Développement d'une méthode de laboratoire pour améliorer la prédiction du drainage neutre contaminé

« RÉSUMÉ : La gestion des contaminants environnementaux dans l’eau ainsi que leur prédiction est un aspect central de la gestion de rejets miniers. En effet, des efforts considérables ont été faits afin d’affiner les prédictions et la compréhension des mécanismes responsables de la pollution de l’environnement, notamment en développant des essais en laboratoire. Ces essais en laboratoire sont appropriés pour certaines problématiques, comme les rejets qui produisent de l’acide à cause de l’oxydation des sulfures (drainage minier acide, DMA). Ces essais sont néanmoins inappropriés pour des matériaux faibles en sulfures, qui génèrent peu d’acidité, mais qui engendrent tout de même le relargage de contaminants à pH neutre (drainage neutre contaminé, DNC). La difficulté de prédiction du risque environnemental de ces rejets réside dans le fait que ces contaminants vont avoir tendance à être immobilisés à l’intérieur des rejets miniers par des phénomènes de sorption et de précipitation. Or, les essais classiques en laboratoire ne sont pas capables de prendre en compte ces mécanismes d’immobilisation. Par le passé, des efforts ont été menés afin d’essayer d’empêcher ces mécanismes et d’obtenir les taux de lixiviation sans immobilisation avec des essais cinétiques avec agents chélateurs, qui ont la capacité de complexer les ions en solution. Ces essais se sont montrés prometteurs pour empêcher les contaminants de s’adsorber et de précipiter. Néanmoins, une approche holistique était manquante pour pouvoir avoir une gestion du risque du DNC plus systématique. Dans cette thèse, l’objectif principal était de proposer une approche systématique permettant d’évaluer le risque de DNC afin d’en améliorer la gestion. La méthode proposée comporte quatre volets principaux qui se divise en deux parties : une partie statique qui inclut des analyses des teneurs élémentaires des matériaux, des analyses minéralogiques et des essais de sorption en lot et une partie cinétique qui utilise des rinçages de colonne en laboratoire avec un agent chélateur, l’acide éthylène-diamine tétraacétique (EDTA). Pour développer la méthode, un stérile provenant de la mine Lac Tio, située dans le Côte-Nord, a été utilisé, car celui-ci est connu comme matériel générant du DNC en nickel. Ce matériel a permis de valider la méthode, puisque celui-ci est un contrôle positif en termes de génération de DNC. Après avoir validé la méthode, d’autres types de stériles provenant de la mine Canadian Malartic (Abitibi-Témiscamingue) et des résidus provenant de la mine Eléonore (Nord du Québec) ont été soumis à la méthode afin de voir l’applicabilité de celle-ci sur d’autres types de roches avec différentes problématiques. Les roches de la mine Canadian Malartic avaient besoin d’être examinées pour déterminer leur risque de DNC en zinc pour des raisons historiques. Finalement, la méthode a aussi été utilisée sur des résidus provenant de la mine Eléonore qui entraînent le relargage d’oxyanions, pour voir si la méthode de rinçage modifié à l’EDTA est applicable à des oxyanions.»

Abstract

« ABSTRACT : Prediction of environmental contamination in mine water is a central aspect of mine waste management. Indeed, considerable efforts have been made to refine predictions and to understand the mechanisms responsible for environmental contamination, particularly through the development of laboratory tests. These laboratory tests are appropriate for certain types of mine drainage, such as those that produce acid through sulfide oxidation (acid mine drainage, AMD). However, they are inappropriate for low-sulfide materials that generate little acidity but still produce the release of metallic contaminants at neutral pH (contaminated neutral drainage, CND). The difficulty in predicting the environmental risk of these mine wastes resides in the fact that these contaminants tend to be immobilized within the waste rock by sorption and precipitation phenomena. However, these phenomena might not be sufficient over time to completely prevent the leaching of contaminant. Conventional laboratory tests for mine water quality prediction do not specifically quantify the influence of these immobilization mechanisms on the water quality, thus leading to greater uncertainty on the long-term water quality prediction. In the past, efforts have been made to bypass these mechanisms and obtain leaching rates without immobilization using chelating agents in kinetic tests. Those chelating agents have the ability to complex ions in solution and prevent them from interacting with surfaces or each other. These tests demonstrated potential for preventing contaminants from adsorbing and precipitating. However, a holistic approach was lacking to enable more systematic risk management and prediction of CND. The main objective of this thesis was to propose a systematic approach to provide a method for better risk management for CND. The proposed method consists of four main components, divided into two parts: a static part involving elemental analysis of materials, mineralogical analysis and batch sorption tests, and a kinetic part using laboratory column leaching with a chelating agent, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). The method was developed using the waste rock from the Lac Tio mine in the Côte-Nord region, which are known to produce Ni-CND. This material was used to validate the method as a positive control for CND generation. Once the method was validated, other types of waste rock from the Canadian Malartic mine (Abitibi-Témiscamingue) and tailings from the Eléonore mine (northern Quebec) were subjected to the method to determine its applicability to other rock types. The Canadian Malartic rocks had to be studied to determine their risk of Zn-CND for historical reasons, and the Eléonore tailings allowed us to see the applicability of the method to oxyanions such as arsenic.»