Stabilité physique et chimique de rejets miniers fortement sulfureux

sous un recouvrement en eau

Directeur: Mamert Mbonimpa Co-directeur: Bruno Bussière

Présenté parAkué Sylvette Awoh

Candidate au doctorat en Sciences de l’Environnement12 Mai 2009

Plan

Introduction

Méthodologie

Objectif

2

Résultats

Conclusion

Introduction

3

Contrôle DMA, milieu humide: Réduction apport en oxygène.

Principale problématique environnementale liée aux rejets miniers: drainage minier acide (DMA).

Minéraux sulfureux +O2+H2O DMA

Technique efficace: Recouvrement en eau

4

Très peu de travaux connus pour des résidus très sulfureux.

Cas du site Don Rouyn

Intérêts d’effectuer des études

Teneur (%) Pyrite 85 à 95

Introduction

Objectif

5

Étude de la stabilité chimique et physique de rejets

miniers fortement sulfureux sous un recouvrement

en eau.

6

Méthodologie

1. Déterminer le coefficient du taux de réaction des résidus (Kr) au laboratoire.

3. Évaluer les conditions hydrodynamiques de remise en suspension des résidus sur le terrain.

2. Étudier l’évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux:

a- au laboratoireb- sur le terrain

Stabilité chimique:

Stabilité physique:

1. Détermination du coefficient du taux de réaction des résidus (Kr) au laboratoire

7

- Mesurer la concentration de OD en fonction du temps et de la profondeur- Traiter numérique de la 2 nde loi de Fick modifiée- Comparer les profils de concentration d’oxygène mesurés au laboratoire et calculés numériquement

Déterminer Kr

Kr est essentiel pour le calcul des flux d’oxygène

Méthodologie

8

Méthodologie2.a Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux au laboratoire

Résidus + eau

stagnante

Résidus + eau agitée

Résidus + eau agitée avec remise en

suspension des résidus

Résidus + couche de matériau inerte +

eau agitée

- Étudier l’efficacité de couvertures aqueuses avec différentes structures de recouvrement et différentes conditions hydrodynamiques.

9

2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

- Échantillonnage des eaux (en surface et proche de l’interface eau-résidus, une fois / mois de été à automne).

Méthodologie

2- Couverture aqueuse

1- Effluent final

Échantillonnage d’eau et mesure (une fois / mois de été à automne).

10

- Mesure des paramètres physico-chimiques et géochimiques.

- Mesure du niveau d’eau dans les 5 forages situés autour de la fosse Don Rouyn (2 piézomètres par forage).

- Échantillonnage des eaux souterraines.

Méthodologie

3- Eaux souterraines

2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

3. Conditions hydrodynamiques de la remise en suspension des résidus sur le terrain

- Déterminer la concentration de matières en suspension (MES) par filtration.

- Échantillonner l’eau de la couverture proche de l’interface eau-résidus.

- Mesurer en continu les MES avec un turbidimètre avec une sonde de mesure de MES.

11

- Mesurer la direction et la vitesse des vents.

- Corréler les vitesses aux valeurs de MES.

Effet des vents sur la remise en suspension des résidus au site Don Rouyn

Méthodologie

12

Résultats2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

1- Effluent final: pH et conductivité électrique

- Les valeurs de pH varient de 7,4 à 7,6 et elles respectent les limites de pH (6 à 9,5) à l’effluent final recommandées dans la directive 019 sur l’industrie minière.

- Les valeurs de conductivité électrique varient de 390 à 568 μS/cm. Ces valeurs sont faibles par rapport à celles rencontrées dans des effluents miniers présentant du DMA (4800 à14000 µS/cm).

13

Résultats2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

1- Effluent final: Métaux dissous et sulfates

 Don

RouynDirective

019

As [mg/l] <0,06 0,20

Cu [mg/l] <0,003 0,30Fe [mg/l] <0,006 3,00

Ni [mg/l] <0,004 0,50

Pb [mg/l] <0,020 0,20

Zn [mg/l]0,026 à

0,117 0,50

- Les concentrations en métaux sont soit inférieures à leurs limites de détection,soit inférieures aux valeurs limites exigées à l’effluent final par la directive 019 sur l’industrie minière

- Les concentrations de sulfate sont comprises entre 108 et 121 mg/l. Elles respectent les critères de qualité de l’eau de surface au Québec (500 mg/l).

14

- pH varient de 6,7 à 8,1 tant en surface comme en profondeur et ils sont proches des valeurs de pH à l’effluent final.

Résultats

2- Couverture aqueuse: pH et conductivité électrique

2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

- Les valeurs de conductivité électrique varient de 350 à 500 μS/cm. Ces valeurs restent dans la même gamme de valeurs que celle de l’effluent final.

15

- Les concentrations sont soit inférieures à leurs limites de détection, soit elles respectent les valeurs limites exigées à l’effluent final par la directive 019 sur l’industrie minière.

Résultats2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

 Don Rouyn

Directive 019

As [mg/l] <0,06 0,20

Cu [mg/l]

<0,003 ou0,004 à

0,007 0,30

Fe [mg/l]

<0,006 ou 0,006 à

0,02 3,00

Ni [mg/l] <0,004 0,50

Pb [mg/l] <0,020 0,20

Zn [mg/l]0,031 à

0,12 0,50

- Les concentrations de sulfates varient de 116 et 128 mg/l elles sont proches des valeurs obtenues à l’effluent final.

2- Couverture aqueuse: Métaux et sulfates

16

- Pas de variation significative de pH et conductivité électrique entre les piézomètres de surface et ceux de profondeur.

Résultats

pH et conductivité électrique

3- Eaux souterraines:

- Le niveau d’eau dans la couverture aqueuse est plus bas que les niveaux d’eau dans chacun des piézomètres: les eaux de la couverture aqueuse ne s’écoulent pas vers les eaux souterraines.

Niveaux d’eau

2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

17

- Les concentrations de sulfate sont généralement faibles.

- Les concentrations des métaux sont soit inférieures à leurs limites de détection, soit elles respectent les limites exigées dans le règlement sur la qualité de l’eau potable au Québec, les recommandations canadiennes pour la qualité des eaux au Canada et les critères applicables au cas de contamination des eaux souterraines.

Résultats

3- Eaux souterraines: Métaux et sulfates

2.b Évolution temporelle des paramètres physico-chimiques et géochimiques des eaux sur le terrain

18

Conclusion

Stabilité chimique sur le terrain: - Aucune contamination révélée dans la couverture hydrique, à l’effluent final et dans les eaux souterraines.

- Les eaux de la couverture et de l’effluent final respectent les exigences de la directive 019 sur l’industrie minière

- Pas écoulement des eaux de la couverture aqueuse vers les eaux souterraines et les eaux souterraines respectent le règlement sur la qualité de l’eau potable au Québec

- Travaux sur l’étude de la stabilité chimique au laboratoire et la stabilité physique sont en cours de réalisation.

Remerciements