Utilisation de stériles générateurs d'acide comme couche de bris capillaire dans une couverture avec effets de barrière capillaire

L’industrie miniere presente de nombreux defis lies a l’environnement et a la gestion des rejets miniers. Les steriles et residus miniers entreposes en surface peuvent generer du drainage minier acide (DMA) s’ils contiennent des mineraux sulfureux qui entrent en contact avec l’eau et l’oxygene (Blowes et al. 2003). L’acidite ainsi liberee abaisse le pH du milieu environnant et favorise la mise en solution des metaux, ce qui contamine l’eau et les sols pour la faune et la flore avoisinantes (ex : Aguilar et al. 2004). La generation de DMA peut etre controlee en mettant en place une couverture avec effets de barriere capillaire (CEBC). Ce type de recouvrement est base sur le contraste entre un materiau fin (ex : residu minier) constituant la couche de retention d’humidite (CRH) et un materiau grossier (ex : sterile minier) utilise pour construire la couche de bris capillaire sous-jacente (Bussiere, 1999; Aubertin et al. 1995). L’objectif est de maintenir la CRH a un degre de saturation eleve, afin de limiter la migration de l’oxygene vers les couches inferieures. L’utilisation de materiaux miniers pour la construction d’une CEBC permet, entre autres, d’en reduire le cout et de valoriser les materiaux disponibles sur le site (Bussiere et al. 2013). Dans une approche de gestion integree des rejets (Demers, 2008), cette etude propose d’utiliser des steriles reactifs comme couche de bris capillaire sous des residus desulfures. Ceci permettrait de reduire le volume des haldes a restaurer et de valoriser un materiau problematique. Les materiaux utilises dans le cadre de cette etude (dont un sterile pre-oxyde et generateur d’acide) proviennent du site Westwood-Doyon de IAMGOLD, situe a 40 km a l’est de Rouyn-Noranda (Quebec, Canada). Les materiaux ont ete caracterises pour obtenir leurs proprietes physiques, hydrogeologiques, chimiques et mineralogiques. Des essais en colonnes ont ete montes au laboratoire afin d’evaluer quatre scenarios de recouvrement, dont trois presentaient une couche de bris capillaire faite de steriles generateurs d’acide. Ces essais ont egalement permis d’evaluer l’impact d’ajouter une couche de sable au-dessus du recouvrement pour controler l’evaporation et de doubler l’epaisseur de la CRH. La quatrieme colonne contenait un sterile different comme couche de bris capillaire, considere comme non-generateur d’acide. Les colonnes ont ete soumises a huit cycles de mouillage/drainage pour lesquels la qualite des lixiviats a ete analysee. Des sondes de teneur en eau volumique et de succion ont permis de suivre le comportement hydrogeologique des colonnes et des septums ont permis l’echantillonnage de gaz dans la CRH afin de mesurer les flux d’oxygene. Les materiaux ont ete testes separement dans des colonnes de reference. vi Les resultats montrent que tous les recouvrements presentaient des lixiviats au pH pres de la neutralite et contenant de faibles concentrations en metaux, alors que le sterile generateur seul generait une forte acidite, un pH de 2 et des concentrations elevees en metaux. Le suivi des teneurs en eau volumiques montre que les couches de retention d’eau ont maintenu des degres de saturation de plus de 85% pour presque toute la duree du test, tel que souhaite pour une CEBC efficace (Aubertin et al. 1995). Tous les recouvrements ont demontre un comportement geochimique similaire, qu’ils contiennent un sterile generateur d’acide ou non. Les colonnes avec une protection contre l’evaporation et une CRH plus epaisse ont presente des teneurs en eau generalement plus elevees et plus stables dans la CRH. L’etude montre que l’integration du sterile generateur dans un recouvrement sous une couche de residus desulfures permet de reduire sa generation de cuivre, zinc et fer de plus de 99%. Aucune difference significative n’a ete observee dans le comportement geochimique en changeant le type de sterile dans la couche de bris capillaire. Une modelisation avec SEEP/W a ete realisee pour un des scenarios de recouvrement et supporte le comportement hydrogeologique observe experimentalement. Une modelisation de l’equilibre thermodynamique des lixiviats avec Visual MINTEQ a aussi permis d’evaluer le potentiel de precipitation ou dissolution de divers mineraux. Pour les colonnes avec recouvrements, le modele montre qu’il faut anticiper la precipitation de plusieurs oxydes et hydroxydes de fer, aluminium et magnesium, de meme que certains sulfates comme le gypse et la jarosite. Les flux d’oxygene traversant la CRH ont ete mesures par la methode du gradient (Elberling et al. 1994) et estimes avec l’equation analytique de Mbonimpa et al. (2003). Les flux obtenus experimentalement sont de l’ordre de 10-1 a 10-4 mol/m2/an, ce qui respecte le critere de 1 mol/m2/an recommande pour la conception d’une CEBC (Dagenais, 2005). Finalement, ce travail de recherche montre qu’il serait possible d’utiliser des steriles generateurs d’acide comme couche de bris capillaire dans une CEBC. Par contre, il est recommande de realiser des etudes plus poussees sur la geochimie du systeme et le comportement a long terme. Des cellules experimentales de terrain permettraient egalement de verifier que les recouvrements fonctionnent a plus grande echelle et dans des conditions climatiques reelles.