Évaluation du comportement hydrogéochimique des résidus miniers densifiés, solidifiés et stabilisés sous conditions climatiques naturelles

« RÉSUMÉ: L’entreposage des résidus miniers densifiés en surface est une technique prometteuse pour la gestion des résidus. Car, l’objectif est de garantir une meilleure consistance et un aspect durable des résidus afin d’optimiser les opérations minières et de minimiser les impacts environnementaux. Cependant, leur exposition en conditions climatiques nordiques sous des cycles de gel-dégel et de mouillage-drainage d’une part; et d’autre part, leurs compositions minéralogiques peuvent compromettre leur gestion à long terme. En effet, ces phénomènes pourraient affecter l’intégrité physique (résistance mécanique, capacité portante) des résidus miniers et entrainer des impacts au niveau de la stabilité hydrogéochimique et hydrogéologique en modifiant la conductivité hydraulique saturée (ksat,), la capacité de rétention d’eau (CRE); en causant la désaturation des résidus miniers et la mobilité des contaminants dans l’environnement (cas des gisements sulfureux). Pour atténuer ces impacts, l’utilisation de liants hydrauliques pourrait être une alternative pertinente pour la solidification et la stabilisation des résidus miniers densifiés. Ainsi, une étude expérimentale a été réalisée à l’aide de tests au laboratoire sur les résidus miniers densifiés, solidifiés et stabilisés (RmD)-S/S contenant des phyllosilicates (muscovite) de la mine Meliadine. Au cours de ces tests, de faibles quantités du ciment Portland du type HE (haute résistance initiale) avec des proportions de 0, 5%, 1,5% et 2% ont été ajoutées aux résidus filtrés. Aussi, différentes proportions de muscovite (9,5%; 12,5% et 15,5 %) ont été incorporées pour former des recettes de mélanges. Au total, dix mélanges ont été préparés et curés pendant 28 jours à une température contrôlée de 18°C dans une chambre réservée à cet effet. Ces mélanges ont ensuite été soumis : aux essais de résistance à la compression uniaxiale (UCS), aux cycles de mouillage-drainage, de gel-dégel, de perméabilité (ksat), et de rétention d’eau (CRE). Les résultats de ces essais ont montré une amélioration significative de la résistance à la compression uniaxiale, de la conductivité hydraulique saturée, de la capacité de rétention d’eau et du degré de saturation (Sr) des résidus miniers solidifiés et stabilisés. Également la qualité des lixiviats a été améliorée, plus particulièrement pour les mélanges avec 2% de ciment HE. Cette amélioration a été surtout remarquable pour la teneur de 9,5% de muscovite. Les valeurs de l’UCS ont atteint : 493 kPa contre 79 kPa; 307,7 kPa contre 66,7 kPa et 258,7 kPa contre 61,4 kPa respectivement pour les résidus amendés de 2% et les résidus non amendés pour les teneurs de muscovite de 9,5; 12,5; et 15,5%.»

Abstract

«ABSTRACT: Surface storage of densified mine tailings is a promising technique for tailing management. The target is to ensure better consistency and durability of tailings in order to optimize mining operations and minimize environmental impacts. However, in addition to their mineralogical composition, tailing exposure to northern climatic conditions under freeze-thaw and wetting-drainage cycles, can compromise their long-term management. These natural phenomena affect physical integrity (mechanical strength, load-bearing capacity) of tailings, hydrogeochemical and hydrogeological stability by modifying saturated hydraulic conductivity (ksat). They could influence water retention capacity (WRC), desaturation of tailings and the mobility of contaminants in the environment (in the case of sulphide deposits). To mitigate these impacts, the use of hydraulic binders may be an appropriate alternative for the solidification and stabilization of densified mine tailings. Therefore, an experimental study was carried out using laboratory tests on densified, solidified and stabilized (RmD)-S/S mine tailings containing phyllosilicates (muscovite) from the Meliadine mine. During these tests, small quantities of HE cements (0, 5%, 1.5% and 2%) were added to the filtered tailings. Also, different proportions of muscovite (9.5%, 12.5% and 15.5%) were incorporated to form blend recipes. In total, ten blends were prepared and cured for 28 days at a controlled temperature of 18°C in a dedicated space. These mixes were then subjected to: uniaxial compressive strength (UCS), wetting-draining, freeze-thaw, permeability (ksat) and water retention (CRE) tests. The results of these tests showed a significant improvement in UCS, ksat, CRE and saturation (Sr) degree. Leachate quality was also improved, particularly for 2% HE cement mix. This improvement was particularly noticeable for 9.5% muscovite content. UCS values reached: 493 kPa vs. 79 kPa; 307.7 kPa vs. 66.7 kPa and 258.7 kPa vs. 61.4 kPa respectively for the 2% amended and unamended residues for muscovite contents of 9.5; 12.5; and 15.5%.»