L`environnement et la gestion des rejets miniers

Report
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
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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
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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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.
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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Introduction - Principales composantes
(mine souterraine)
Usine de remblai
Mine
Minerais
Eau
Rejets
Résidus
Résidus
Minéraux
Halde à stériles
Eau
Eau
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Résidus
$
Eau
Usine de traitement
Stériles
Minerais
Parc à résidus
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.
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
Caractéristiques des rejets
varient selon
le type d’exploitation
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Rejets de
concentrateur
(résidus miniers)
Roches
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stériles
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Rejets de
concentrateur
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
Roches
stériles
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Haldes de grande dimension
H > 100 m; A > 100 ha; Q > 100 Mt
Lac Tio
Rio Tinto (QIT)
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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
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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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)
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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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 :
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]
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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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.
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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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 : 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
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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).
Buly., Barrick
Tanzanie
(V. Martin)
Résidus densifiés seront
utilisés à la mine
Malartic (Osisko)
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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
Waste Rock
Inclusions
Tailings Dike
• Reduit empreinte et l’exposition des roches stériles;
peut éliminer haldes pour mines souterraines.
• Favorise la consolidation et la stabilité des résidus.
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Comparative Evaluation of Impoundment (James, 2009)
Conditions at the End of Shaking (M = 7.0)
No inclusions
Effective Vertical Stress (kPa)
0
(compressive stresses are negative)
Porewater pressure (kPa)
0
-5
-1
00 150 200
-
-2
50
-3
00 350 400 450 500
-
Scale (m)
0
20
0
Effective Vertical Stress (kPa)
0
(compressive stresses are negative)
-5
00 150 200
-
50
-1
-2
00
-3
-3
50 400 450 500
-
0
0
15
0
20
0
25
0
0
30
35
0
40
0
45
0
20
Porewater pressure (kPa)
0
0
10
50
0
0
15
0
20
25
0
0
30
0
35
40
0
45
Scale (m)
.5
-0
0
5 0
0. 1.
5
1.
0
2.
5
2.
0
3.
20
0
50
Scale (m)
Horizontal Displacement (m)
50
-5
Scale (m) 0
10
50
0
Inclusions
5 0
3. 4.
Scale (m)
0
20
Horizontal Displacement (m)
.5
-0
5
.2
-0
0
25
0.
5
0.
75
0.
0
1.
25 5
75
1. 1. 1.
0
20
Scale (m)
0
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
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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 +
stope
CPB
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Mesures en labo et in situ;
Consommation O2
(réactivité, acidification)
Remblai
A
H
Reference Sensor
D
Sensor
Cylinder
Reservoir
( Ouellet et al. 2006)
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.
Solbec
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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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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Doit assurer stabilité
physique et chimique du site
à long terme
Mine Louvicourt
• Site Mine
Louvicourt
(96 ha)
• Couverture
de 1 m +
• 2,5 km de
digues
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Nappe
surélevée
AEV = a
Couche de protection contre
l’évaporation
(sable et gravier 30-50 cm)
h < a
Zone filtrante
Digue
Résidus
réactifs
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
Johanne Cyr, MRNF
Direction de la restauration
des sites miniers
Denis Isabel,
Richard Maurice,
Alain Hébert,
SNC LAVALIN
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29 avril 2009
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Johanne Cyr, MRNF
Secteur Nord – Nappe surélevée avec couverture monocouche
Denis Isabel,
Richard Maurice,
Alain Hébert,
SNC LAVALIN
Travaux de restauration:
• Aménagement de deux terrasses
au moyen de digues
Mise en place de la monocouche
•
• Résidus provenant des secteurs
Intermédiaire et Ruisseau 1
disposés dans ces terrasses
•
Direction de la restauration
des sites miniers
Imperméabilisation des digues
• Chaulage des résidus
•
• Construction d’une monocouche
de matériaux granulaire au-dessus
des résidus sur les deux terrasses
Digue
•
• Végétalisation des terrasses, dont
la création d’un bassin
Digue
rehaussée
Terrasse 1
Digue
Terrasse 2
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Chaulage des
résidus
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Aldermac,
Secteur Nord
Denis Isabel,
Richard Maurice,
Alain Hébert,
SNC LAVALIN
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Aldermac, Secteur Nord
Denis Isabel,
Richard Maurice,
Alain Hébert,
SNC LAVALIN
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Aldermac,
Secteur Nord
Denis Isabel,
Richard Maurice,
Alain Hébert,
SNC LAVALIN
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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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Projet Manitou - Goldex
Mine 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.
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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38
Essais en colonne et modélisation:
Divers scénarios (T. Pabst, I. Demers, URSTM)
200 cm
low water table
high water table
0,44
150 cm
0,47
0,47
0,47
100 cm
0,47
0,47
0,47
0,47
0,47
0,47
0,47
0,44
50 cm
0,44
0,44
0,44
0,44
0,44
0,44
0,44
0,44
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
#8
#9
#10
#11
#12
#13
0 cm
Manitou fine non-oxidized
Manitou coarse non-oxidized
Goldex fine tailings
Manitou coarse oxidized
Goldex tailings
sand
alkaline amendment
Goldex coarse tailings
0,47
porosity
M. Aubertin, OIQ, Nov. 2011
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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
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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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