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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.

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1 IMPORTANCE DE LA RÉTENTION DES MÉTAUX EN DRAINAGE NEUTRE CONTAMINÉ Benoît Plante, candidat au doctorat Dir. Benzaazoua, M., Co-dir. Bussière, B.Mai 2009

2 Plan de la présentation Contexte de létude Objectifs du projet Matériel et méthodes Quelques résultats Interprétations Travaux en cours et à venir

3 Contexte de létude 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 dacide Rejets miniers non-générateurs dacide DNC en Ni: Plusieurs cas potentiels au Canada; Phénomène peu étudié; Ni très mobile à pH neutre. Oxydation de sulfures (pyrite, pyrrhotite) Génération de métaux (As, Sb, Zn, Ni…) Neutralisation suffisante (carbonates, silicates) DNC en As, Sb, Zn, Ni…

4 Contexte de létude Mine Tio – Rio Tinto, Fer et Titane: 43 km NE Havre-Saint-Pierre; Mine à ciel ouvert, 1950; Gisement dhémo-ilménite; Gangue de plagioclase calcique (~labradorite); Traces sulfures (pyrite nickélifère); DNC en Ni de façon sporadique sur certaines haldes. Vue aérienne du site de la mine Tio

5 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 datténuation naturelle du Ni; Essais de rétention. Influence de laltération des stériles; Stériles frais vs stériles d~25 ans daltération. Influence de la composition des stériles; Faible (20%) à fort (60%) en hémo-ilménite.

6 Matériel et méthodes Matériel: Stériles à différentes teneurs en hémo-ilménite; Stériles frais et altérés. ParamètresC1C2C3C4C5C6 Production < 2 mois ~25ans Ilménite (%) 21,537,045,0 23,028,640,3 S (%) 0,5430,5330,755 0,1420,1640,172 Ni (%) 0,0220,0490,044 0,0310,0330,037 Fe (%) 12,820,630,7 23,627,030,9 Ca (%) 4,503,272,30 2,622,241,70 Al (%) 9,266,864,65 6,215,584,47 Co (%) 0,0200,0310,042 0,0260,0310,035

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

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

9 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: 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 ladsorption

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

11 Résultats Cellules humides (suite); Teneurs en Ni très faibles (0,004 à 0,010 mg/L) Pas de DNC en Ni au laboratoire, contrairement à des observations terrain; Pourtant, sulfures génèrent du Ni en soxydant; Où est le Ni durant les tests en cellules?

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

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

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

15 Interprétations En DNC, la rétention contrôle la génération de métaux; Important dévaluer les capacités de rétention et les conditions de stabilité des phases retenues Oxydation de la pyrite nickélifère, (et autres sulfures de Ni); Génération de Ni Neutralisation suffisante; pH neutre Rétention de Ni jusquà saturation de la capacité Délai avant le relargage de Ni dans les eaux

16 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 ladsorption, en collaboration avec John Molson (U. Laval).


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