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Importance de la rétention des métaux en drainage neutre contaminé

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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

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
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 tude
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 tude4
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
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.
mat riel et m thodes
Matériel et méthodes
  • Matériel:
    • Stériles à différentes teneurs en hémo-ilménite;
    • Stériles frais et altérés.
mat riel et m thodes7
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

mat riel et m thodes8
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

mat riel et m thodes9

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:
r sultats
Résultats
  • Cellules humides

pH neutre pour tous les échantillons

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

r sultats11
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?
r sultats12
Résultats
  • Mécanismes possible de rétention en surface:

Désorption

Complexation

Précipitation

Adsorption

Inclusion

Deschamps et al., 2006,

r sultats13
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

r sultats14
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

interpr tations
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 venir
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).
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