Influences des caractéristiques physico-chimiques de résidus miniers sulfureux sur leur réactivité à l'oxygène

L'activité minière est la source de nombreux enjeux environnementaux. La production de drainage minier acide (DMA) constitue une de ces préoccupations et elle représente un axe de recherche important pour divers projets d'ingénierie. Les résidus miniers sulfureux produisant du DMA sont au coeur de ce mémoire. Leur réactivité est principalement causée par le contact entre les minéraux sulfureux, l'eau et l'oxygène de l'air. Les méthodes de prévention ciblent l'une de ces trois composantes. Il est important de bien connaître les caractéristiques minéralogiques, géotechniques et hydrogéologiques de ces rejets de concentrateur pour mieux planifier l'application des méthodes de contrôle préconisées. Le taux de réaction des résidus est étudié ici puisqu'il affecte directement le flux d'oxygène consommé par les matériaux sulfureux et la quantité d'acide produite. Évaluer ce paramètre est essentiel à la mise en place des techniques de prévention basées sur des études géochimiques. L'étude présentée dans ce mémoire vise à évaluer l'influence des principales caractéristiques physico-chimiques des résidus miniers sur leur réactivité à l'oxygène. Pour cela, une étude expérimentale a été menée sur des résidus provenant de deux sites miniers situés en Abitibi (Goldex et Manitou). Des mélanges entre ces résidus ont aussi été préparés, afin d'obtenir des séries d'échantillons présentant une variation systématique d'un seul paramètre à la fois, sur la base des caractéristiques granulométriques, minéralogiques et hydrogéologiques. Des essais granulométriques, hydrogéologiques et minéralogiques ont été réalisés sur chaque série de mélanges. Les valeurs du coefficient de diffusion De et du taux de réaction à l'oxygène Kr ont été mesurées en laboratoire. Ces résultats d'essais sont interprétés à l'aide de codes numériques, sur la base des lois de Fick afin d'estimer les valeurs de De et Kr. Ces valeurs expérimentales sont ensuite comparées à des valeurs prédites à partir de modèles analytiques. Les résultats pour les valeurs de De sont satisfaisants. Ceux pour la valeur du coefficient Kr mettent en évidence une surestimation du modèle prédictif. Une correction du modèle est proposée par l'ajustement de la valeur de réactivité intrinsèque, qui semble varier d'un résidu à l'autre." et "

Abstract

Mining activity can be the source of various environmental concerns. In this regard, acid mine drainage (AMD) is one of the most important issues. Many researchers have worked on this subject to help improve our understanding. Special attention has been paid to the behavior of sulfidic tailings producing AMD. Such tailings can react in an oxidative system in the presence of water. Different techniques have been developed to deal with AMD, including prevention methods aimed at limiting the availability of one of the reagents (water, air, or sulfide minerals). Planning for prevention or management methods requires the knowledge of mineralogical, geotechnical and hydrogeological characteristics of the tailings. The oxidative reactivity is a particularly important aspect to assess AMD. The determination of the corresponding properties is essential for the analysis of control methods that required geochemical investigations. This Master thesis aims at an improving our understanding of the relationship between the oxidative reactivity of sulfidic tailings and their physico-chemical properties. Tailings from the Manitou and Goldex mine sites have been used in this research project. Different samples were combined to produce tailings mixtures. Each series was prepared to isolate the effect of one parameter in order to study its influence on tailings reactivity. Grain size distribution, hydrogeological and mineralogical parameters were determined for each mixture series. The effective diffusion coefficient (De) and reaction rate coefficient (Kr) were also measured using specific testing procedures. The results from these tests were back-analyzed using numerical simulations to obtain the values of De and Kr by solving Fick's laws. The experimental values are compared with those given by predictive models. The results are very good for De, but those obtained for Kr indicate that the predictive equation often tends to overestimate the measured value. A correction of this model is suggested by modifying the intrinsic reactivity parameter used in the predictive equation."