CHAPITRE 5 : MINÉRAUX SULFURÉS ET DRAINAGE ROCHEUX ACIDE
Le drainage rocheux acide des minéraux sulfurés constitue l'impact environnemental le plus important des mines. Ce chapitre aborde l'altération, le drainage rocheux acide et les méthodes de prévention et d'atténuation.
L'impact environnemental le plus important des mines provient des minéraux qui s'altèrent et libèrent des éléments potentiellement nocifs dans les ressources en eau. Les minéraux sulfurés sont facilement altérés en raison de leurs propriétés chimiques et contiennent souvent des métaux potentiellement nocifs pour l'environnement, tels que le zinc, le plomb et le cadmium, etc.
Minéraux sulfurés
Les minéraux sulfurés sont des composés de soufre et d'un ou plusieurs métaux. De nombreux minerais contiennent des sulfures, comme la chalcopyrite, la sphalérite, la galène, le cinabre, la stibine, etc. Les sulfures se forment dans des environnements réducteurs à faible teneur en oxygène, voire sans oxygène. Ils peuvent donc devenir instables et s'oxyder au contact de l'oxygène atmosphérique. Lorsque les minéraux sulfurés s’oxydent, des ions métalliques seront libérés en solution. De plus, certains minéraux sulfurés libèrent des ions hydrogène (H+) (générateurs d'acide) au cours du processus, ce qui abaisse le pH de l'eau. Les eaux acides et riches en métaux issues de l'oxydation des minéraux sulfurés sont appelées drainage acide rocheux acide (DAR).
Le drainage acide minier (DAM) est un processus naturel qui se produit dans les roches contenant des minéraux sulfurés exposés à l'oxygène et à l'eau. Ce processus est souvent lent, car les minéraux sulfurés acidifiants sont rares dans la croûte terrestre. Cependant, l'exploitation des minerais sulfurés est réalisée dans des zones où ces minéraux sont fortement concentrés par rapport à la roche moyenne. Le drainage acide minier, généré par l'oxydation des minéraux sulfurés associée aux processus miniers, est appelé drainage acide minier (DAM). Les processus de DAR et de DAM sont cependant identiques.
Minéraux sulfurés dans les stériles d'une mine d'or.
Détection du drainage acide minier
Des traces significatives de DAM peuvent parfois être détectées dans les mines à ciel ouvert ou les amas de stériles, révélant un drainage coloré de l'eau, par exemple dans les lacs de mine à ciel ouvert. Cette couleur provient de la précipitation d'oxydes/sulfates métalliques. Une abondance d'oxydes de fer donne à l'eau une couleur rouge, ce qui est le plus courant. L'eau peut également prendre d'autres couleurs, par exemple vert pour cuivre. En général, le DAM est difficile à détecter à l'œil nu, ce qui nécessite une surveillance des eaux réceptrices (eaux de surface et souterraines) pour analyser le pH et la teneur en métaux.
Même si le DAR est en cours depuis le début d'un projet minier, sa détection peut parfois prendre des années. Le processus DAR peut démarrer lentement, mais avec la baisse du pH et l'activation des mécanismes de rétroaction, il peut s'intensifier rapidement et devenir incontrôlable. À ce stade, la génération de DAM sur un site minier peut devenir difficile et coûteuse à atténuer.
Drainage acide minier dans une mine à ciel ouvert. De l'eau acide et riche en métaux est visible au fond du lac et sur les parois de la mine. Photo : Pontus Westrin.
Prédiction
Une partie importante de l'Étude d'Impact Environnemental (EIE) consiste à prévoir le DAR. Cette prévision débutera de préférence dès la phase d'exploration et se poursuivra tout au long de la vie de la mine. La prévision de la qualité du drainage doit être effectuée de manière qualitative et quantitative. Une prévision qualitative évaluera si des conditions acides sont susceptibles de se développer dans les rejets miniers. Si tel est le cas, cela entraînera une libération de métaux et d'acidité dans le drainage minier. Une prévision quantitative évaluera l'ampleur de l'acidité et des métaux libérés sur une période donnée. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour cette prévision, mais incluent généralement une caractérisation des rejets, tandis que des échantillons sont testés en laboratoire de différentes manières pour déterminer s'ils produiront de l'acide. La caractérisation des rejets miniers vise à prédire la qualité future du lixiviat. La caractérisation géochimique des rejets miniers implique généralement le suivi d'un programme d'essais spécifique pour prédire la génération de DAR et la chimie du drainage minier. Deux types d'essais sont principalement utilisés à cette fin. Les essais statiques (souvent considérés comme des tests de dépistage) évaluent si un échantillon produira un environnement acide. Si tel est le cas, d'autres essais, tels que des tests cinétiques, suivront. Les tests cinétiques évaluent le moment de l'acidification et quels éléments doivent être libérés de l'échantillon. Plusieurs types de tests permettent d'obtenir ces informations, certains étant considérés comme des méthodes standard. Globalement, la caractérisation nécessite une compréhension des caractéristiques physiques et chimiques, ainsi que du potentiel de génération d'acide, de neutralisation de l'acide et de lixiviation de charges métalliques nocives.
La caractérisation des déchets doit être précédée d'un échantillonnage représentatif des matériaux à analyser et à évaluer. Un échantillonnage représentatif est crucial pour les résultats de caractérisation, bien qu'il existe peu de lignes directrices à ce sujet, notamment concernant les stériles. L'échantillonnage représentatif est expliqué plus en détail au chapitre 10.