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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

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Importance de la r tention des m taux en drainage neutre contamin l.jpg

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 pr sentation l.jpg
Plan de la présentation contaminé

  • Contexte de l’étude

  • Objectifs du projet

  • Matériel et méthodes

  • Quelques résultats

  • Interprétations

  • Travaux en cours et à venir


Contexte de l tude l.jpg
Contexte de l’étude contaminé

  • 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 tude4 l.jpg
Contexte de l’étude contaminé

  • 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 l.jpg
Objectifs du projet contaminé

  • 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.


Mat riel et m thodes l.jpg
Matériel et méthodes contaminé

  • Matériel:

    • Stériles à différentes teneurs en hémo-ilménite;

    • Stériles frais et altérés.


Mat riel et m thodes7 l.jpg
Matériel et méthodes contaminé

  • 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


Mat riel et m thodes8 l.jpg
Matériel et méthodes contaminé

  • 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


Mat riel et m thodes9 l.jpg

Stériles C1, C2, C3 (frais) contaminé

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:


R sultats l.jpg
Résultats contaminé

  • Cellules humides

pH neutre pour tous les échantillons

Oxydation des sulfures indiquée par les teneurs en soufre (sulfate)


R sultats11 l.jpg
Résultats contaminé

  • 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?


R sultats12 l.jpg
Résultats contaminé

  • Mécanismes possible de rétention en surface:

Désorption

Complexation

Précipitation

Adsorption

Inclusion

Deschamps et al., 2006,


R sultats13 l.jpg
Résultats contaminé

  • 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


R sultats14 l.jpg
Résultats contaminé

  • 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


Interpr tations l.jpg
Interprétations contaminé

  • 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 venir l.jpg
Travaux en cours et à venir contaminé

  • 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).


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