Industrie de la fabrication de briques cuites

Industrie de la fabrication de briques cuites

Industrie minière et ses impacts sur l’environnement

L’industrie minière contribue d’une manière très significative au développement socio économique de chaque pays ayant des ressources minières exploitables. Elle permet de  mettre en valeur les ressources minérales selon toute une succession des étapes de  prospection, d’exploration, de mise en valeur, de construction de l’usine d’exploitation  et de production de 1 ‘élément de valeur commerciale. Une fois 1’ exploitation terminée,  l’entreprise minière doit entamer des plans de restauration et de réaménagement du site  minier d’une façon à limiter leur empreinte écologique. Cette tradition est connue  seulement dans les pays développés ou le gouvernement incite, selon des  réglementations sévères, les entreprises minières à accorder toute une attention exceptionnelle à la fermeture d’un site qu’à son ouverture. Actuellement, au Canada,  tout projet d’exploitation minière doit passer par une audience du Bureau d’audiences publiques sur l’environnement (BAPE) pour obtenir une acceptabilité sociale avant  d’entamer l’exploitation des ressources minérales d’un territoire donné. Cette procédure permet aux citoyens du territoire qui sera exploité de connaitre, entre autres,
les plans de la future entreprise minière en termes de protection de l’environnement et  de restauration du site minier après sa fermeture. Cependant, cette manière de faire  n’est pas une tradition dans tous les pays ayant une tradition minière. Aussi, il est à signaler que même avec l’amélioration des réglementations en termes d’exploitation  minières, les risques pour l’environnement sont toujours présents.
Au Maroc, l’industrie minière a contribué depuis longtemps au développement  économique du pays. Ce secteur qui emploie près de 39000 personnes, produit 29,42  millions de tonnes de minerais par an pour une contre-valeur de 41,02 milliards de DH  et contribue à environs 4,5% du produit intérieur brut (PIB) (ONHYM, 2014). Bien  entendu, le secteur des phosphates représente la plus grande partie des minerais  exploités (près de 90%). Les autres gisements de fer, plomb, zinc, cuivre, argent, or, nickel, baryum, manganèse et fluor sont également exploités. Tout récemment, un nouveau projet de loi relatif à la législation minière vient d’être adopté par le gouvernement marocain (Projet de loi N° 33-13). Ce projet de loi vise à permettre au secteur minier de jouer un rôle efficace dans l’économie nationale et de contribuer au développement durable des régions minières. Aussi, il permis l’exploitation des haldes et terrils pour la valorisation des déchets miniers ainsi que l’introduction de dispositions concernant l’étude d’impact sur l’environnement et les plans de fermeture des mines en activité. Cela dans le but d’un développement durable des mines et une
protection de l’environnement. Cependant, des améliorations sont encore nécessaires
pour l’application réelle de cette nouvelle loi.
En général, l’industrie minière partout dans le monde est critiquée pour la génération de quantités importantes des rejets ayant un impact potentiellement négatif sur l’environnement. Ainsi, l’exploitation minière, qu’elle soit en galerie souterraine ou à ciel ouvert, génère principalement trois types de déchets solides; (i) des stériles sous forme de fragments de roches représentant la partie sans valeur commerciale de la roche extraite; elles sont généralement stockées dans des haldes à stériles (Deschamps, 2009), (ii) des résidus de concentrateur composés de la gangue, d’eau et parfois d’additifs chimiques utilisés lors de la phase de traitement du minerai (Aubertin et al.,
2002a) et finalement (iii) les boues de traitement des eaux contaminées.
Dans le cas du Maroc, on distingue plusieurs sites miniers abandonnés et d’autres qui sont en cours d’exploitation. On compte actuellement au Maroc plus de 200 sites miniers abandonnés (Hakkou et al., 2008a). Après 1 ‘arrêt de l’exploitation, des quantités importantes de rejets miniers, évaluées statistiquement par des millions de tonnes, sont entreposés dans des empilements de stériles d’exploitation et dans des parcs à résidus. Les sites miniers abandonnés comme celui de Zeida et Mibladen dans la région de la haute Moulouya, du Touissit, de Boubker ou de Jerada dans la région de l’Oriental ou celui de Kettara dans la région de Tensift sont laissés sans aucun plan
de restauration ou de réhabilitation. Sous l’effet des conditions climatiques et du contact avec les facteurs naturels de l’eau, de l’air et de température, ces rejets miniers ont produit une contamination des ressources en eau et de la faune et de la flore. Les principaux impacts rencontrés souvent dans la littérature peuvent être liés à des risques d’ordre physique, chimique ou esthétique:
Rupture des digues :plusieurs ruptures de digues ont eu lieu dans pas mal pays du monde à cause de certain problèmes d’instabilité géotechniques. Les raisons de rupture de digues ont été toujours liées soit à (i) une teneur en eau élevée dans les rejets de concentrateur qui génère des pressions interstitielles importantes dans les digues de rétention soit à cause (ii) des problèmes de fuites, de liquéfaction ou une mauvaise conception des sites d’entreposage (Aubertin et al., 2002b). Tout récemment, deux ruptures de digue ont eu lieu à Rio-Doce au Brésil (2015) et une autre à Colorado aux États-Unis (2015). Les rejets de concentrateurs, provenant de digues, contiennent
souvent plusieurs contaminants potentiellement toxiques (ex. métaux lourds et métalloïdes) et peuvent présenter un risque potentiel sur 1 ‘environnement.
Drainage mtmer acide (DMA) : Ce phénomène constitue l’un des plus importants problèmes auquel fait face l’industrie minière. Le drainage minier acide (DMA) résulte de 1′ oxydation naturelle de minéraux sulfureux, que 1 ‘on retrouve dans les matériaux rocheux, lorsque ceux-ci sont exposés à l’air et à l’eau. La réaction entre ces éléments provoque une génération d’acide qui favorise la mise en solution de divers éléments potentiellement solubles à des pH acides. L’acidité, combinée à la présence de contaminants potentiellement toxiques (ex. : Zn, Cu, Cd, Hg, Pb, Co, Ni, Ta, As, etc.), peut affecter sérieusement les écosystèmes, qui reçoivent les effluents contaminés
(Ripley et al., 1996; Ritcey, 1989).
Drainage neutre contaminé (DNC) : Comme nous l’avons mentionné précédemment, la baisse du pH causée par 1 ‘oxydation des minéraux sulfureux crée des conditions géochimiques favorables à la mise en solution des différents métaux composant le rejet minier. Cependant, certains de ces métaux sont solubles même à des pH près de la neutralité. Le DNC est donc défini comme étant un drainage minier dont la qualité chimique est affectée par le passage à travers le rejet minier, mais qui n’est pas acide (Stantec, 2004). En effet lorsqu’une quantité suffisante de minéraux
neutralisants (carbonates et silicates) est présente dans les rejets ou lorsque les minéraux sulfureux ne sont pas générateurs d’acidité, on peut avoir une lixiviation des métaux contenus dans les rejets sans génération d’acide (Villeneuve, 2004). Il est à signaler que les risques de contamination chimique peuvent être intensifiés, en particulier, par la présence de bactéries qui accélèrent ces réactions par un facteur de 103 à 106 (Nordstrom and Alpers, 1999; Singer and Stumm, 1970).

 Méthodes de gestion actuelles

Compte tenu des altérations causées par les rejets miniers, il est indispensable de remédier à cette problématique, et procéder par une gestion contrôlée, afin de limiter les impacts environnementaux engendrés. En raison des différents incitatifs réglementaires et économiques, il est devenu de première importance de trouver des solutions pour la réutilisation et la valorisation des rejets miniers. Dans cette perspective, leur réutilisation, quand ils s’y prêtent, comme matière première
secondaire est une solution environnementale prometteuse. En effet, on distingue des méthodes de gestion des rejets miniers qui se font sur même le site minier et d’autres en dehors du site minier dépendamment des propriétés de chaque type de rejet. Sur le site minier
La gestion des rejets sur site peut se traduire par quelques mesures de prévention et des méthodes de gestion adoptées par les compagnies minières dans l’espoir de réduire les impacts environnementaux des rejets miniers. Il est important de distinguer entre les méthodes de gestions de stériles miniers, des rejets de concentrateurs et des boues de traitement des eaux acides. Les différentes méthodes de gestion de ces différents types de rejets miniers sont présentées dans le Tableau 2.1. Les stériles miniers sont généralement utilisés pour la construction de digues, de chemins, de parcs à résidus, des remblais de chantiers, de remplissage des excavations souterraines et des fosses à ciel ouvert (Benzaazoua et al., 2006; Ritcey, 2005). En ce qui concerne les rejets provenant des usines de concentration, on distingue des méthodes qui consistent en la désulfuration environnementale (Benzaazoua et al., 2008) pour enlever les sulfures
(générateurs d’acidité), leur utilisation pour la préparation des remblais en pate cimentée, comme composante de recouvrements (barrière d’oxygène, géo membranes ou géo composite bentonitique) pour empêcher 1′ infiltration des facteurs qui favorisent le drainage minier acide (DMA) (eau et oxygène). Ils sont également retraités et valorisés pour 1 ‘extraction des éléments de valeur commerciale demeurant dans ces résidus. D’autres méthodes sont également développées pour la gestion des boues qui proviennent des unités de traitement des eaux acide (UTAE). On distingue à ce niveau des méthodes de leur valorisation et leur réutilisation comme amendements dans les recouvrements ou dans les remblais. Elles peuvent aussi être retraitées pour 1 ‘extraction
des métaux de valeur commerciale. Cependant, il est à signaler qu’une grande partie
de ces méthodes de gestions des boues sont encore à un niveau expérimental (Aubé
and Zinck, 1999; Zinck and Aubé, 2000; Zinck and Griffith, 2013). Plus de recherches
dans ce sens sont en développement et en amélioration continue avant de passer à une
échelle industrielle.

Table des matières

LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLE AUX
LISTE DES ABRÉVIATIONS, SIGLES ET ACRONYMES
RÉSUMÉ
ABSTRACT
CHAPITRE I INTRODUCTION GÉNÉRALE
CHAPITRE II REVUE DE LITTÉRATURE
2.1 Industrie minière et ses impacts sur l’environnement
2.1.1 Méthodes de gestion actuelles
2.1. 2 Les couts de gestion et de réhabilitation des rejets miniers
2.1. 3 Valorisation des rejets miniers
2.1. 4 Défis de réutilisation des rejets miniers
2.2 Industrie de la fabrication de briques cuites
2.2.1 Matières premières
2.2.2 Procédé de fabrication de briques cuites
2.3 Utilisation des déchets comme matières alternatives dans la fabrication de briques cuites
2.3.1 Substituant d’argiles
2.3.2 Matériaux de charge
2.3.3 Agents formateurs de pores
2.3.4 Agents fluxants
2.3.5 Agents combustibles
2.3.6 Agents colorants
2.4 Caractéristiques des matières premières secondaires recherchées pour la fabrication de briques cuites
2.4.1 Composition chimique
2.4. 2 Distribution granulométrique
2.4.3 Plasticité des mélanges
2.5 Conditions de fabrications de briques cuites à base de déchets
2.6 Transformations physico-chimiques et minéralogiques au cours de la cuisson
2.7 Les propriétés des briques cuites à base de déchets
2. 7.1 Les propriétés technologiques et la durabilité des briques
2. 7. 2 Le comportement environnemental
2.7.3 Dégagements gazeux au cours de la cuisson
2.8 Références
CHAPITRE III MATÉRIEL ET MÉTHODES
3.1 Matières premières étudiées
3.1.1 Les rejets de l’usine hydra-métallurgique de calamine – Marrakech
3.1.2 Les stériles de charbon de Jerada
3.1.3 Argiles et schistes
3.2 Caractérisation des matières première
3.2.1 Caractérisation physico-chimique et minéralogique
3.2.2 Caractérisation environnementale
3.3 Prétraitement des rejets miniers
3.4 Fabrication des briques cuites
3.5 Caractérisation des briques cuites à base de rejets miniers
3. 5.1 Propriétés physiques et mécaniques des briques
3.5.2 Caractérisation minéralogique et microstructure des briques
3.5.3 Durabilité et efflorescence des briques
3. 5.4 Comportement environnemental des briques – tests de lixiviation
3.5.5 Dégagement gazeux au cours de la cuisson
3.6 Références
CHAPITRE IV MANUF ACTURING OF CERAMIC PRODUCTS USING CALAMINE HYDROMETALLURGICAL PROCESSING W AS TES
RÉSUMÉ DÉTAILLÉ
ABSTRACT
4.1 Introduction
4.2 Material and methods
4.2.1 Raw materials
4.2.2 Methods
4.3 Results
4.3.1 Physical properties of calamine tailings
4.3.2 Chemical composition ofthe raw and fired samples
4.3.3 Mineralogical composition of the unfired and fired samples
4.3.4 Thermal behavior of calamine tailings
4.3.5 Physical and mechanical properties offired samples
4.3.6 Leaching behavior ofraw and fired calamine tailings
4.3. 7 Gas release during thermal treatment
4.4 Conclusion
4.5 Acknowledgements
4.6 Références
CHAPITRE V NA TURAL CLAY SUBSTITUTION BY CALAMINE PROCESSIN G W AS TES TO MANUFACTURE FIRED BRICKS
RÉSUMÉ DÉTAILLÉ
ABSTRACT
5.1 Introduction
5.2 Materials and methods
5.2.1 Raw materials characterization
5.2.2 Laboratory brick samples manufacturing
5.2.3 Fired brick samples characterization
5.3 Results and discussion
5.3.1 Raw materials properties
5.3.2 Sintered fired brick samples properties
5.4 Conclusion
5.5 Acknowledgements
5.6 Références
CHAPITRE VI RECYCLING FEASIBILITY OF GLASS W ASTES AND CALAMINE PROCESSING TAILINGS IN FIRED BRICKS MAKING
RÉSUMÉ DÉTAILLÉ
ABSTRACT
6.2 Materials and methods
6.2.1 Raw materials characterization
6.2.2 Fired bricks manufacturing
6.2.3 Fired bricks characterization
6.3 Results and discussion
6.3.1 Raw materials properties
6.3.2 Fired brick samples properties
6.4 Conclusions
6.5 Acknowledgements
6.6 References
CHAPITRE VII COAL MINE W ASTES RECYCLING FOR COAL RECOVERY AND ECO-FRIENDLY BRICKS PRODUCTION
ABSTRACT
7.1 Introduction
7.2 Materials and methods
7.2.1 Raw materials
7.2.2 Raw materials characterization
7.2.3 Coal recovery and characterization
7.2.4 Laboratory brick samples manufacturing
7.2.5 Fired brick samples characterization
7.3 Results and discussion
7.3.1 Raw materials characterization
7.3.2 Recovered anthracite coal properties
7.3.3 Sintered brick samples properties
7.3.4 Economie, social, and environmental spin-offs
7.4 Conclusion
7.5 Acknowledgements
7.6 References
CHAPITRE VIII LEACHING BEHAVIOR OF HEA VY METALS FROM FIRED BRICKS CONTAINING COAL MINE W ASTES
ABSTRACT
8.1 Introduction
8.2 Materials and Methods
8.2.1 Raw materials characteristics
8.2.2 Fired bricks manufacturing and characteristics
8.2.3 Mineralogical characterization offired bricks
8.2.4 Leaching behavior of raw materials and fired bricks
8.3 Results and discussion
8.3. 1 Leaching behavior of mine wastes and reference materials
8.3.2 Leaching behavior of mine waste based fired bricks: Tank leaching test (TLT)
8.3.3 pH dependence test
8.4 Conclusions

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