Valorisation des vieux résidus miniers des sites abandonnés

MATÉRIELS ET MÉTHODES

Pour le présent travail, deux échantillons ont été collectés :un premier fortement oxydé (RI) et un deuxième partiellement oxydé (R2). Le matériel fortement oxydé (R1) a fait l’objet de différents essais de désulfuration dans le but de produire un rejet non problématique. Pour cette partie, l’étape de désulfuration a été précédée des opérations des prétraitements mécaniques par agitation, attrition et re-broyage afin d’enlever les couches de produits d’oxydation qui affectent l’efficacité de la désulfuration. Pour le matériel partiellement oxydé (R2 ), seulement le prétraitement mécanique par agitation a été testé puisqu’il a donné des résultats satisfaisants.

Matériel

L’échantillonnage a été fait dans un ancien site minier abandonné en Abitibi Témiscamingue, situé au nord-ouest du Québec, à 58 kilomètres à l’est de la ville de Rouyn-Noranda et à quelques kilomètres de la mine Lapa, comme présenté sur la Figure 3.1. Il s’agit d’une ancienne mine aurifère sur une étendue de 15 hectares, qui était en activité de 1938 à 1943.
Les deux échantillons collectés étaient caractérisés par une couleur orange (R1) et grise (R2). Le matériel est âgé d’environ 40 à 50 ans. Les échantillons ont été collectés de façon aléatoire à différents endroits du site puisque l’objectif du travail n’était pas d’obtenir Wl échantillonnage représentatif du site mais de tester 1 ‘efficacité des méthodes de prétraitement sur un matériel partiellement oxydé versus un matériel oxydé.

Démarches et méthodes de travail

Caractérisation initiale des échantillons

Avant de commencer les essais de flottation, les échantillons ont été séchés et homogénéisés. Les caractérisations physiques, minéralogiques et chimiques, tel que présentées à la Figure 3.2, ont été effectuées sur deux échantillons représentatifs des résidus collectés.

Caractérisation physique

Les propriétés physiques sont d’Wle importance capitale car la texture et la taille des particules sont considérées parmi les paramètres les plus importants de la flottation (Mermillod-Blondin, 2005).
Densité relative
La mesure de la densité relative se fait par pycnomètre à hélium AccuPyc 1330 de Micromeritics. Cet équipement pennet de déterminer le volume d’Wl échantillon solide de masse connue. Le principe de la mesure est d’injecter le gaz à une pression donnée dans une enceinte de référence, puis à détendre ce gaz dans l’enceinte de mesure contenant l’échantillon en mesurant la nouvelle pression du gaz dans cette enceinte. Le volume réellement occupé par le solide peut alors être déterminé et permettre le calcul de la masse volumique pycnomètrique.
Surface spécifique L’analyse de la surface spécifique est effectuée par la méthode BET à l’azote en utilisant un analyseur de surface GEMINI de Micromeritics. Elle consiste à déterminer la quantité de gaz nécessaire pour former une couche mono-moléculaire autour de l’échantillon solide. La section des molécules étant une caractéristique propre pour chaque gaz, il est alors possible de déterminer la surface totale du solide.
Granulométrie
Diffraction laser
La diffraction laser détermine les distributions granulométriques des particules en mesurant la variation angulaire de l’intensité de lumière diffusée lorsqu’un faisceau laser traverse un échantillon de particules dispersées. Les grosses particules diffusent la lumière à de petits angles par rapport au faisceau laser et les petites particules diffusent la lumière à des angles supérieurs. Les données relatives à l’intensité diffusées en fonction de l’angle sont analysées pour calculer la taille des particules. La taille des particules représente le diamètre de la sphère équivalente ayant un même volume que la particule.
L’analyse de la granulométrie par diffraction laser a été effectuée en utilisant un granulomètre laser de marque Mastersizer de Malvern qui mesure la distribution granulométrique des particules de 0,06 à 879 f!m.
Tamisage
L’essai consiste à fractionner au moyen d’une série de tamis un matériau en plusieurs classes granulaires de tailles décroissantes. Les masses des différents refus et tamisats sont rapportées à la masse initiale du matériau.
L’analyse granulométrique par tamisage permet d’avoir les tailles des particules d’un granulat en utilisant une série de tamis dont les ouvertures sont normalisées. Elle est faite avec les tamis de la  série ISO R-20 (Aitcin et al., 2012) dont les ouvertures normalisées sont les suivantes : 425; 300; 212; 150; 106; 75; 53; 45; 32; 20

Caractérisation minéralogique

Les analyses au microscope optique (OM) et au Microscopie électronique à balayage (MEB) ont nécessité la préparation de sections polies en résine époxy avec un durcisseur. En effet, l’échantillon est mélangé avec du carbone black et de la résine. L’utilisation du carbone black assure une meilleure dispersion des grains en annulant la densité des particules et par conséquent empêche leur sédimentation. Une fois que la résine durcit, cette étape est suivie de six polissages (trois avec l’eau et trois avec une solution de diamant).

Table des matières

DÉDICACE
REMERCIEMENTS
RÉSUMÉ
ABSTRACT
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES SIGLES ET ABRÉVIATIONS
LISTE DES ANNEXES
CHAPITRE 1 INTRODUCTION GÉNÉRALE
1.1 Mise en contexte
1.2 Problématique environnementale de l’industrie minière au Canada
1.2.1 Formation du drainage minier acide (DMA)
1.2.2 Formation du drainage neutre contaminé (DNC)
1.2.3 Méthodes de gestion des rejets miniers
1.3 Problématique
1.4 Objectifs
1.5 Structure du document
CHAPITRE 2 REVUE DE LITTÉRATURE
2.1 Application de la désulfuration environnementale
2.1.1 Principe de la désulfuration environnementale
2.1.2 Méthodes de gestion intégrée à la restauration
2.1. 3 Collecteurs
2.1. 7 Activant et déprimant
2.1. 8 Autres réactifs
2.2 Étude de la dégradation superficielle de certains minéraux sulfureux
2.2.1 Vieillissement de la pyrite
2.2.2 Vieillissement de la chalcopyrite
2.2.3 Vieillissement de la sphalérite
2.2.4 Vieillissement de la galène
2.2.5 Vieillissement de l’arsénopyrite
2.3 Optimisation de la désulfuration des résidus oxydés
2.3.1 Ajout de Cu(II) et variation de pH
2.3.2 Extraction à l’Acide Éthylène Diamine Tétracétique EDTA
2.3.3 Sulfuration
2.3.4 Re-broyage
2.3.5 Attrition
2.3.6 Sonication
2.4 Valorisation des vieux résidus miniers des sites abandonnés : Application de la flottation .
2.4.1 Formes de l’or
2.4.2 Évolution des techniques de 1 ‘extraction de l’or
2.4.3 Application de la désulfuration
2.5 Justificatif de l’étude
CHAPITRE 3 MATÉRIELS ET MÉTHODES
3.1 Matériel.
3.2 Démarches et méthodes de travail
3.2.1 Caractérisation initiale des échantillons
3.2.2 Désulfuration
3.2.3 Prétraitements mécaniques
3.2.4 Étude du comportement environnemental..
3.3 Résultats de la caractérisation du matériel
3.3.1 Caractéristiques physiques
3.3.2 Caractéristiques chimiques
3.3.3 Caractéristiques minéralogiques
CHAPITRE 4 ARTICLE 1: DESULFURIZATION OF AGED GOLD-BEARING MINE TAILINGS
4.1 Introduction
4.2 Experimental methods
4. 2.1 Material Characterisation
4.2.2 Desulfurization conditions
4.2.3 Pretreatments
4.3 Results
4.3.1 Initial characterisation
4.3.2 Desulfurization results
4.3.3 Mechanical pretreatments
4.4 Discussion
4.4.1 Mechanical pre-treatments
4.4.2 Gold recovery
4.4.3 Desulfurization and reclamation
4.5 Conclusion
CHAPITRE 5 ÉTUDES COMPLÉMENTAIRES
5.1 Étude du comportement géochimique
5.2 Résultats de la flottation pour le matériel partiellement oxydé
5.2.1 Flottation standard
5.2.2 Agitation
CHAPITRE 6 DISCUSSION GÉNÉRALE
6.1 Matériel fortement oxydé (R1)
6.1.1 Effet des prétraitements mécaniques
6.1.2 Récupération de l’or
6.2 Matériel partiellement oxydé (R2)
6.2.1 Effet des prétraitements mécaniques
6. 2. 2. Récupération de 1′ or
6.3 Applicabilité de la désulfuration à la valorisation des sites abandonnés
CHAPITRE 7 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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