CHAPITRE 4 : DÉCHETS MINIERS
Ce chapitre contient les différents types de résidus miniers, comment les former et comment les éliminer ou les utiliser.
L'exploitation minière peut générer d'énormes quantités de déchets (stériles et résidus miniers) qui doivent être gérés et traités de manière à éviter tout impact négatif sur l'environnement. En Suède, l'industrie minière représente plus de 80 % de la production totale de déchets chaque année. Cependant, tous les déchets ne sont pas considérés comme nocifs pour l'environnement. Certains peuvent même être utilisés sans danger pour d'autres applications, comme les matériaux de construction. Cependant, lorsque les roches contiennent certains minéraux en quantité suffisante, combinée à une mauvaise gestion des déchets, cela peut représenter un risque important pour l'environnement et la santé des communautés locales.
Les déchets sont produits à plusieurs étapes du processus minier et tout au long de la vie de la mine, de l'exploration (forage) à la fermeture. Plusieurs types de déchets sont générés dans une mine, mais trois se distinguent par leur volume le plus important : les stériles, les résidus miniers et les eaux d'exhaure. Dans certains cas, la mine utilise des produits chimiques tels que le cyanure lors du traitement. Ces produits chimiques ne représentent souvent qu'une faible quantité des déchets totaux, mais peuvent présenter un risque important en raison de leur forte toxicité. L'eau de processus est récupérée d’un bassin versant proche (rivière ou lac). Afin de minimiser l'utilisation d'eau douce, l'eau de processus est recyclée dans le processus. Les résidus sont stockés dans des bassins à résidus ou installations de stockage de résidus (TSF), tandis que les solides se séparent de la phase aqueuse. L'eau est ensuite pompée vers des bassins de clarification pour un traitement ultérieur, puis réutilisée dans le processus. Voici un résumé des principaux types de déchets issus des procédés miniers.
Stériles
Les stériles sont des matériaux hétérogènes (matières grossières mélangées à des fines) qui doivent être extraits pour atteindre le minerai. Le minerai est ensuite extrait, concassé et raffiné par diverses méthodes d'enrichissement qui permettent d'extraire le métal et/ou le minéral souhaité. La quantité de stériles à extraire dépend de la géométrie et de l'emplacement du gisement, de la méthode d'extraction, ainsi que de la composition et de la stabilité du substrat rocheux. Le rapport stériles/minerai est appelé taux de décapage ou rapport linéaire de découverte. Par exemple, un taux de décapage de 2:1 signifie qu'il faut extraire 2 tonnes de stériles pour extraire 1 tonne de minerai. En général, une mine à ciel ouvert présente un taux de décapage plus élevé qu'une mine souterraine.
Les stériles sont souvent déposés en tas ou haldes à proximité de la mine afin de minimiser les transports.
À mesure que les stériles sont exposés à l'air et à l'eau, un processus d'altération se déroulera. L'altération des stériles peut contribuer à la formation d'un drainage acide à forte teneur en métaux, notamment en présence de minéraux sulfurés (appelé drainage acide de roche (DAR, en anglais « acid rock drainage » ou ARD) ou drainage acide minier (DAM, en anglais « Acid Mine Drainage » ou AMD) lorsqu'il est associé à des mines). Ce sujet sera abordé plus en détail au chapitre 5.
Un gros bloc de roche s'altère lentement en raison de sa faible surface spécifique, tandis que les plus petits morceaux présentent une surface spécifique plus importante, ce qui les rend plus sensibles à l'altération. Certains éléments sont très toxiques même à faibles concentrations, comme le mercure, tandis que d'autres, moins toxiques, constituent une menace pour la faune aquatique à des concentrations plus élevées, comme le zinc et le cuivre. Une mine contient souvent différents types de stériles, contenant plus ou moins de minéraux sulfurés. Une méthode efficace pour réduire l'impact environnemental consiste à séparer les différents types de stériles.
Lors de la séparation des stériles, des termes tels que roches potentiellement acidogènes ou génératrices d'acide (en anglais « potentially acid generating rocks » ou PAG, ou roches formatrices d’acide, en anglais « potentially acid-forming rocks » ou PAF) et roches non acidogènes ou non-génératrices d'acide (en anglais « non-acid generating rocks » ou NAG, ou roches non formatrices d’acide, en anglais « non-acid forming rocks » ou NAF) sont souvent utilisés. Cette classification est expliquée plus en détail au chapitre 7.
Un ensemble de roches extraites d'un amas de stériles. Il existe plusieurs types de roches, dont l'altération diffère. Les roches rouges sont les plus altérées de l'ensemble. Photo : Pontus Westrin.
Résidus miniers
Les résidus miniers sont les matières résiduelles issues du processus d'enrichissement. Ils se composent d'une boue limoneuse à grains fins et à forte teneur en eau. La quantité de résidus miniers générée dépend de la teneur du minerai (proportion de minéraux de valeur dans le minerai). Par exemple, si la teneur de coupure du minerai est de 1 % de cuivre, 99 % du minerai total sera déposé sous forme de résidus miniers. Les minerais de fer ont généralement des teneurs plus élevées que les minerais sulfurés ou aurifères, dépassant souvent 50 % ou plus. Par conséquent, les projets d'exploitation du minerai de fer produisent généralement moins de résidus miniers. Dans les mines d'or et d'argent, les teneurs du minerai sont généralement de l'ordre de quelques grammes par tonne.
Les résidus sont souvent pompés par des canalisations pour être déposés dans une installation de stockage des résidus (ISR) (également appelée installation de gestion des résidus, IGR). Les canalisations sont équipées de robinets à plusieurs endroits autour de l'ISR afin de répartir uniformément les résidus. L'ISR est spécialement conçue pour le stockage des résidus et s'adapte à l'emplacement. Il existe différentes manières de construire une ISR. Les ISR les plus courantes sont situées en surface et construites avec de hauts digues conçus pour retenir les résidus et l'eau. Ce type de stockage est appelé stockage en bassin conventionnel.
Les remblais des ISR sont souvent construits avec des stériles qui doivent être des roches non acidogènes (NAG) pour assurer une stabilité à long terme. Parfois, les remblais comprennent une couche de géomembrane, un type de revêtement synthétique ou de barrière à faible perméabilité, principalement utilisée pour empêcher les résidus fins de s'infiltrer dans les stériles grossiers.
La composition des résidus est similaire à celle du minerai. La caractérisation des résidus est importante pour identifier les minéraux présents et leur abondance. Les résidus sont des matériaux à grains fins, présentant une grande surface spécifique, ce qui accélère leur altération. Ceci est particulièrement important en présence de minéraux sulfurés. Pour empêcher l'oxydation de ces minéraux, les résidus peuvent être conservés sous l'eau (diminution de la teneur en oxygène de l'eau). Le rôle des minéraux sulfurés dans les résidus sera abordé plus en détail au chapitre 5.
Lorsque les résidus sont stockés sous l'eau, on parle de dépôt subaquatique. Cette technique permet de minimiser l'oxydation des minéraux sulfurés, principalement, mais influence également la sédimentation des résidus dans l'ISR, ce qui affecte leur stabilité à long terme. Le dépôt subaérien, c'est-à-dire au-dessus de l'eau, est plus fréquent que le dépôt subaquatique.
Installation de stockage de résidus miniers dans une mine d'or. On voit des robinets sortant d'une conduite transportant les résidus. Photo : Pontus Westrin.
Eau de mine
L'eau est utilisée dans de nombreux procédés miniers. Certains, comme le broyage, requièrent de grandes quantités d'eau. Dans un procédé minier, l'eau est une ressource précieuse, souvent recyclée et réutilisée. Elle est finalement collectée et rejetée dans l'environnement. Il est parfois nécessaire de la traiter différemment avant son rejet. Le traitement de l'eau peut être classé en traitement actif ou passif, comme expliqué plus en détail au chapitre 7.
Produits chimiques utilisés dans le traitement
Les déchets chimiques issus des procédés miniers sont bien plus faibles en volume que ceux des stériles et des résidus, mais peuvent présenter un risque élevé en raison de leur forte toxicité. Le cyanure est un produit chimique couramment utilisé dans l'extraction de l'or. Le cyanure dissout l'or en solution aqueuse.
Le cyanure est hautement toxique pour l'homme et l'environnement. Même de faibles doses de cyanure peuvent causer des dommages permanents chez l'homme ou l'animal. Cependant, le cyanure aqueux est facilement hydrolysé, notamment au contact des rayons UV du soleil. L'hydrolyse du cyanure produit des formes moins toxiques. La solution de cyanure est conservée en circuit fermé pendant la phase d'extraction, puis hydrolysée et oxydée dans une unité de destruction du cyanure. D'autres produits chimiques sont utilisés, notamment les xanthates (utilisés en flottation), la chaux et différents types de floculants.