m. aubertin, oiq, nov. 2011 1 l'environnement et la gestion des rejets miniers - ne pas...

M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011

1

L'environnement et la gestion des rejets miniers - Ne pas répéter les erreurs du passé!

Michel Aubertin, ing. Ph.D., ProfesseurTitulaire, Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT

18 novembre 2011


2

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


3

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.


4

Introduction - Principales composantes (mine souterraine)

Minerais

Usine de traitement

$

Usine de remblai

Halde à stériles

Parc à résidus

Rejets

Traitement d’eau

Eau

Effluent final

Résidus

Résidus

Sté

rile

s

Rés

idu

s

Minerais

Minéraux

Eau

Eau

Eau

Adapté de Durucan et al. 2006, Reid 2006

Mine


5

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.

Caractéristiques des rejets varient selon

le type d’exploitation


6

Rejets deconcentrateur

(résidus miniers)

Rochesstériles


7

Rejets deconcentrateur

Rochesstériles


8

Haldes de grande dimensionH > 100 m; A > 100 ha; Q > 100 Mt

Lac TioRio Tinto (QIT)


9

Traitement minéralurgique, pour la production d’un concentré (ou métal) à partir du minerai

Rejets de concentrateur déposés au parc à résidus miniers;

A > 100 ha; H > 100 m

QCM (AM)


10

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)


11

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


12

Oxydation des Sulfures : DMAOxydation des Sulfures : DMA

L’oxydation directe :

2FeS2 + 7 O2 + 2 H2O 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+ [1]

L’oxydation indirecte :

2Fe2+ + 1/2O2 + 2H+ 2Fe3+ + H2O [2]

Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ [3]

FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O 15 Fe2+ + 2SO42- + 16 H+ [4]

Réaction globale :

FeS2 + 15/4O2 + 7/2H2O Fe(OH)3 + 2H2SO4 [5]


13

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.


14

Partenaires de la ChairePhase II

(2006-2012)

Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQATEnvironnement et gestion des rejets miniers


15

Chaire – Phase II (2006-2012)

• Projet 1 : Amélioration des modes d’entreposage des résidus miniers

• Projet 2 : Configuration optimale des haldes à stériles• Projet 3 : 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• Projet 7 : Évaluation des systèmes de recouvrement• Projet 8 : Systèmes de traitement passifs

Mandat : Développement d’outils et de techniques liés à GRM, et formation de PHQ (> 90 ) qui assurent le transfert de technologie


16

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 pâteInclusions de roches stériles


17

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).

Buly., BarrickTanzanie

(V. Martin)

Résidus densifiés serontutilisés à la mineMalartic (Osisko)


18

Co-disposition roches stériles et rejets de concentrateur dans le parc à résidus

Aubertin et al. 2002; James et Aubertin, 2009, 2010, 1011

• Reduit empreinte et l’exposition des roches stériles; peut éliminer haldes pour mines souterraines.

• Favorise la consolidation et la stabilité des résidus.

Waste RockInclusions

TailingsImpoundment

Tailings Dike


19

Comparative Evaluation of Impoundment (James, 2009)Conditions at the End of Shaking (M = 7.0)

Scale (m)

0 20Effective Vertical Stress (kPa)(compressive stresses are negative)

-100

-400

-350

-300

-250

-200

-150

-50

0 -500

-450

Scale (m)0 20Porewater pressure (kPa) 10

030

025

020

015

0500 40

050

045

035

0

Scale (m)

0 20Horizontal Displacement (m) 0.5 2.52.01.51.00-0.5

3.5 4.03.0

Scale (m)0 20Porewater pressure (kPa) 10

030

025

020

015

0500 40

045

035

0

Scale (m)

0 20Horizontal Displacement (m) 0 1.00.75

0.50.25

-0.25

-0.5

1.5 1.75

1.25

No inclusions Inclusions

Scale (m) 0 20

Effective Vertical Stress (kPa)(compressive stresses are negative)

-100

-300

-250

-200

-150

-50

0 -400

-550

-500

-450

-350

Aussi essais sur modèle physique(table sismique, Pépin, 2010)


20

Inclusions

peuvent diminuer les déplacements

dus à un séisme d’un facteur > 10


21

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.


22

Résidus utilisés dans le remblais en pâte cimentés (Cemented paste backfill, CPB)

Top of the CPB

CPBBenzaazoua et al. 2002 + stope


23

Mesures en labo et in situ; Consommation O2 (réactivité, acidification)

( Ouellet et al. 2006)

ARemblai

Cylinder

H

SensorD

Reservoir

Reference Sensor

Démontre la stabilité physiqueet chimique des CPB


24

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;

Solbec

Nouvelles technologies requises pour les sites en opération et abandonnés…


25

CEBC – site LTA – travaux depuis 1995, avec Golder, Barrick, MRNF


26

Couverture LTA faite avec des rejets miniers

Instrumentée et suivie depuis

1996


27

Comparaison entre mesures et prédictions (Bussière, Maqsoud, Mbonimpa, etc.)

Monitoring stationsAlong a grid


28

• Site Mine Louvicourt (96 ha)

• Couverture de 1 m +

• 2,5 km de digues

Mine Louvicourt

Doit assurer stabilitéphysique et chimique du site

à long terme


29

h < a Résidusréactifs

Digue

Noyau imperméable

Couche de protection contre l’évaporation(sable et gravier 30-50 cm)

Zone filtrante

Modèle conceptuel de la méthode de la nappe surélevée(d’après Aubertin et al., 1999; Dagenais, Ouangrawa, Cosset, Pabst)

Nappe surélevée

AEV = a


30

Restauration du site minier Aldermac

29 avril 2009

Johanne Cyr, MRNFDirection de la restauration

des sites miniers

Denis Isabel,Richard Maurice,

Alain Hébert,SNC LAVALIN


31

Secteur Nord – Nappe surélevée avec couverture monocouche

• 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

Travaux de restauration:

Digue

Digue rehaussée

Digue

Terrasse 1

Terrasse 2

Mise en place de la monocouche

Imperméabilisation des digues

Chaulage des résidus


des sites miniers




32

Aldermac,Secteur Nord




33

Aldermac, Secteur Nord




34

Aldermac,Secteur Nord




35

Nappe surélevée et couverture monocouche

Site Aldermac


des sites miniers




36

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


37

Projet Manitou - Goldex

Mine Goldex Ville de Val d’Or Site Manitou

23 km


3838

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.


39

Essais en colonne et modélisation: Divers scénarios (T. Pabst, I. Demers, URSTM)

0,47

0,50,50,50,440,44 0,50,50,44 0,44 0,44 0,44 0,440,44

0,470,47

0,47

0,47

0,47

0,47

0,470,47

0,47

#1 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13#2

0,47

Manitou fine non-oxidized Manitou coarse non-oxidized

Manitou coarse oxidized

alkaline amendment

Goldex tailings

Goldex coarse tailings

Goldex fine tailings

sand

porosity

200 cm

150 cm

100 cm

50 cm

0 cm

0,44

0,44

low water table high water table


40

Résultats des essais en colonne

Projet Manitou-Goldex


41

26 km de chemins

6.5 km de digues

23 km de câble communication

Projet Manitou-Goldex

http://www.amec.com/


42

Titulaire de la Chaire:Michel Aubertin, ing., Ph.D., professeurChaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQATDépt des génies CGM, École PolytechniqueTél. : (514) 340-4711, poste 4046Fax. : (514) [email protected]

Co-titulaire de la Chaire:Bruno Bussière, ing., Ph.D., professeurChaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQATUniversité du Québec en Abitibi-TémiscamingueRouyn-Noranda (Québec) J9X 5E4

[email protected]

Site Web: www.polymtl.ca/enviro-geremi

Merci!

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

m. aubertin, oiq, nov. 2011 1 l'environnement et la gestion des rejets miniers - ne pas...

Documents