Importance de la rétention des métaux en drainage neutre contaminé

Présentation au sujet: "Importance de la rétention des métaux en drainage neutre contaminé"— Transcription de la présentation:

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 l’étude Objectifs du projet Matériel et méthodes Quelques résultats Interprétations Travaux en cours et à venir

3 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…

4 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

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 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.

6 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

7 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

8 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

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: 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

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 s’oxydant; Où est le Ni durant les tests en cellules?

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

13 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.

14 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

15 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

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 l’adsorption, en collaboration avec John Molson (U. Laval).