Importance de la rétention des métaux en drainage neutre contaminé

Importance de la rétention des métaux en drainage neutre contaminé Benoît Plante, candidat au doctorat Dir. Benzaazoua, M., Co-dir. Bussière, B. Mai 2009

Plan de la présentation • Contexte de l’étude • Objectifs du projet • Matériel et méthodes • Quelques résultats • Interprétations • Travaux en cours et à venir

Contexte de l’étude • Drainage neutre contaminé (DNC): • Eaux de drainage à des pH près de la neutralité; • Présence de métaux dissouts dépassant les normes (même sporadiquement). • Sources du DNC: • Traitement des eaux insuffisant; • Résidus réactifs ennoyés. • Rejets miniers non-générateurs d’acide • DNC en Ni: • Plusieurs cas potentiels au Canada; • Phénomène peu étudié; • Ni très mobile à pH neutre.

Contexte de l’étude • Mine Tio – Rio Tinto, Fer et Titane: • 43 km NE Havre-Saint-Pierre; • Mine à ciel ouvert, 1950; • Gisement d’hémo-ilménite; • Gangue de plagioclasecalcique (~labradorite); • Traces sulfures(pyrite nickélifère); • DNC en Ni de façonsporadique sur certaineshaldes. Vue aérienne du site de la mine Tio

Objectifs du projet • Compréhension des phénomènes géochimiques liés au DNC en Ni: • Mécanismes de génération du Ni; • Essais cinétiques en laboratoire et sur le terrain. • Mécanismes d’atténuation naturelle du Ni; • Essais de rétention. • Influence de l’altération des stériles; • Stériles frais vs stériles d’~25 ans d’altération. • Influence de la composition des stériles; • Faible (20%) à fort (60%) en hémo-ilménite.

Matériel et méthodes • Matériel: • Stériles à différentes teneurs en hémo-ilménite; • Stériles frais et altérés.

Matériel et méthodes • Méthodes: • Caractérisation détaillée; • Chimie, DRX, MEB, FTIR, XPS. • Essais cinétiques laboratoire; • Cellules humides; • Mini-cellules d’altération • Essais de rétention; • En « batch »; • Essais cinétiques modifiés. • Essais in-situ en cellulesde terrain • prés. Mémoire GenevièvePepin (ce jeudi, 14 mai 09). Cellule humide Cellules in-situ

Stériles C1, C2, C3 (frais) Entrée: pH 7,8 Ni: 2,25 mg/L Co: 0,63 mg/L Mn: 0,42 mg/L Zn: 0,19 mg/L Sortie: Analyses: - pH - métaux - Déduction de l’adsorption Matériel et méthodes • Essais de rétention en « batch »: • Équilibrer une solution de Ni avec du stérile (bécher); • Mesurer le Ni, déduire la rétention indirectement. • Essais de rétention en mini-cellule:

Résultats • Cellules humides pH neutre pour tous les échantillons Oxydation des sulfures indiquée par les teneurs en soufre (sulfate)

Résultats • Cellules humides (suite); • Teneurs en Ni très faibles(0,004 à 0,010 mg/L) • Pas de DNC en Ni aulaboratoire, contrairementà des observations terrain; • Pourtant, sulfures génèrent du Ni en s’oxydant; • Où est le Ni durant les tests en cellules?

Résultats • Mécanismes possible de rétention en surface: Désorption Complexation Précipitation Adsorption Inclusion Deschamps et al., 2006,

Résultats • Essai de rétention en « batch » • Stériles retiennent le Ni; • Frais (C1-C3): • Rapide; • 100% retenu. • Altérés (C4-C6): • Lent; • 40-50% retenu. Ci = 10 mg/l Ni

Résultats • Essais de rétention en mini-cellule (stériles frais): Eau nickélifère Rétention de Ni Lixiviation à l’eau déionisée Ni retenu de façon stable Saturation des sites de rétention

Interprétations • En DNC, la rétention contrôle la génération de métaux; • Important d’évaluer les capacités de rétention et les conditions de stabilité des phases retenues

Travaux en cours et à venir • Laboratoire: • Extractions séquentielles, MEB, XPS (UQAT); • Caractérisation hydrogéologique (Polytechnique). • In situ: • Suite des cellules expérimentales; • Caractérisation de la structure interne des haldes par méthodes géophysiques (M. Chouteau, M. Aubertin). • Modélisations hydrogéochimiques tenant compte de l’adsorption, en collaboration avec John Molson (U. Laval).

Importance de la rétention des métaux en drainage neutre contaminé