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Stabilité physique et chimique de rejets miniers fortement sulfureux
sous un recouvrement en eau
Directeur: Mamert Mbonimpa Co-directeur: Bruno Bussière
Présenté parAkué Sylvette Awoh
Candidate au doctorat en Sciences de l’Environnement
12 Mai 2009
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Plan
Introduction
Méthodologie
Objectif
2
Résultats
Conclusion
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Introduction
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Contrôle DMA, milieu humide: Réduction apport en oxygène.
Principale problématique environnementale liée aux rejets miniers: drainage minier acide (DMA).
Minéraux sulfureux +O2+H2O DMA
Technique efficace: Recouvrement en eau
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Très peu de travaux connus pour des résidus très sulfureux.
Cas du site Don Rouyn
Intérêts d’effectuer des études
Teneur (%) Pyrite 85 à 95
Introduction
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Objectif
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Étude de la stabilité chimique et physique de rejets
miniers fortement sulfureux sous un recouvrement
en eau.
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Méthodologie
1. Déterminer le coefficient du taux de réaction des résidus (Kr) au laboratoire.
3. Évaluer les conditions hydrodynamiques de remise en suspension des résidus sur le terrain.
2. Étudier l’évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux:
a- au laboratoireb- sur le terrain
Stabilité chimique:
Stabilité physique:
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1. Détermination du coefficient du taux de réaction des résidus (Kr) au laboratoire
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- Mesurer la concentration de OD en fonction du temps et de la profondeur- Traiter numérique de la 2 nde loi de Fick modifiée- Comparer les profils de concentration d’oxygène mesurés au laboratoire et calculés numériquement
Déterminer Kr
Kr est essentiel pour le calcul des flux d’oxygène
Méthodologie
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Méthodologie2.a Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux au laboratoire
Résidus + eau
stagnante
Résidus + eau agitée
Résidus + eau agitée avec remise en
suspension des résidus
Résidus + couche de matériau inerte +
eau agitée
- Étudier l’efficacité de couvertures aqueuses avec différentes structures de recouvrement et différentes conditions hydrodynamiques.
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2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
- Échantillonnage des eaux (en surface et proche de l’interface eau-résidus, une fois / mois de été à automne).
Méthodologie
2- Couverture aqueuse
1- Effluent final
Échantillonnage d’eau et mesure (une fois / mois de été à automne).
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- Mesure des paramètres physico-chimiques et géochimiques.
- Mesure du niveau d’eau dans les 5 forages situés autour de la fosse Don Rouyn (2 piézomètres par forage).
- Échantillonnage des eaux souterraines.
Méthodologie
3- Eaux souterraines
2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
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3. Conditions hydrodynamiques de la remise en suspension des résidus sur le terrain
- Déterminer la concentration de matières en suspension (MES) par filtration.
- Échantillonner l’eau de la couverture proche de l’interface eau-résidus.
- Mesurer en continu les MES avec un turbidimètre avec une sonde de mesure de MES.
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- Mesurer la direction et la vitesse des vents.
- Corréler les vitesses aux valeurs de MES.
Effet des vents sur la remise en suspension des résidus au site Don Rouyn
Méthodologie
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Résultats2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
1- Effluent final: pH et conductivité électrique
- Les valeurs de pH varient de 7,4 à 7,6 et elles respectent les limites de pH (6 à 9,5) à l’effluent final recommandées dans la directive 019 sur l’industrie minière.
- Les valeurs de conductivité électrique varient de 390 à 568 μS/cm. Ces valeurs sont faibles par rapport à celles rencontrées dans des effluents miniers présentant du DMA (4800 à14000 µS/cm).
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Résultats2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
1- Effluent final: Métaux dissous et sulfates
Don
RouynDirective
019
As [mg/l] <0,06 0,20
Cu [mg/l] <0,003 0,30
Fe [mg/l] <0,006 3,00
Ni [mg/l] <0,004 0,50
Pb [mg/l] <0,020 0,20
Zn [mg/l]0,026 à
0,117 0,50
- Les concentrations en métaux sont soit inférieures à leurs limites de détection,soit inférieures aux valeurs limites exigées à l’effluent final par la directive 019 sur l’industrie minière
- Les concentrations de sulfate sont comprises entre 108 et 121 mg/l. Elles respectent les critères de qualité de l’eau de surface au Québec (500 mg/l).
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- pH varient de 6,7 à 8,1 tant en surface comme en profondeur et ils sont proches des valeurs de pH à l’effluent final.
Résultats
2- Couverture aqueuse: pH et conductivité électrique
2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
- Les valeurs de conductivité électrique varient de 350 à 500 μS/cm. Ces valeurs restent dans la même gamme de valeurs que celle de l’effluent final.
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- Les concentrations sont soit inférieures à leurs limites de détection, soit elles respectent les valeurs limites exigées à l’effluent final par la directive 019 sur l’industrie minière.
Résultats2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
Don Rouyn
Directive 019
As [mg/l] <0,06 0,20
Cu [mg/l]
<0,003 ou0,004 à
0,007 0,30
Fe [mg/l]
<0,006 ou 0,006 à
0,02 3,00
Ni [mg/l] <0,004 0,50
Pb [mg/l] <0,020 0,20
Zn [mg/l]0,031 à
0,12 0,50
- Les concentrations de sulfates varient de 116 et 128 mg/l elles sont proches des valeurs obtenues à l’effluent final.
2- Couverture aqueuse: Métaux et sulfates
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- Pas de variation significative de pH et conductivité électrique entre les piézomètres de surface et ceux de profondeur.
Résultats
pH et conductivité électrique
3- Eaux souterraines:
- Le niveau d’eau dans la couverture aqueuse est plus bas que les niveaux d’eau dans chacun des piézomètres: les eaux de la couverture aqueuse ne s’écoulent pas vers les eaux souterraines.
Niveaux d’eau
2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
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- Les concentrations de sulfate sont généralement faibles.
- Les concentrations des métaux sont soit inférieures à leurs limites de détection, soit elles respectent les limites exigées dans le règlement sur la qualité de l’eau potable au Québec, les recommandations canadiennes pour la qualité des eaux au Canada et les
critères applicables au cas de contamination des eaux souterraines.
Résultats
3- Eaux souterraines: Métaux et sulfates
2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain
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Conclusion
Stabilité chimique sur le terrain: - Aucune contamination révélée dans la couverture hydrique, à l’effluent final et dans les eaux souterraines.
- Les eaux de la couverture et de l’effluent final respectent les exigences de la directive 019 sur l’industrie minière
- Pas écoulement des eaux de la couverture aqueuse vers les eaux souterraines et les eaux souterraines respectent le règlement sur la qualité de l’eau potable au Québec
- Travaux sur l’étude de la stabilité chimique au laboratoire et la stabilité physique sont en cours de réalisation.
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Remerciements