CHAPITRE 7 : MINIMISER L'IMPACT ENVIRONNEMENTAL DES DÉCHETS MINIERS SULFURÉS

La connaissance sur la géologie locale, les types de roches et la présence de minéraux susceptibles de générer des eaux métallifères et à faible pH sont disponibles dès le début des opérations de reconnaissance géologique, cartographie et d'échantillonnage. Les forages d'exploration augmentent rapidement les informations disponibles pour prédire et évaluer le potentiel de DAR d'un site. Toute collecte de données d'exploration doit être conçue pour étayer les études environnementales, y compris la prévision de DAR. La prévision de DAR doit progresser au même rythme que l'exploration et, au stade où l'exploration minière se transforme en développement minier, une base de données importante sur DAR doit être disponible. Les études environnementales en général, la collecte de données environnementales de référence et la prévision de DAR en particulier, ne peuvent attendre ni postdater une autre évaluation économique d'une minéralisation ou d'une ressource minérale. La prévision de DAR, comme d'autres facteurs environnementaux, doit faire partie intégrante de toute étude des ressources minérales, de la même manière que les coûts de la protection de l'environnement font partie intégrante de l'économie globale de l'extraction minière.

Ce chapitre comprend des mesures de prévention du DAM qui pourraient être prises concernant le minerai, les stériles et les résidus avant/pendant/après l'exploitation minière.

Stériles

Durant la phase d'exploration, il est important de définir le minerai de manière appropriée afin de limiter la production future de stériles et de résidus. Les minéraux sulfurés sont souvent situés dans des veinules, qui sont plus largement exposées à mesure que le minerai/stérile est extrait du substrat rocheux, par rapport à d'autres minéraux non sulfurés. Certaines roches peuvent être composées de fortes teneurs en sulfures acidifiants, mais aussi en minéraux tampons, comme la calcite. Dans le cas des stériles, une séparation est souvent effectuée entre les roches potentiellement acidifiantes (PAG ou PAF, selon leur acronyme anglais) et les roches non acidifiantes (NAG ou NAF, selon leur acronyme anglais). De plus, les PAG peuvent être mélangés à un agent tampon, comme le calcaire. La dissolution du calcaire en présence de DAM entraîne la formation de gypse et d'hydroxydes plus volumineux que les minéraux d'origine. Ceci densifie les stériles, les rendant moins perméables à l'eau et à l'oxygène. En phase d'exploitation, la disponibilité en oxygène pourrait également être réduite par l'application d'une couverture de sol sur les talus de stériles, ou par le stockage simultané de stériles/résidus remplissant les vides. Le remblayage (également appelé « déblai-remblai ») pourrait également être utilisé pour réduire la production de DAM. Le remblayage de stériles dans des cavités souterraines exploitées vise principalement à améliorer la résistance mécanique de la roche environnante, augmentant ainsi la quantité de minerai pouvant être extraite. Cependant, une telle méthode pourrait également empêcher l'intrusion d'air, tandis que les cavités souterraines seront inondées d'eau (alors que la teneur en oxygène de l'eau est bien inférieure à celle de l'air), réduisant ainsi le taux d'oxydation des sulfures. Le remblayage est utilisé en phase d'exploitation et après l'arrêt des opérations d'extraction. Il est préférable d'utiliser des stériles NAG ou des stériles PAG frais et non oxydés, car sinon les sels acidifiants (provenant de l'oxydation des sulfures) se dissoudraient au contact de l'eau, provoquant la formation de DAM.

À la fin de l'exploitation minière, les amas de stériles PAG peuvent être recouverts d'eau (couverture humide) ou de terre (couverture sèche). Une couverture sèche consiste en une couche de sol étanchante capable de retenir et de stocker l'eau (par exemple, un sol argileux). Cette couche de protection est recouverte d'une couche protectrice suffisamment épaisse pour empêcher la sécheresse ou le givre de la pénétrer. Cette couche est réalisée pour réduire le transport d'oxygène et d'eau dans les stériles. Une couverture humide peut être appliquée en détournant des eaux environnantes pour inonder les stériles, ou en les déposant dans une fosse à ciel ouvert ou une cavité souterraine à remplir d'eau. Une couche d’étanchement peut également être constituée d'un géotextile. Si les stériles sont des NAG, une fine couche de sol est souvent appliquée sur le dessus de l'amas pour éviter l'érosion et la formation de poussière.

Résidus

Les résidus miniers sont des matériaux limoneux à grains fins et à forte teneur en eau, issus du processus d'enrichissement. Ils contiennent de faibles quantités de minéraux recherchés, car aucun procédé d'enrichissement n'est efficace à 100 %. Concernant les gisements de sulfures, le minerai contient presque toujours des minéraux sulfurés indésirables (comme la pyrite), sans valeur économique. Lors du broyage du minerai, la réactivité de ces minéraux sulfurés augmente, ce qui, si aucune mesure n'est prise, accélère la formation de DAM. La quantité de sulfures indésirables dans les résidus pourrait être réduite en ajoutant une étape de désulfuration au processus de flottation, éliminant ainsi ces constituants pour les concentrer et les isoler des déchets miniers en vrac. Cela réduirait la quantité de déchets miniers réactifs à traiter.

Quant aux stériles, des résidus pourraient être remblayés dans des cavités exploitées qui seront ensuite remplies d'eau souterraine. Stocker les résidus en permanence saturés d'eau diminuera le taux d'oxydation des sulfures. Cependant, cela implique également que les ISR doivent être construits pour résister aux fortes pressions d'eau, sinon les barrages pourraient éclater et libérer les résidus dans l'environnement. Une autre méthode pour réduire la percolation de l'eau à travers les résidus consiste à construire des systèmes de barrières capillaires, tandis qu'une fraction plus fine des résidus recouvre une fraction plus grossière dans une ISR. Cela favorisera la formation de barrières capillaires, tandis que l'eau est retenue par capillarité dans la fraction fine, réduisant ainsi la quantité d'oxygène transportée à travers les résidus. Des barrières capillaires pourraient être créées, par exemple, par l'utilisation d'hydrocyclones pour séparer les résidus en vrac en différentes fractions granulométriques avant le dépôt.

À mesure que les processus miniers cessent, les ISR doivent être recouverts/traités de la même manière que les tas de stériles (décrits ci-dessus).

Eaux d'exhaure

L'amélioration de la qualité de l'eau d’exhaure consiste essentiellement à minimiser le contact entre l'eau et les résidus miniers. Cela peut se faire par la construction de fossés détournant l'eau environnante des résidus miniers, ou par l'ajout de floculants qui accélèrent le processus de déshydratation tout en séparant l'eau des résidus solides. Il est également souhaitable d'augmenter l'écoulement des eaux provenant des résidus miniers, ce qui pourrait se faire en déposant les résidus miniers dans des bassins de rétention en forme de cône.

Atténuation du DAM

L'atténuation du DAM est souvent réalisée par des méthodes de traitement passif ou actif de l'eau, généralement pour augmenter le pH et réduire la quantité d'eau et de métaux dans l'eau sortant de la mine. Il est généralement difficile et coûteux d'arrêter la formation du DAM. Le traitement passif comprend souvent la construction des bassins ou barrières de calcite dans lesquels le DAM est traité. La calcite augmente le pH lors de sa dissolution et peut neutraliser l'acide si elle est présente en quantité suffisante. Plus le pH augmente, plus facilement les ions métalliques se déposent.

Le traitement actif de l'eau consiste à la traiter dans une station de traitement des eaux. Plusieurs méthodes existent, mais elles consistent souvent à augmenter le pH de l'eau par ajout de calcaire ou de soude caustique, ce qui entraîne la précipitation et la sédimentation de la plupart des métaux. Ce traitement peut être réalisé dans certains bassins de décantation. Dans certains cas, des floculants sont ajoutés pour accélérer le processus. Le traitement peut également être complété par d'autres méthodes, comme des systèmes de filtration. Les méthodes de traitement doivent être adaptées à la charge métallique réelle et à la composition chimique du lixiviat. Dans de nombreux cas, un traitement séquentiel est nécessaire pour immobiliser les métaux solubles dans différentes conditions (pH élevé/faible, environnement oxydant/réducteur, métaux adsorbés/précipités sur différentes surfaces minérales). Un traitement séquentiel peut comprendre plusieurs étapes différentes telles que : une étape de pré-oxydation (ajout d'un agent oxydant, c'est-à-dire du peroxyde d'hydrogène ou de l'oxygène), une étape d'augmentation du pH (chaux, calcite), une étape de précipitation/adsorption (ajout d'hydroxydes métalliques ayant des propriétés chimiques appropriées et de grandes surfaces pour que les métaux préoccupants puissent s'y fixer).

Le traitement passif de l'eau consiste à traiter l'eau sans intervention active, parfois appelé
« solution de récupération », souvent par des procédés physiques, chimiques ou biologiques naturels. Les techniques courantes de traitement passif de l'eau consistent à utiliser des plantes qui absorbent les contaminants ou à exploiter les zones humides pour éliminer les métaux par des processus microbiens (p. ex., précipitation des sulfures et hydroxydes métalliques).

Le traitement passif de l'eau est moins coûteux que le traitement actif, qui représente généralement un coût important dans l'exploitation minière. Cependant, le traitement des eaux très acides par des techniques passives présente encore des difficultés. La combinaison de ces deux techniques permet de réduire les coûts.

> Chapitre 8 : Exploitation minière artisanale et à petite échelle

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