Ne pas répéter les erreurs du passé!   L'environnement et la gestion des rejets miniers - Ne pas répéter les erreurs du passé! Michel Aubertin, ing. Ph.D., Professeur Titulaire, Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT 18 novembre 2011

Contenu Introduction Problématique et défis liés à la gestion des rejets miniers Développement de solutions avantageuses - survol de quelques exemples : Parcs à résidus Remblayage souterrain Restauration pour DMA (cas types) Dernières remarques

Introduction Industrie minière connait une période de croissance sans précédent récent. Contribue à l’économie de plusieurs régions du Québec. Plus de 4B$ d’investissement annoncés; inclus 9 grands projets de plus de 200M$. Expansion amène défis multiples, notamment pour la gestion des rejets miniers.

Introduction - Principales composantes (mine souterraine) Usine de remblai Mine Minerais Eau Résidus Rejets Parc à résidus Résidus Usine de traitement Minerais Résidus Minéraux $ Stériles Eau Halde à stériles Eau Traitement d’eau Effluent final Eau Adapté de Durucan et al. 2006, Reid 2006

Production de rejets miniers L’exploitation d’une mine produit de grandes quantités de rejets solides et liquides. Matières résiduelles incluent roches stériles, rejets de concentrateur, eaux de mine et de procédés, et boues de traitement et sédiments. Caractéristiques des rejets varient selon le type d’exploitation

Rejets de concentrateur (résidus miniers) Roches stériles

Rejets de concentrateur Roches stériles

Haldes de grande dimension H > 100 m; A > 100 ha; Q > 100 Mt Lac Tio Rio Tinto (QIT)

Traitement minéralurgique, pour la production d’un concentré (ou métal) à partir du minerai QCM (AM) Rejets de concentrateur déposés au parc à résidus miniers; A > 100 ha; H > 100 m

Faibles teneurs dans la roche p. ex. 1000 kg de minerai produit 1 à 10 g Au, et engendre 4 à 5 tonnes de rejets solides et liquides (du concentrateur)

Majorité des rejets issus de l’exploitation minière ne soulève pas de problème environnemental majeur. Il existe néanmoins des situations plus préoccupantes associées à la gestion de certains types de rejets: Stabilité géotechnique Stabilité géochimique Combinaison

Oxydation des Sulfures : DMA

Problématique complexe avec de nombreux défis Problématique complexe avec de nombreux défis. - Solutions passent par développement de technologies (et de pratiques) plus « performantes » d’un point de vue environnemental, technique, opérationnel, et financier. - Liens universités-industrie permettent de transmettre l’information (et messages) directement aux personnes visées. Efforts ont mené à des progrès significatifs au cours des 2 dernières décennies.

Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT Environnement et gestion des rejets miniers Partenaires de la Chaire Phase II (2006-2012)

Mandat : Développement d’outils et de techniques liés à GRM, Chaire – Phase II (2006-2012) Mandat : Développement d’outils et de techniques liés à GRM, et formation de PHQ (> 90 ) qui assurent le transfert de technologie Projet 1 : Amélioration des modes d’entreposage des résidus miniers Projet 2 : Configuration optimale des haldes à stériles Projet 3 : Disposition des rejets dans les excavations minières Projet 4 : Propriétés des boues de traitement du drainage acide Projet 5 : Utilisation des rejets miniers Projet 6 : Prédiction de la qualité de l’eau Projet 7 : Évaluation des systèmes de recouvrement Projet 8 : Systèmes de traitement passifs

Amélioration des modes d’entreposage des résidus miniers Les résidus miniers ont une faible densité et une grande surface spécifique et sont donc sujets à des problèmes d’instabilité physique et chimique, particulièrement lorsqu’il y a présence de minéraux sulfureux. Parmi les composantes étudiées: Résidus en pâte Inclusions de roches stériles

Résidus densifiés seront Travaux en cours sur résidus densifiés (épaissis, en pâte) : vise meilleur comportement géotechnique et hydro-géochimique; minimise utilisation de l’eau et volume des rejets (et superficie). Buly., Barrick Tanzanie (V. Martin) Résidus densifiés seront utilisés à la mine Malartic (Osisko)

Co-disposition roches stériles et rejets de concentrateur dans le parc à résidus Aubertin et al. 2002; James et Aubertin, 2009, 2010, 1011 Reduit empreinte et l’exposition des roches stériles; peut éliminer haldes pour mines souterraines. Favorise la consolidation et la stabilité des résidus. Here we have a schematic diagram of a tailings impoundment that contain waste rock. Rock columns made of waste rock would increase drainage and consolidation. A drainage layer at the bottom would also help to increase drainage and consolidation. Other structure of waste rock in the tailings impoundment are also integrate in order to improve mechanical properties of the impoundment.

Comparative Evaluation of Impoundment (James, 2009) Conditions at the End of Shaking (M = 7.0) No inclusions Inclusions Aussi essais sur modèle physique (table sismique, Pépin, 2010) 19

peuvent diminuer les déplacements Inclusions dus à un séisme d’un facteur > 10

Disposition des rejets dans les excavations minières L’utilisation de remblai est de plus en plus répandue dans les exploitations minières, surtout depuis l’avènement des remblais en pâte cimentés. Sert au support de terrain. Réduit quantité de résidus miniers en surface.

Résidus utilisés dans le remblais en pâte cimentés (Cemented paste backfill, CPB) Top of the CPB CPB stope Benzaazoua et al. 2002 + The “traditional” use of paste tailings was for the backfilling of underground stope The paste is brought underground in a pipe net work to the stope.

Démontre la stabilité physique Mesures en labo et in situ; Consommation O2 (réactivité, acidification) A Remblai Cylinder H Sensor D Reservoir Reference Sensor Démontre la stabilité physique et chimique des CPB ( Ouellet et al. 2006)

Évaluation des systèmes de recouvrement (restauration) Les systèmes de recouvrement visent généralement l’élimination de l’oxygène de l’air, de l’eau et/ou des minéraux sulfureux. Options principales: Les couvertures aqueuses. Les couvertures multicouches avec effets de barrière capillaire; Les couvertures monocouches avec élévation de la nappe phréatique; Solbec Nouvelles technologies requises pour les sites en opération et abandonnés…

CEBC – site LTA – travaux depuis 1995, avec Golder, Barrick, MRNF

avec des rejets miniers Couverture LTA faite avec des rejets miniers Instrumentée et suivie depuis 1996

Comparaison entre mesures et prédictions (Bussière, Maqsoud, Mbonimpa, etc.) Monitoring stations Along a grid

Site Mine Louvicourt (96 ha) Doit assurer stabilité physique et chimique du site à long terme Mine Louvicourt Site Mine Louvicourt (96 ha) Couverture de 1 m + 2,5 km de digues

Nappe surélevée Modèle conceptuel de la méthode de la nappe surélevée AEV = a Couche de protection contre l’évaporation (sable et gravier 30-50 cm) Digue h < a Résidus réactifs Zone filtrante Noyau imperméable Modèle conceptuel de la méthode de la nappe surélevée (d’après Aubertin et al., 1999; Dagenais, Ouangrawa, Cosset, Pabst) 29

Restauration du site minier Aldermac Johanne Cyr, MRNF Direction de la restauration des sites miniers Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN 29 avril 2009

Secteur Nord – Nappe surélevée avec couverture monocouche Johanne Cyr, MRNF Direction de la restauration des sites miniers Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN Secteur Nord – Nappe surélevée avec couverture monocouche Travaux de restauration: Aménagement de deux terrasses au moyen de digues Résidus provenant des secteurs Intermédiaire et Ruisseau 1 disposés dans ces terrasses Chaulage des résidus Construction d’une monocouche de matériaux granulaire au-dessus des résidus sur les deux terrasses Végétalisation des terrasses, dont la création d’un bassin Mise en place de la monocouche Imperméabilisation des digues Digue Digue rehaussée Terrasse 1 Digue Terrasse 2 Chaulage des résidus

Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN Aldermac, Secteur Nord Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN

Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN Aldermac, Secteur Nord Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN

Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN Aldermac, Secteur Nord

Nappe surélevée et couverture monocouche Site Aldermac Johanne Cyr, MRNF Direction de la restauration des sites miniers Denis Isabel, Richard Maurice, Alain Hébert, SNC LAVALIN

Projet Manitou Goldex Site abandonné au MRNF Production entre 1942 et 1979 Résidus répandus sur 6.5 km jusqu’à la rivière Bourlamaque Habitat de poisson affecté dans la rivière Bourlamaque 11 Mtm de résidus générateur d’acide 200 ha de contaminés Épaisseur des résidus de 1 à 17 mètres Eau à pH 3.0

Projet Manitou - Goldex Mine Goldex Ville de Val d’Or Site Manitou 23 km

MRNF et Goldex (AE) Goldex utilise parc Manitou pour déposer rejets non générateurs de DMA (déposition durant 10 ans +) Avantages Goldex: pas de nouveau parc; limite empreinte et utilisation des sols et matériaux d’emprunt. Avantages MRNF: réduit coût de restauration (progressive) et utilisation du territoire. 38

Essais en colonne et modélisation: Divers scénarios (T. Pabst, I Essais en colonne et modélisation: Divers scénarios (T. Pabst, I. Demers, URSTM) low water table high water table

Projet Manitou-Goldex Résultats des essais en colonne

Projet Manitou-Goldex 26 km de chemins 6.5 km de digues 23 km de câble communication

Merci! Titulaire de la Chaire: Michel Aubertin, ing., Ph.D., professeur Chaire industrielle CRSNG Polytechnique-UQAT Dépt des génies CGM, École Polytechnique Tél. : (514) 340-4711, poste 4046 Fax. : (514) 340-4477 michel.aubertin@polymtl.ca Co-titulaire de la Chaire: Bruno Bussière, ing., Ph.D., professeur Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue Rouyn-Noranda (Québec) J9X 5E4 bruno.bussiere@uqat.ca Site Web: www.polymtl.ca/enviro-geremi Merci!