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): Sources du 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. (pyrite, pyrrhotite) Oxydation de sulfures (As, Sb, Zn, Ni…) Génération de métaux Neutralisation suffisante (carbonates, silicates) DNC en As, Sb, Zn, Ni…

Vue aérienne du site de la mine Tio 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 plagioclase calcique (~labradorite); Traces sulfures (pyrite nickélifère); DNC en Ni de façon sporadique sur certaines haldes. 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. Paramètres C1 C2 C3 C4 C5 C6 Production < 2 mois ~25ans Ilménite (%) 21,5 37,0 45,0 23,0 28,6 40,3 S (%) 0,543 0,533 0,755 0,142 0,164 0,172 Ni (%) 0,022 0,049 0,044 0,031 0,033 0,037 Fe (%) 12,8 20,6 30,7 23,6 27,0 30,9 Ca (%) 4,50 3,27 2,30 2,62 2,24 1,70 Al (%) 9,26 6,86 4,65 6,21 5,58 4,47 Co (%) 0,020 0,042 0,026 0,035

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 cellules de terrain prés. Mémoire Geneviève Pepin (ce jeudi, 14 mai 09). Cellule humide Cellules in-situ

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 cellules de terrain prés. Mémoire Geneviève Pepin (ce jeudi, 14 mai 09). Cellule humide Cellules in-situ

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: Entrée: pH 7,8 Ni: 2,25 mg/L Co: 0,63 mg/L Mn: 0,42 mg/L Zn: 0,19 mg/L Stériles C1, C2, C3 (frais) Sortie: Analyses: - pH - métaux - Déduction de l’adsorption

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 au laboratoire, contrairement à 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; Ci = 10 mg/l Ni Stériles retiennent le Ni; Frais (C1-C3): Rapide; 100% retenu. Altérés (C4-C6): Lent; 40-50% retenu.

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; Oxydation de la pyrite nickélifère, (et autres sulfures de Ni); Génération de Ni Neutralisation suffisante; pH neutre Rétention de Ni jusqu’à saturation de la capacité Délai avant le relargage de Ni dans les eaux 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).