférieur - 0.1% U,
1,000 ppm U
Minerai très faible* (Namibia) - 0.01% U
100 ppm U
Granite
3-5 ppm U
Roche sédimentaire
2-3 ppm U
Croute terrestre continentale (av)
2.8 ppm U
Eau de mer
0.003 ppm U
Ppm = part. par million
http://www.world-nuclear.org/info/inf02.html
Uranium - Saskatchewan
•
•
•
•
•
•
Depuis 1950 – découverte;
1953 – extraction minière à ciel ouvert;
Brannerite : (U 4+,REE,Th,Ca)(Ti,Fe 3+,Nb) 2 (O,OH) ;
Pechblende : UO2;
Teneur 18% (Cigar Lake) 20% de UO2 à McArthur River;
On congèle le minerai et on l’abat à partir de tunnels audessus et en-dessous;
• Grande sécurité obligatoire en conséquence de la
radioactivité mais aussi de grande teneur minérale des
mines;
• Toxicité de l’uranium particulaire égale au Pb: Uranium 2,0
mg/L ou 1kBec/kg - (limites à 70mg/kg de poids corporel
ou 16.3mg/g de rein);
• Exploitation actuelle par : Areva , Cameco.
Uranium –usages civil et militaire
• U est un élément radioactif naturel qui dispose de
deux isotopes utilisés: le U-238 et le U-235;
• Seul l'isotope 235, est intéressant pour les centrales
thermiques et pour la fabrication d'une bombe;
• U235 est fissile mais naturellement est en
proportion trop faible (0,7%) pour des fins militaires
– d’où enrichissement par centrifugeuse (Iran);
• Le taux requis pour les nouvelles centrales
thermiques est de 4 à 5% d’isotope 235;
• Pour le militaire il est de plus de 90% pour une
utilisation militaire, mais à 20% il est déjà de qualité
militaire.
Le recyclage annuel de U2O8 provenant des armements équivaut à 10 600tonnes =
13% des besoins requis pour les centrales thermiques.
Prix 2011 US$
Uranium:
8.9 kg U3O8 x $146
$1300
Conversion:
7.5 kg U x $13
$98
Enrichment:
7.3 SWU x $155
Fuel fabrication:
per kg
Total, approx:
$ 1132
$ 240
$ 2770
Courbe des prix de U2O8
Le plomb – mal aimé
• Tout matériel de protection contre la
radiation:
– Tablier de radiologistes dans les hôpitaux;
– Blouson du patient chez le dentistes;
– Blindage des zone de manipulation de radiumpotassium radioactifs - produits pour soins contre
les tumeurs cancéreuses;
• Provient de zones de sulfures.
Fer et ilménite – Côte-Nord
Mont-Wright
Étapes: sautage, concassage et concentreur
par gravité.
Acier – Acelor-Mittal
Ilménite – QIT –Fer et titane du Québec
Port-Cartier : usine de boulettage,
• Enrichissement
•Broyage
•Filtration
•Ajout d’additifs et mélange
•Agglomération
•Tamisage
•Cuisson
Exploitation de fer
Rio-Tinto
Procédé IOC
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
Forage
Dynamitage
Excavation
Chargement du train automatique
Concassage
Broyeurs humides
Cyclones primaires
Spirales principales
Séparateurs Sala
Séparateurs magnétiques
Tamis
Spirales secondaires
Épaississeur de 60’
Réservoir de filtrage
Silo – Concentré (spirales)
Silo – Flux
Silo – Coke
Broyeurs
Broyeurs
Broyeurs
Réservoir de coke
Réservoir de flottation
Réservoir de flux
Épaississeurs de 150’
Réservoir de filtrage
Filtres no 1 à 26
Tambours de bouletage no 1 à 26
Fours no 1 à 6
Tamis
Empilement des boulettes
Fines
Trémie
Déversement des wagons
Entassage / Stockage
Récupération par pelle à godets
Acheminement par convoyeurs
Chargement des navires
1
2
3
4
5
18 19 20
23 22 14
8
11
10
27
30
7
9
26
28
31
6
12
29
32
13
15 16 17
21
25 24
33
37
36
35
34
Titane – TiO2
Nickel
Répartition des débouchés
par secteur d'utilisation en
2003
Source : Secrétariat de la CNUCED d'après les données
statistiques du Groupe d'étude international sur le nickel
Procédés d’extraction des sulfures de nickel
Technologie Pall (Australie) : 360kg d'acide sulfurique chauffé à 250°C sous 4,5 atm sont
nécessaires par tonne de minerai broyé. Les métaux sont ensuite récupérés par précipitation ou
raffinage.
Procédé Mond : procédé d'extraction du nickel par calcination volatilisante (action du
monoxyde de carbone produisant du nickel tétra carbonyle Ni(CO)4). ce gaz est de composition
Ni(CO)4 c'est-à-dire le tétra carbonyle de nickel qui se décompose à haute température en nickel
et en monoxyde de carbone.
Production canadienne
•
•
•
•
concentrateur,
une centrale d’électricité,
un complexe administratif et résidentiel,
une source d’approvisionnement en eau
douce et une usine de traitement des eaux
usées domestiques.
• parc de stockage de pétrole au port de Baie
Déception et des réservoirs de stockage de
diésel à Katinniq.
• Géologie
Mine Raglan au 62e parallèle
Trois mines souterraines qui, à elles seules, fournissent 100 % de la production totale de
minerai : Mine 2, Mine 3 et Katinniq.
Dans une perspective de croissance interne, Mine Raglan a amorcé les travaux visant la
mise en production de la nouvelle mine Kikialik, qui signifie « là où il y a du nickel ». La
mine Kikialik devrait amorcer sa production commerciale au cours de l'année 2011.
Un autre projet minier d'envergure est sur la table à dessin de la compagnie : Qakimajurq,
qui signifie « riche », qui pourrait entreprendre sa production au cours de l'année 2013.
Terres rares et commerce mondial
2009 – La Chine vend 90% des TRRE en industries
L’utilisation des terres rares dans l’industrie de l’automobile pourrait
éventuellement avoir un effet encore plus important sur la demande que
l’évolution du marché de l’électronique. Par exemple, la fabrication du véhicule
Prius, du constructeur automobile Toyota, nécessite de 10 à 15 kg de lanthane
pour la batterie, de 1 à 2 kg de néodymium pour le moteur électrique et de
petites quantités de dysprosium et de terbium pour diverses composantes. Le
fabricant de véhicules Toyota voudrait doubler l’autonomie et les économies de
carburants du véhicule hybride Prius. Ceci devrait se traduire par des
augmentations importantes de l’utilisation de terres rares par véhicule. Le
manufacturier prévoit des ventes qui pourraient atteindre trois millions de Prius
par années d’ici à 2014.
Mentionnons également qu’environ 0,6 à 0,9 t d’aimants aux néodymium (30 %
ETR) par mégawatt sont utilisées dans les éoliennes de nouvelle génération.
Terres rares ou Lanthanides
Types de gisements
On distingue plusieurs types de gisements de terres rares :
• les gisements associés aux carbonatites;
• les gisements associés aux complexes intrusifs peralcalins;
• les gisements associés aux formations de fer (type fer-oxydes);
• les gisements associés à des dépôts alluviaux (placers);
• les gisements associés à des veines métasomatiques;
• les gisements associés aux complexes intrusifs hyperalcalins.
Groupe du cérium: le lanthane, le cérium, le praséodyme, le néodyme, le prométhéum et
le samarium (éléments de numéros atomiques Z = 57 à 63, ou terres cériques);
Sous-groupe de l’yttrium, qui comprend l’europium, le gadolinium, le terbium, le
dysprosium, l’holmium, l’erbium, le thulium, l’ytterbium et le lutécium (éléments de
numéros atomiques allant de Z = 64 à 71, ou terres yttriques).
Minéraux de terres rares
•
•
Monazite : (Ce,La,Nd,Th)PO4
Xénotime: (Yb,Y,HREE)(PO 4) et le groupe
Chernovite-(Y) Y(AsO4) Pretulite Sc(PO4)- Wakefieldite-(Ce) Ce(VO 4)-- Wakefieldite-(La)
La(VO4) Wakefieldite-(Nd) Nd(VO4) Wakefieldite-(Y) Y(VO4)
• Parisite-(Ce) Ca(Ce,La) 2 (CO3) 3 F- Parisite-(Nd) Ca(Nd,Ce,La) 2(CO 3) 3FNaBaC2(C34 F)Lukechangite-(Ce) Na3 Ce2 (CO 3 )4- Zhonghuacerite-(Ce) Ba2 Ce(CO 3)3 F Kukharenkoite (Ce) Ba2 Ce(CO 3) 3 F- Kukharenkoite-(La) Ba 2(La,Ce,Th)(CO 3) 3 F - Cebaite-(Ce) Ba 3 Ce2
(CO 3) 5 F- Cebaite-(Nd) Ba 3 (Nd,Ce) 2 (CO 3 ) - Arisite-(Ce) NaCe 2 (CO3) 3-x F- Arisite(La) NaLa 2 (CO 3)3-x F•
Bastnäsite: (Ce) (Ce,La)(CO3)3F 2- Bastnäsite-(La) (La,Ce)(CO3)F - Bastnäsite-(Y)
(Y,Ce)(CO 3)F- Hydroxylbastnäsite-(Ce) (Ce,La)(CO 3)(OH,F)- Hydroxylbastnäsite-(Nd)
(Nd,Ce,La)(CO 3)(OH,F)- Hydroxylbastnäsite-(La) (La,Nd,Ce)(CO 3)(OH,F)- Parisite-(Ce)
Ca(Ce,La) 2 (CO 3) 3F Parisite-(Nd) Ca(Nd,Ce,La) 2 (CO3) 3 F - Röntgenite-(Ce) Ca2 (Ce,La) 3
(CO3)5 F- Synchysite-(Ce) Ca(Ce,La)(CO 3 )2F- Synchysite-(Nd) Ca(Nd,Y,Gd)(CO 3) 2FSynchysite-(Y) Ca(Y,Ce)(CO 3)2 F- Thorbastnäsite Th(Ca,Ce)(CO3)2F2.3 H2O - Bastnäsite(Nd) Nd(CO3)F 5.- Horváthite-(Y) NaY(CO 3)F 2- Qaqarssukite-(Ce) Ba(Ce,REE)(CO 3) 2F Huanghoite-(Ce)
Matériaux stratégiques
Luminophores
Technologies futures
AMES laboratory – Rhone-Poulenc
(Rhodia)
Au début de son histoire, AMES lab.
a fourni de l’uranium pour le projet
Manhattan.
Il a continué sur cette voie en
développant aussi les Terres rares.
Le laboratoire a développé ses
capacités de purification à partir
d’oxydes .
Actuellement, il produit les terres
rares les plus pures au monde.
Du Terbium (Tb) et Cérium (Ce)
phosphorescent produit le VERT
des écrans couleur.
L’Europium (Eu) produit les lumières
ROUGE et BLEUE.
Après beaucoup de recherches le laboratoire a
développé des aimants divers, pas toujours de
haut champs magnétiques mais avec des
propriétés différentes comme ceux avec des
effets magnéto-électriques et magnétocalorifiques.
Usages
• Moteurs électriques légers : avec aimants de
néodyme-fer-bore (NdFeB) – 1 kilo de T-R,
• Générateurs pour des turbines de grande
capacité (plusieurs centaines de kilos);
• Aimants à stabilité thermique plus élevés
avec dysprosium (Dy) ou terbium (Tb);
Nd, Pr, Dy et Tb = aussi énergies vertes
Poudre des T-R
Oxydes de Terres-Rares – servent en général de traceurs pour la datation. Sens des aiguilles
d’une montre: en haut au centre: praséodymium, cérium, lanthane, néodymium, samarium et
gadolinium.[1]
Terre –Rare raffinage
1- Pour le raffinage du tantale on rempli un creuset
de cristaux de fluorure de calcium et lanthane
purifié - dans une boîte à gants sous argon;
2-Le premier creuset de tantale est placé dans un
second creuset chauffant enveloppé d’une
couverture de graphite. Le tout est placé dans un
four à induction;
3- Cet assemblage de creusets est placé à
l’intérieur d’un tube de Silice allant à l’intérieur
d’un four à induction. Le courant électrique
chauffe calcium et lanthane;
4- Le matériel entre en fusion. Selon la terre rare,
le fluorure de calcium et Terres rares fond
totalement entre 1500 et 1800C. Le calcium se
lie au fluor formant du fluorure de Ca. La terre
rare se trouvant purifiée par densité. Voir le
métal au fond du creuset.
Note : Gadolinium, terbium and lutétium
dissolvent le tantale du creuset. Une étape
supplémentaire est nécessaire pour enlever ce qui
a été dissout.
Ces métaux doivent être préservés de
l’Oxygène…sous argon ou azote probablement.
Procédé de réduction
Donc
• Dans les résidus, on trouve : Ba, F, V, As, PO4, Nd, parfois U
et Th;
• La base minérale est CO3 ce qui fait qu’en théorie, on
pourrait dissoudre facilement l’ensemble du minéral (acide
sulfurique ou chlorhydrique – Chine)
• L’opération concentration des terres rares suit;
• Et la séparation des terres rares et purification de chacune
= opération finale;
• Pour les luminophores, la pureté requise est de 99,999%;
• Dans les téléviseurs LCD et plasma, la couleur rouge est t
obtenue à l'aide de luminophores Y2O3:Eu3+ ou
(Y0,65Gd0,35)BO3:Eu3+. Le bleu est obtenu à l'aide
d'europium II dans une matrice BaMgAl10O17, le vert par le
terbium III dans une matrice YGdBO3.
17 métaux utilisés pour les iPod, écrans plats ou
voitures électriques
Pourquoi ne pas les recyclés?
Les paysans vivant près de la décharge de 10 km2, dans le nord-ouest de la Chine, disent qu'ils
ont perdu leurs dents et que leurs cheveux ont blanchi, tandis que des études ont décelé que
l'eau et le sol contenaient des matières radioactives cancérigènes. Paysans sans terre!
Indium
Indium est habituellement un sousproduit mineur des concentrateurs et
des raffineries de zinc métal. Le
maximum produit en 2007 est de
600t avec un déclin en 2009 aux
alentours de 520t. Les applications
principales pour l’ indium sont
l’oxyde d’étain et d’indium (ITO), des
alliages à bas point de fusion et des
composés pour semi-conducteurs.
L’ITO qui sert dans la fabrication
d’électrodes transparents pour les
écrans à cristaux liquides (LCD) a été
la principale source de demande des
10 dernières années:
• écran ordinateurs et de télévision,
• écrans de téléphones cellulaires ,
• lecteurs informatiques,
• autres appareils portables.
Selon les prévisions la demande d’indium croitrait à
un rythme de 15% d’ici 2015, la production devrait
maintenir son allure. Selon ce scénario le prix de
l’indium pourrait atteindre US$850/kg en 2013.
Les prix ont gonflés en 2010 suite aux
achats massif des fabricants japonais
de LCD, jusqu’à épuisement des
stocks et un prix de US$630/kg en
mai 2010.
Tantale
Le tantale provient en majorité du coltan
(columbite-tantalite) - (Nb et Ta) exploité
illégalement en Afrique central (Congo) et
vendu à bas prix aux militaires rebelles. Le
marché est actuellement très bas. Le marché
dépasse la demande.
Cette situation politique empêche l’installation
de nouveaux producteurs.
Recyclage de déchets électroniques
• Récupération dans les aimants , batteries et réfrigérant magnétiques (40% plus
d’efficacité);
• Développer un procédé efficace pour récupérer les T-R des mélanges ce qui difficile
pour la production métallifère;
• Modifier le procédé actuel pour l’adapter à la récupération de T-R phosphorescentes,
de celles des lasers, et des matériaux optiques .
En général les déchets actuels ne contiennent pas assez de T-R pour rentabiliser la
technologie.
Cependant, beaucoup de fabricants d’aimant produisent des gammes d’aimants avec
différentes concentrations qui pour le moment sont mélangés par soucis économie,
lorsqu’ils son défectueux souvent brisés. Le potentiel de récupération augmente avec
le volume de production.
Prix terres rares
Récupération?
Lithium pour les piles
Avril 2009, Canada Lithium a signé un contrat de Marketing avec Mitsui Corp pour
la distribution de carbonate de lithium de qualité pour batteries au Japon, en
Chine et en Corée.
Comté de Lacorne, 60km au nord de Val-D'Or.
Prévisions Li ions pour batteries
(p.6)
Production Li mt
(p.19)
Lithium
Le lithium (Li) possède des propriétés particulières qui en font un matériau de prédilection
pour les systèmes de stockage énergétique que l'on trouve dans les téléphones et
ordinateurs portables, ou encore pour la mobilité électrique. Il est par exemple le plus léger
des métaux avec une masse volumique de 0,53g/cm3, c'est un élément très électropositif et
au potentiel électrochimique élevé [1].
Si les applications dans les batteries sont les plus connues, elles ne représentent d'après le
US Geological Survey que
• 23% du marche du lithium, tandis que 31% de la production est utilisée dans le verre et
les céramiques (résistance aux chocs thermiques).
• 9% dans des graisses lubrifiantes et 6% dans de l'aluminium.
• 40% de la production annuelle de lithium pour fabriquer batteries électriques dès 2020
[3] 100 à 150 millions de vélos à assistance électrique et en produit 20 millions de plus
chaque année [1];
• 5% des voitures vendues en Chine fin 2011 devraient être électriques (soit environ 600
000 par an) [4];
• Incitation du président OBAMA (E-U) à ce qu'un million de voitures électriques soit en
circulation en 2014 [5].
Prix : de 2004 à 2008 juste sous US$5,500/t.
http://www.roskill.com/reports/minor-and-light-metals/lithium.
Restauration d’un site minier– travaux visés
Les travaux d’exploration et d’exploitation sont régis par la loi
qu’ils soient à ciel ouvert ou souterrains. Plan de restauration à soumettre
avant le début de tous les travaux.
•
•
•
•
•
•
•
•
Déplacement de matériel de plus de 10 000 m3 ou 10 000 m2;
Échantillonnage de surface si plus 500 Tm;
Aménagement d’aires d’accumulation (haldes et parcs à résidus);
Tous les travaux souterrains;
Les exploitations à ciel ouvert;
Les traitements de minerais ou de résidus miniers;
Tout travail sur les matériaux accumulés;
Aménagement à l’égard des activités de fonderie.
Références : Guide et modalités de préparation du plan et exigences
générales en matière de restauration des sites miniers au Québec, page 11,
Ministère des ressources naturelles, 1997. suivant la loi des mines M13.1.1
71
Plan de restauration
• Méthodes de mesure et techniques d’analyse comprenant:
Guide et modalités de préparation….2e version 1997
Essais de prévision statistique de génération d’acidité (PPA et PNA) : Annexe 3;
Essais de prévision cinétique – méthodes suggérées.
• Méthode d’évaluation des diverses options de restauration
des aires d’accumulation comprenant:
Critères de sélection et de pondération: Annexe 4
Analyses comparatives des diverses méthodes de restauration envisagées.
• Requête d’échantillonnage en vrac (art. 69 loi des mines).
Liste des lois et règlements à satisfaire: aménagement et environnementales, du
secteur de l’énergie des forêts , de Pêche et Océan…: Annexe 6
http://www.mrn.gouv.qc.ca/publications/mines/restauration/restauration-guifrmin.pdf
72
Restauration de sites 2010
73
Législation fédérale touchant l’exploitation
minière
Directement liées
• Loi sur le ministère des Ressources
naturelles
• Loi sur les levés et l’inventaire des
ressources naturelles
• Loi sur les explosifs
• Loi sur l’exportation et l’importation des
diamants bruts
• Loi sur la Société de développement du
Cap-Breton
• Loi sur le ministère des Affaires indiennes
et du Nord canadien
Basées sur l’économie :
• Loi sur la taxe d’accise
• Loi sur la statistique
• Loi de l’impôt sur le revenu
Basées sur les enjeux environnementaux et sociaux
• Loi canadienne sur l’évaluation environnementale
(LCEE)
• Loi canadienne sur la protection de l’environnement,
1999
• Loi sur la Convention concernant les oiseaux
migrateurs, 1994
• Loi sur les espèces en péril
• Loi sur les pêches
• Loi sur la protection des eaux navigables
• Loi sur les océans
• Loi sur les aires marines nationales de conservation
du Canada
• Loi sur les parcs nationaux du Canada
• Projet de loi sur la gestion des ressources au Nunavut
• La Loi sur le contrôle d'application de lois
environnementales (2010) – Fonds pour dommages
environnementaux
74
• LOI SUR LES MINES (L.R.Q., c. M-13.1) modifiée par L.Q. 2004, c. 20 et
1ier août 2008.
Le Ministre des Transports est chargé de l'application des dispositions de
cette loi qui concernent les chemins miniers autres que secondaires:
Permis d’exploration, droits du Ministre, bureaux régionaux, réservoirs
souterrains, gaz, hydrocarbures, saumure. Gestion du règlement sur les
produits miniers autres que les hydrocarbures, le gaz. Loi consolidée avec
la loi fédérale.
• Cette loi est sur le point d’être modifiée par le projet de loi 79 déposé à
l’Assemblée nationale 2 déc 2009- S. Simard, Ministre.
• Voir Consultation publique à la commission d’étude.
• LOI SUR LA SOCIÉTÉ NATIONALE DE L'AMIANTE (L.R.Q., c. S-18.2)
Loi fédérale
• LOI SUR LES PÊCHES
Règlement sur les effluents des mines de métaux
C.P. 2002-987 6 juin 2002: rejets, résidus, résidus spéciaux, effluents et
suivi, mines fermées; modification 18-10 2006 sous le titre Le règlement
sur les effluents de mines et métaux. DORS/2006-239.
75
Préparer l’avenir du secteur minéral québécois 2009
•
•
•
•
•
L'accélération du développement minéral du Nord québécois;
L'optimisation du potentiel minéral des régions;
La diversification des ressources minérales exploitées.
La Création de L'Institut national des mines – éducation
Le fonds du patrimoine minier (200M pour 10 ans) :
-de réaliser des travaux afin de mieux connaître le potentiel minéral; d'appuyer les projets de recherche et le développement de nouvelles
technologies; - de favoriser la diversification des substances exploitées
au Québec; - de soutenir le développement de l'entrepreneuriat
québécois
• Environnement – restauration des sites abandonnés avant 2017
- Normes plus exigeantes pour l’exploitation minière
• Participation des communautés locales au développement minier
Ce projet comprend le développement du NORD
76
Réactions au projets de loi 79
• Barreau du Québec: pas de mécanisme pour
gérer le développement des mines vs le
développement durable de la forêt.
• La Fédération des municipalités du Québec :
Le développement minier échappera encore
aux MRC et aux municipalités…
• Les mines ont mauvaise presse…
77
Loi 79 - principales modifications
• Le Ministre a plus de pouvoir que dans la loi M13-1 entre autre pour la définition des
zones interdites à l’exploration – arbitrer les conflits d’utilisations du territoire – refus
pour motif d’intérêt publique – pour la conservation de la faune et protection des eskers
(eau potable).
• Ouvre la porte à l’exploration et l’exploitation des fonds marins et du gaz et du pétrole.
• Un concessionnaire doit aviser les propriétaires des lieux dans les 60 jours.
• Personne ne peut refuser un droit de passage pour fins d’exploration.
• Une fois le permis donné par le Ministère, les personne ne peut s’opposer, sous peine
d’amende, à l’exploration du territoire.
• La divulgation de la présence de 0,05% ou plus d’uranium est obligatoire dans les 60
jours.
• 60 jours avant la demande de bail minier, le concessionnaire doit faire une consultation
publique.
• Dépôt de 70% du montant de réhabilitation par annuités lors de l’ouverture de
l’exploitation minière.
• Diminution du dépôt lorsque la mine construit une unité de traitement des eaux.
• Réhabilitation acceptée avec l’accord du MDDEP.
78
IRIS – Soutien gouvernemental à l’industrie
minière - 2010
Le rôle de l’industrie minière au sein des économies canadienne et québécoise est
constamment présenté comme capital dans la sphère publique. Les retombées alléguées
du secteur justifieraient le maintien d’une importante structure gouvernementale d’appui
à l’industrie. C’est dans cette logique que le gouvernement concède au secteur minier un
soutien financier important, par l’entremise de diverses mesures fiscales et allocations de
toutes sortes, et qu’il maintient de longue date un cadre juridique accommodant à son
égard. Dans cette étude, l’Institut de recherche et d’informations socio-économiques
(IRIS) analyse globalement les coûts et bénéfices attribuables aux secteurs canadien et
québécois des mines métallifères, non seulement du point de vue économique, mais
également selon une perspective environnementale et sociale. Cela dans le but de
déterminer l’intérêt réel d’une telle libéralité à l’égard des régimes miniers fédéral et
provincial, tant pour les contribuables que pour les collectivités concernées par les
activités minières. L’Institut remet ainsi en question la pertinence du maintien d’un
soutien public financier et juridique aussi substantiel pour cette industrie.
http://www.iris-recherche.qc.ca/publications/
Voir 29 avril 2010
IRIS - Bilan : coûts- avantages et cadre légal
• Évaluation des impacts économiques de l’industrie
des mines métallifères, selon une analyse coûtsavantages;
• Analyse des enjeux socio-économiques associés à
l’emploi dans l’industrie des mines métallifères;
• Répercussions d’un cadre légal libéral dans
l’industrie minière.
80
IRIS – mars 2012
Le gouvernement investira entre 16,5 et 23,1 G$ et d’Hydro-Québec dans le Plan Nord atteindra
47 G$ au cours des 25 prochaines années.
Le retour annoncé de ces investissements, (retombées fiscales), semble relativement faible, à
14,2 G$ soit: 0,8 % du budget annuel de dépenses du gouvernement québécois.
L’investissement de l’entreprise privée se limitera vraisemblablement à une somme comprise
entre 9,9 et 16,5 G$ avec compensation par un taux très préférentiel sur l’électricité
consommée.
Développement économique régional très aléatoire, puisque l’équilibre économique du Nord
sera étroitement assujetti à la valeur boursière des minerais exploités.
La création d’emplois risque d’être moindre que celle annoncée et assujettie à un modèle de
développement régional peu efficace.
La protection efficacement 50 % du territoire sera compromis.
La hausse de l’immigration (interne et externe du Québec) dans le Nord du Québec et
l’augmentation des dépenses publiques et environnementales afférentes risquent d’engendrer
des coûts supplémentaires de près de 6,15 G$ sur 25 ans.
Au total, ces coûts non considérés, qui s’élèveront à près de 246 M$ annuellement, viendront
gruger plus de 43 % des retombées fiscales annoncées.
Au final, le Plan Nord, dans son montage actuel, nous exagérément favorable à l’entreprise
privée en faisant porter
La plus grande part des risques aux contribuables québécois en échange de faibles retours sur
leur investissement collectif.
Dépenses au chapître de l’environnement
(Stat Canada - 2008)