Déchets, Sciences & Techniques

N°68


Recommandations sur l’utilisation des outils de prédiction du drainage minier acide


Hassan Bouzahzah, Mostafa Benzaazoua, Bruno Bussière et Benoit Plante

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Résumé

Les rejets miniers sulfurés soumis à l’action de l’eau et de l’oxygène atmosphériques sont susceptibles de générer du drainage minier acide (DMA) suite à l’oxydation des minéraux sulfurés qu’ils contiennent, en l’absence d’un potentiel neutralisant. Les effluents acides liés au DMA peuvent être chargés en métaux et sont dommageables à l’environnement. Une prédiction fiable de ce phénomène est d’une grande importance car elle est capable de déterminer les coûts et la manière de restaurer les sites miniers pour préserver l’environnement. Les outils usuellement utilisés pour la prédiction du DMA sont les tests statiques dans un premier temps et les essais cinétiques quand les premiers livrent une prédiction incertaine. Ces outils sont nombreux, leurs protocoles sont assez distincts et il n’existe aucun guide pour orienter l’utilisateur dans leur choix. Ainsi, ce papier se fixe l’objectif de présenter des recommandations pour orienter le choix parmi les tests statiques et et les essais cinétiques. Ces outils sont utilisés par l’industrie minière pour la prédiction du DMA en se basant sur les caractéristiques intrinsèques des rejets miniers (tests statiques) et des objectifs de l’étude (essais cinétiques).

Abstract

The sulphidic tailings subjected to the atmospheric water and oxygen action may generate acid mine drainage (AMD). AMD is due to the oxidation of sulphide minerals they contain in the absence of a neutralizing potential. The effluents related to AMD are acidic, metal loaded and are often harmful towards the surrounding environments. A reliable prediction of this phenomenon to preserve the environment is of great importance as it is able to impact the costs and the ways to restore mines sites. The most frequently tools used for AMD prediction are static tests and kinetic tests when the first provide uncertain prediction results. AMD perdition tests are available in several versions whose protocols are quite divergent. Also, there is no guide orientating users in their choice. Thus, the objective of this review paper is to give clear recommendations to help choosing among either static and kinetic tests for AMD prediction based on tailings intrinsic characteristics (for static tests) and on the objectives of the study (for kinetic assays).

Entrées d'index

Mots-clés : cellule humide ASTM, drainage minier acide, essais cinétiques, minéralogie, outils de prédiction, tests statiques

Keywords: acid mine drainage, ASTM humidity cell, kinetic tests, mineralogy, prediction tools, static tests

Texte intégral

1. Introduction

L’exploitation des mines et le traitement du minerai génère des quantités importantes de rejets liquides et solides. Les rejets solides peuvent contenir des quantités non négligeables de minéraux sulfurés qui s’oxydent naturellement et produisent de l’acidité et des métaux dissouts qui sont souvent à l’origine du drainage minier acide (DMA). Pour réduire l’impact de ce phénomène, les rejets miniers doivent être gérés de façon à garantir une protection maximale de l’environnement. Pour ce faire, le potentiel de génération d’acide (PGA) qui conditionne les manières de gérer les rejets miniers et la restauration des sites d’entreposage doit être prédit de manière précise par les outils de prédiction disponibles et qui sont les tests statiques et les essais cinétiques. Or, dans la pratique, il existe de nombreuses variantes chimiques et minéralogiques des tests statiques et la prédiction qu’ils permettent de donner peut être différente selon les différents protocoles (auteurs) et selon que l’on utilise le pouvoir net de neutralisation (PNN) ou le rapport PN/PA pour la classification des rejets miniers en termes de leur PGA (Bouzahzah 2013a ; Bouzahzah et al. 2014b). D’autre part, les critères de classification (PNN et PN/PA) des tests statiques sont caractérisés par une zone où il est difficile de classer avec certitude certains rejets miniers. Ainsi, pour ces rejets et sachant les erreurs de prédiction qui peuvent être liées aux protocoles des tests statiques eux-mêmes, les essais cinétiques sont recommandées pour compléter la prédiction du PGA. Les essais cinétiques soumettent les rejets miniers à une oxydation accélérée et contrôlée au laboratoire renseignent sur les taux des réactions d’oxydation-neutralisation, le temps de latence avant la génération du DMA et la chimie des effluents. Les essais cinétiques fournissent une prédiction plus précise et réaliste du DMA et constituent un outil de grande importance pour guider le choix des scenarios de restauration des sites miniers qui dépendent fortement de leur PGA (Bussière et al.1999, 2004 ;Villeneuve, 2004 ; Benzaazoua et al., 2001, 2004 ; Mend, 2009 ; Villeneuve et al., 2009). Comme les tests statiques, les essais cinétiques sont nombreux, avec des protocoles et des dimensions de leurs dispositifs assez distincts et dont les prédictions peuvent être divergentes pour un même échantillon (Bouzahzah et al. 2010, 2012 ; Benzaazoua et al., 2008 ; Demers et al., 2008).

Face à cette variété de tests statiques et d’essais cinétiques, il est souvent difficile de faire un choix. Dans ce papier, on présentera des recommandations sous forme d’organigrammes décisionnels pour aider l’utilisateur à choisir le ou les tests statiques de prédiction adéquats en fonction des informations chimiques et minéralogiques disponibles sur les échantillons. Pour les essais cinétiques, le choix se fait souvent en fonction les objectifs fixés. Ce papier vient compléter celui de Bouzahzah et al. (2014b) paru dans le numéro 66 de la revue Déchets Sciences & techniques, qui est une synthèse de revue de la littérature sur les tests statiques et les essais cinétiques montrant leur principe, avantage et limites.

2. Recommandations pour l’utilisation des tests statiques

Les trois principaux types de tests statiques qui sont généralement utilisés par l’industrie minière pour la prédiction du DMA sont les essais NAG (Net-Acid Generation tests), les tests statiques chimiques et les tests statiques minéralogiques. Les essais NAG se déroulent en une seule étape, ne nécessite aucune connaissance, ni caractérisation préalable des rejets et ne seront donc pas traités dans ce papier. Les tests statiques chimiques, quant à eux, nécessitent une caractérisation chimique des rejets et les tests statiques minéralogiques nécessitent une caractérisation minéralogique détaillée. À ce jour, le choix du test statique (chimique ou minéralogique) pour la prédiction du DMA n’est basé sur aucun guide, ni critère. La tendance générale est que les australiens utilisent le NAG test, alors qu’en Amérique du nord, ce sont plutôt les tests statiques chimiques (basés sur la méthode de Sobek et al., 1978) et minéralogiques qui sont utilisés. Cette section présente un guide sous forme de recommandations pour le choix du (ou des) test(s) statique(s) en se basant sur les propriétés chimiques et minéralogiques des rejets miniers. Ce choix est tributaire d’une caractérisation chimique et minéralogique très précise (voir Bouzahzah, 2006 ; Bouzahzah, 2008 ; Bouzahzah et al., 2008 ; Cabri et al., 1998 ; Cropp et al., 2003 ; Fandrich, 2007 ; Gu, 2003 ; Knight et al. 2002 ; Lastra et al., 1998 ; Mermillot-Blondin, 2005 ; Mermillot-Blondin et al., 2011 ; Petruk, 2000 ; Pirard, 2004).

Comme le démontrent les travaux de Bouzahzah (2013a) et Bouzahzah et al. (2014a,b), les différents protocoles relatifs aux tests statiques et les critères de classification qui s’en découlent peuvent grandement influencer les résultats de la prédiction du potentiel de génération d’acide. Les tests statiques peuvent fournir des résultats erronés s’ils ne sont pas judicieusement choisis en fonction de la minéralogie des échantillons. Le choix d’un test statique donné, comme outil de prédiction du DMA, doit être basé sur les résultats d’une caractérisation minéralogique la plus précise possible. La Figure 1 présente le schéma global de l’utilisation des tests statiques en se servant des différentes caractérisations disponibles sur l’échantillon. Les Figures 2 et 3 présentent deux organigrammes décisionnels pour choisir quel(s) test(s) statique(s) utiliser en fonction des informations minéralogiques et chimiques (carbone) disponibles sur l’échantillon. Pour mieux expliquer l’utilisation des Figures 2 et 3 et choisir le test statique adapté à l’échantillon en fonction de sa minéralogie, on se servira de trois exemples de rejets miniers de composition minéralogique différente. La minéralogie de ces trois rejets, présentée au Tableau 1, a été déterminée avec précision après une série de caractérisation chimiques et minéralogiques et une réconciliation des données (Bouzahzah, 2013a).

2.1 Choix du test statique chimique

Seul le choix du test statique pour déterminer le pouvoir de neutralisation (PN) est discuté dans cette section car les plus grandes divergences entre les différents tests statiques concernent ce paramètre. Le potentiel de génération d’acide (PA), quant à lui, est facilement calculable à l’aide de la teneur en soufre sulfure de l’échantillon (Lawrence et Wang 1997) et ne sera pas discuté. Le Tableau 2 présente les PN obtenus à l’aide de trois tests statiques qui sont ceux de Sobek et al. 1978, Sobek modifiée par Lawrence et Wang (1997) et la méthode de Sobek modifiée par Bouzahzah (2013) qui est basée sur un Fizz quantitative (pour les détails des tests, voir Bouzahzah (2013a) et Bouzahzah et al. (2014b)). Ces résultats montrent que :

Pour le rejet A

i) le test de Sobek et al. (1978) donne un PN de 379 kg CaCO3/t car il prend en considération, à tort, tout le pouvoir de neutralisation de la sidérite, alors que théoriquement, la sidérite a un PN nul. Cependant, le pouvoir de neutralisation de la sidérite peut être positif et est proportionnel à la quantité du Ca et Mg qu’elle peut contenir en substitution du Fe ;

ii) le test de Sobek et al. (1978) modifié par Lawrence et Wang (1997) donne un PN de 126 kg CaCO3/t car il ne considère pas tout le pouvoir de neutralisation de la dolomite et de la sidérite à cause de leur faible cinétique de dissolution, et à cause de la courte durée du test (24h) ;

iii) le test de Sobek et al. (1978) modifié par Bouzahzah (2013) donne un PN de 280 kg CaCO3/t. Cette valeur est plus réaliste car la durée de la digestion permet une dissolution complète de la dolomite et la sidérite, et la titration avec du NaOH + H2O2 prend en considération l’acidité générée par le fer de la sidérite. Ce résultat a été confirmé par les tests statiques minéralogiques.

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Figure 1. Schéma global de l’utilisation des tests statiques en vue de la prédiction du potentiel polluant des rejets miniers

Tableau 1. Composition minéralogique des trois rejets miniers servant à l'utilisation des outils décisionnels

Minéraux

Formules chimiques

Proportions minéralogiques ( % poids)

Rejet A

Rejet B

Rejet C

Quartz

SiO2

11.06

49.41

41.9

Muscovite

KAl2(SI3Al)O10(OH,F)2

22.9

6.7

3.5

Chlorite

(Fe,Mg)5Al(Si3Al)O10(OH,O)

4.5

Albite

NaAlSi3O8

2.5

2.5

Oligoclase

(Na,Ca)(Si,Al)4O8

3.8

Orthose

KAlSi3O8

3.9

Actinolite

Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2

9.78

Calcite

CaCO3

25.9

Dolomite

Ca0.5Mg0.5(CO3)2

26

Sidérite

FeCO3

11.7

Ankérite

Ca0.5 (Fe0.06,Mg0.29,Mn0.15)(CO3)2

20.56

Pyrite

FeS2

17.56

7.4

7.95

Pyrrhotite

FeS

1.55

Arsénopyrite

FeAsS

3.52

0.72

12.3

Chalcopyrite

CuFeS2

0.65

0.52

Rutile

TiO2

0.26

0.98

Total

100

100

100

Tableau 2. Résultats des PN (Kg CaCO3/t) déterminés par trois méthodes de digestion différentes

Sobek et al. (1978)

Sobek modifiée par Lawrence et Wang (1997)

Sobek modifiée par Bouzahzah (2013) basé sur le fizz quantitatif

Rejet A

379

126

280

Rejet B

206

83

102

Rejet C

201

196

195

Pour le rejet B

i) le test de Sobek et al. (1978) donne un PN de 206 kg CaCO3/t car il prend en considération, à tort comme pour la sidérite, tout le pouvoir de neutralisation de l’ankérite ;

ii) le test de Sobek et al. (1978) modifié par Lawrence et Wang (1997) donne un PN de 83 kg CaCO3/t car il ne considère pas tout le pouvoir de neutralisation de l’ankérite à cause de sa faible cinétique de dissolution, et à cause de la courte durée du test (24h) ;

iii) Le test de Sobek et al. (1978) modifié par Bouzahzah (2013) donne un PN de 102 kg CaCO3/t. La valeur obtenue est plus réaliste car la durée de la digestion permet une dissolution complète de l’ankérite, et la titration avec du NaOH + H2O2 prend en considération l’acidité générée par le fer et le Mn de l’ankérite. Ce résultat a été confirmé par les tests statiques minéralogiques ;

Pour le rejet C

Les trois méthodes de digestions (Tableau 2) donnent sensiblement le même PN qui est estimé à environ 200 kg CaCO3/t car l’échantillon contient uniquement la calcite. La calcite est le minérale le plus soluble qui ne contient pas d’éléments oxydables et hydrolysables (Fe-Mn) et l’ajout du H2O2 n’influence donc pas la détermination du PN.

A la lumière de ces résultats et pour les trois rejets A, B et C, le tableau 3 explique l’utilisation de l’organigramme décisionnel de la Figure 2. Il explique comment choisir le test statique adéquat et les raisons d’exclusions des autres tests. Une caractérisation minéralogique précise peut être difficile à obtenir (complexité) ou très couteuse ce qui rend difficile le choix du test statique adéquat pour la détermination du PN. Dans ces conditions, Bouzahzah (2013a) propose i) une digestion dans un volume de 20 ml d’HCl ou ii) une digestion par ajout séquentiel d’HCl (Figure 2).

2.2 Choix du test statique minéralogique

La Figure 3 présente le diagramme décisionnel qui aide à minéralogie quand elle est connue avec précision. Dans cette figure, le potentiel de neutralisation des carbonates (PNC et PNCC), calculé à partir de la teneur en carbone inorganique total de l’échantillon, est présenté parmi les méthodes minéralogiques car cet élément est directement lié aux carbonates de l’échantillon (minéralogie). Pour mieux expliquer l’utilisation de la Figure 3, on se servira des trois rejets A, B et C du Tableau 1. Les résultats des PA et PN minéralogiques calculés sont présentés au Tableau 4.

Tableau 3. Exemple de l’utilisation du diagramme décisionnel de la Figure 3 en fonction des données minéralogiques

Selon les entrées du diagramme décisionnel de la Figure 3.

Rejet A

Rejet B

Rejet C

Les données minéralogiques précises sont-elles disponibles ?

oui

oui

oui

Est-ce que les carbonates de Ca-Mg sont les seuls présents ?

non, l’échantillon contient de la sidérite

non, l’échantillon contient de l’ankérite

oui

Est-ce que seule la calcite est présente avec une teneur < 25 % (massique) ?

non

non

oui

Est-ce que les carbonates de Mg-

Fe-Mn sont présents ?

oui, l’échantillon contient la dolomite et la sidérite

oui, l’échantillon contient de l’ankérite

non

Est-ce que les silicates de Fe-Mn-Al sont présents ?

oui, muscovite, chlorite, albite, quartz

oui, muscovite, actinolite, oligoclase, quartz

oui, muscovite, albite, orthose, quartz

Est-ce que le carbone inorganique total est disponible ?

oui

oui

oui

Choix du test statique

Digestion de l’échantillon dans le volume d’HCl (7,7 mL) calculé par l’équation 24 (Tableau 2) avec ajustement du pH

ou

Digestion de l’échantillon dans le volume d’HCl (7,7 mL) calculé par l’équation 25 (Tableau 2) avec ajustement du pH

digestion de l’échantillon dans le volume d’HCl (4,2 mL) calculé par l’équation 24 (Tableau 2) avec ajustement du pH

ou

Digestion de l’échantillon dans le volume d’HCl (4 mL) calculé par l’équation 25 (Tableau 2) avec ajustement du pH

Toutes les méthodes de digestion sont valables. Cependant la méthode la plus recommandée et la plus rapide est celle de Sobek et al. (1978) car l’échantillon ne contient que de la calcite comme carbonate et très peu de silicates (10 % massique en excluant le quartz considéré comme inerte).

Pour les deux types de digestion à l’aide du Fizz quantitatif, qui correspondent à la modification du test de Sobek proposée par Bouzahzah (2013), il faut faire une titration avec du NaOH et du H2O2 pour prendre en considération l’acidité générée par le Fe de la sidérite dans le rejet A et par le Fe et le Mn de l’ankérite dans le rejet B (et éventuellement par le Fe et Al des silicates).

Tableau 3. Exemple de l’utilisation du diagramme décisionnel de la Figure 3 en fonction des données minéralogiques - suite

Selon les entrées du diagramme décisionnel de la Figure 3.

Rejet A

Rejet B

Rejet C

Raison d’exclusion des autres tests statiques chimiques :

Le test de Sobek original (1978) ne peut pas être utilisé car la titration se fait uniquement par du NaOH alors que l’échantillon contient de la sidérite. Les silicates (30 % massique) peuvent se dissoudre et entrainer une surestimation du PN

Le test de Sobek modifié par Lawrence et Wang (1997) ne peut pas être utilisé car i) l’échantillon contient 26 % (massique) de dolomite et la digestion acide d’une durée de 24h n’est pas suffisante pour sa dissolution totale (sous-estimation du PN), et ii) la titration se fait uniquement par NaOH alors que l’échantillon contient de la sidérite contenant du Fe et du Mn oxydables et hydrolysables.

Le test de Sobek original (1978) ne peut pas être utilisé car la titration se fait uniquement par NaOH alors que l’échantillon contient de l’ankérite (présence de Fe et Mn). Les silicates (20 % massique) peuvent se dissoudre et influencer le PN

Le test de Sobek modifié par Lawrence et Wang (1997) ne peut pas être utilisé car i) l’échantillon contient 21 % (massique) d’ankérite mois soluble que la dolomite et le test a une durée de 24h ce qui n’est pas suffisent pour sa dissolution totale (sous-estimation du PN), et ii) la titration se fait uniquement par NaOH ce qui ne prend pas en considération l’acidité générée par le Fe et le Mn de l’ankérite.

Toutes les méthodes de digestion sont valables.

Tableau 4. Résultats* des PA et PN (Kg CaCO3/t) déterminés par 5 tests statiques minéralogiques

Paktunc (1999)

Paktunc (1999) modifié par Bouzahzah et al. (2013)

Lawrence et Scheske (1997)

Lawrence et Scheske (1997) modifié par Plante et al. (2012)

PNC

PNCC

Détermination du PN (Kg CaCO3/t)

Rejet A

282

-

284

284

383

282

Rejet B

102

-

4

169

201

Rejet C

259

-

262

262

257

257

Détermination du PA (Kg CaCO3/t)

Rejet A

314

347

-‡

-‡

-‡

-‡

Rejet B

135

136

-‡

-‡

-‡

-‡

Rejet C

231

343

-‡

-‡

-‡

-‡

*Les résultats de Kwong ne sont pas présentés car ils ne sont pas exprimés en kg CaCO3/t.
¥ Le PN doit être calculé par le test statique chimique adéquat selon la minéralogie
‡ Le PA doit être calculé sur la base du soufre sulfure ( %Ssulfur*31.25) si les données minéralogiques ne sont pas disponibles

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Figure 2. Diagramme décisionnel pour aider au choix du test statique chimique selon la minéralogie de l’échantillon

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Figure 3. Diagramme décisionnel pour aider au choix du test statique minéralogique selon la minéralogie de l’échantillon

    Pour le rejet A

    Choix du test statique pour calculer le PN

  • PNCC : potentiel de neutralisation des carbonates modifié par Plante et al. (2012) car présence de la dolomite et de la sidérite qui est pure (FeCO3). Le PNCC ne prend pas en considération le PN des silicates, toutefois, l’éventuelle sous-estimation du PN est négligeable car les silicates sont essentiellement représentés par le quartz (inerte) et la muscovite qui est très peu réactive.

  • Les tests de Paktunc (1999), Lawrence et Scheske (1997), Lawrence et Scheske (1997) modifié par Plante et al. (2012) et Kwong (1993) peuvent aussi être utilisés, mais nécessitent beaucoup plus de calculs. Cependant, le PNCC est rapide et donne le même résultat que les tests précédents (Tableau 4).

  • Choix du test statique pour calculer le PA

  • Paktunc (1999) modifié par Bouzahzah et al. (2013) car le calcul prend en considération l’acidité produite par l’arsénopyrite et les taux de réactivité des sulfures.

  • Raisons d’exclusion des autres tests statiques
    minéralogiques

  • Le PNC surestime le pouvoir de neutralisation de l’échantillon de 36 % car il prend en considération tout le PN de la sidérite qui est en théorie nul

  • Le test de Paktunc (1999) sous-estime légèrement le PA car il ne considère pas la réactivité relative des sulfures qui confère à l’arsénopyrite un pouvoir acidifiant plus fort

  • Pour le rejet B

    Choix du test statique pour calculer le PN

  • Les tests de Paktunc (1999) et de Kwong (1993) peuvent être utilisés

  • Choix du test statique pour calculer le PA

  • Paktunc (1999) modifié par Bouzahzah et al. (2013) car le calcul prend en considération l’acidité produite par l’arsénopyrite et la chalcopyrite et les taux de réactivité des sulfures

  • Raisons d’exclusion des autres tests statiques
    minéralogiques

  • Le PNC surestime de 200 % le pouvoir de neutralisation car il prend en considération tout le PN de l’ankérite alors que cette dernière contient du Fe et du Mn qui génèrent l’acidité après leur oxydation et hydrolyse

  • Lawrence et Scheske (1997) car il ne considère pas l’alcalinité de l’ankérite

  • Pour le rejet C

    Choix du test statique pour calculer le PN

  • PNC car l’échantillon contient seulement de la calcite. C’est le test le plus recommandé quand l’échantillon ne contient que la calcite et la dolomite pures. Le PNC ne prend pas en considération le PN des silicates, toutefois, la sous-estimation est négligeable car les silicates ne représentent que 10 % massique et sont essentiellement représentés par la muscovite qui est très peu réactive

  • Les tests de Paktunc (1999), de Lawrence et Scheske (1997), et de Kwong (1993) peuvent être utilisés, mais nécessitent plus de calculs. Le PNC est rapide et donne le même résultat (Tableau 4).

  • Choix du test statique pour calculer le PA

  • Paktunc modifié par Bouzahzah et al. (2013) car le calcul prend en considération l’acidité produite par l’arsénopyrite et la chalcopyrite et les taux de réactivité des sulfures

3. Recommandations pour l’utilisation des essais cinétiques

Le choix de l’essai cinétique, contrairement aux tests statiques, ne dépend pas des propriétés chimiques ou minéralogiques des rejets miniers, mais plutôt de leurs propriétés physiques et des objectifs visés par l’étude. La Figure 4 montre de manière synthétique les différents types d’essais cinétiques qu’on peut mettre en œuvre en laboratoire ou sur le terrain. Les essais cinétique sont sélectionnés selon des objectifs spécifiques tels que discutés plus bas :

- Objectif : Evaluer la génération du DMA à partir de la comparaison des taux de génération et de neutralisation d’acide quand les résultats des tests statiques sont incertains

Choix : Cellule humide modifiée par Bouzahzah et al. (2012) ou mini-cellule d’altération modifiée par Bouzahzah et al. (2014a).

- Objectif : Besoin d’un essai cinétique normé

Choix : Cellule humide normée ASTM (D 5744-96, 2007). Cependant, Bouzahzah et al. (2012, 2014c) démontre que le protocole ASTM standard de la cellule humide peut être défavorable à une réactivité optimale des rejets confirmant les résultats obtenus par Frostad et al. (2002) ; Bowell et al. (2006) et Sapsford et al. (2009) et proposent une version modifiée de l’essai cinétique en cellule humide. La modification consiste à maintenir les rejets sous un degré de saturation autour de 50 % de façon automatisée en insérant dans l’échantillon une sonde de teneur en eau volumique commandant son humidification (par un contrôleur) favorisant ainsi une oxydation optimale de l’échantillon pour une prédiction plus sécuritaire du DMA.

- Objectif : Evaluer le comportement environnemental d’un rejet minier afin de prédire les qualités d’eau de drainage

Choix : Colonne au laboratoire, cellule humide ou mini-cellule d’altération.

- Objectif : Evaluer le PGA ou le comportement environnemental mais ne disposant que d’une quantité très faible d’échantillon

Choix : Mini-cellule d’altération car elle nécessite moins de 100g d’échantillon

- Objectif : Tester des scénarios de restauration

Choix : Colonne au laboratoire ou sur le terrain

- Objectif : Simuler les conditions de terrain

Choix : Colonne ou parcelles de terrain

Pour les stériles, souvent sous forme d’échantillons grossiers (propriétés physiques), les essais cinétiques les mieux adaptés sont ceux en colonnes de plus grandes dimensions (environ 60cm de diamètre et 100 cm de hauteur) et les parcelles et terrain. Il existe une variante des cellules humides recommandée pour les stériles miniers, sauf que ces derniers doivent être concassés pour avoir 100 % des grains passant 6.3 mm (ASTM, 2007)

Conclusion

La prédiction du pouvoir de génération d’acide en vue de la gestion et de la restauration des sites générateurs de DMA nécessite une caractérisation multidisciplinaire des rejets miniers solides. Cette caractérisation multidisciplinaire obtenue par la DRX, la microscopie optique et électronique, la chimie totale, la stœchiométrie des minéraux (par micro-analyses élémentaires) et l’entrecroisement de toutes les données pour leur réconciliation, permet souvent d’aboutir à une minéralogie assez précise des rejets miniers. Cette dernière est nécessaire pour choisir le test statique le plus adéquat en utilisant les diagrammes décisionnels fournis dans ce papier. De manière très synthétique, le PA d’un rejet minier peut être tout simplement calculé sur la base de la teneur total en soufre lié aux sulfures (en soustrayant la forme sulfate et biologique). Il peut également être déterminé par la méthode minéralogique de Paktunc (1999) modifiée par Bouzahzah et al. (2013b). Cependant, la méthode de détermination du PN dépend fortement de la minéralogie de l’échantillon. Ainsi, le PNC est recommandé pour un rejet minier contenant des silicates et des carbonates calciques et magnésiens purs (sans Fe et Mn). Pour un rejet contenant des Fe-Mn-Al-silicates ± solubles et des Fe-Mn-Mg-carbonates (ex. sidérite, ankérite), le test de Sobek modifié par Bouzahzah (2013a) est recommandé pour la détermination du PN. Si toutefois la minéralogie n’est pas connue, le PN peut être déterminé avec une digestion dans un volume de 20 mL d’HCl ou avec une digestion par ajout séquetiel d’HCl (Bouzahzah 2013a). Pour toutes les méthodes de digestion, la titration doit se faire avec du NaOH+ H2O2 sauf dans le cas où l’échantillon contient des silicates non solubles et uniquement des carbonates calciques et magnésiens purs. Les résultats des tests statiques basés sur la minéralogie peuvent être très divergents selon les auteurs et si l’on considère les silicates. Il est donc préférable d’utiliser les méthodes de digestion modifiée basées sur celle de Sobek et al. (1978). Si les tests statiques classent les rejets miniers comme incertains, l’utilisation d’un essai cinétique est nécessaire. Dans ce cas, l’essai cinétique en mini-cellule d’altération modifié par Bouzahzah et al. (2014a) est recommandé. Cet essai est peu couteux, rapide et fournit des résultats aussi fiables que les cellules humides et les colonnes.

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Figure 4. Schéma global de l’utilisation des essais cinétiques en vue de la prédiction du potentiel polluant des rejets miniers

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Ce travail a pu être réalisé grâce au soutien financier de la Chaire de recherche du Canada sur la gestion intégrée des rejets miniers et la Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT en environnement et gestion des rejets miniers. La fondation de l’UQAT (FUQAT) a également participé au financement d’une partie des travaux. Les auteurs sont également reconnaissants envers le personnel de “l’Unité de Recherche et de service en technologie Minérale” pour le soutien technique.

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Bibliographie

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Pour citer ce document

Référence papier : Hassan Bouzahzah, Mostafa Benzaazoua, Bruno Bussière et Benoit Plante « Recommandations sur l’utilisation des outils de prédiction du drainage minier acide », Dechets sciences et techniques, N°68, 2014, p. 4-14.

Référence électronique : Hassan Bouzahzah, Mostafa Benzaazoua, Bruno Bussière et Benoit Plante « Recommandations sur l’utilisation des outils de prédiction du drainage minier acide », Dechets sciences et techniques [En ligne], N°68, mis à jour le : 25/03/2015, URL : http://lodel.irevues.inist.fr/dechets-sciences-techniques/index.php?id=111, https://doi.org/10.4267/dechets-sciences-techniques.111

Auteur(s)

Hassan Bouzahzah

Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue 445, boulevard de l’université, Rouyn-Noranda (QC), J9X5E4

Mostafa Benzaazoua

Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue 445, boulevard de l’université, Rouyn-Noranda (QC), J9X5E4

Bruno Bussière

Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue 445, boulevard de l’université, Rouyn-Noranda (QC), J9X5E4

Benoit Plante

Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue 445, boulevard de l’université, Rouyn-Noranda (QC), J9X5E4