Le drainage minier acide : les méthodes de gestion

2. Les méthodes de prévention et de gestion du drainage minier acide

Les méthodes de prévention et de gestion du drainage minier acide sont basées sur le fait qu’il y a trois éléments essentiels à la formation du DMA (les minéraux sulfureux, l’eau et l’oxygène). Lorsqu’au moins un des trois éléments est absent ou réduit à des faibles concentrations, il n’y aura pas ou très peu de génération de DMA.

Les méthodes traditionnelles de prévention du DMA regroupent l’utilisation de recouvrements sur les parcs à résidus générateurs d’acide.

En climat humide ces recouvrements servent normalement de barrière à la pénétration de l’oxygène vers les résidus sulfureux puisqu’il est habituellement reconnu que les barrières à l’oxygène sont les solutions les plus efficaces pour limiter le DMA (SRK 1989; MEND 2001).

Plusieurs types de recouvrements peuvent être utilisés, les principaux étant le recouvrement en eau (ennoiement) et les recouvrements en sol (ou autres matériaux géologiques), il y a aussi d’autres méthodes plus récent peut-être efficace comme la neutralisation des rejets miniers, la désulfuration…

2.1. Enlèvement des sulfures

La présence de minéraux sulfureux est essentielle pour la formation de DMA. Si l’on retire suffisamment de sulfures des rejets de l’usine de concentration du minerai, la quantité de drainage minier acide contaminé provenant des matériaux désulfurés sera négligeable.

Une nouvelle approche a été proposée (Bussière et al. 1995) pour la gestion des résidus de concentrateur, qui consiste à utiliser les résidus comme matériau de recouvrement suite à un traitement les rendant non générateurs d’acide (figure 7).

À leur sortie du concentrateur, les résidus subissent une étape de désulfuration qui a pour but de retirer assez de minéraux sulfureux pour rendre le résidu désulfuré non générateur d’acide.

Pour ce faire, le procédé de flottation non sélective des sulfures et les méthodes gravimétriques semble la méthode la plus appropriée (Humber 1997; Bussière et al. 1998; Benzaazoua et al. 2000).

Figure 7 : Schéma de la gestion intégrée des résidus (Benzaazoua et al. 2008).

2.2. Barrières à l’oxygène

L’oxygène est un élément essentiel menant à la production de DMA. La réduction de l’apport en oxygène est considérée, dans les climats humides, comme la méthode la plus efficace pour prévenir la génération de DMA de résidus miniers (photo 4).

Photo 4 : La mine de Louvicourt à Canada restauré par la technique «barrière à l’oxygène».

Pour limiter l’apport en oxygène au point de ramener la production d’acide à des niveaux négligeables, on peut installer des recouvrements ayant une perméabilité au gaz extrêmement faible ou recouvrement qui consomme l’oxygène Ce type de recouvrement, nommé recouvrement monocouche et recouvrement multicouche (figure 7).

L’eau, les sols, les matériaux synthétiques et des combinaisons de ces matériaux peuvent être utilisés pour créer un recouvrement à faible perméabilité au gaz, alors que les matériaux organiques sont généralement utilisés comme composante des recouvrements à consommation d’oxygène (MEND 2001 ; Aubertin et al. 2002).

Pour être efficace, le matériau de recouvrement doit permettre de maintenir un degré de saturation élevé dans les résidus générateurs d’acide par montée capillaire et par protection contre l’évaporation. En ayant un degré de saturation élevé, la diffusion de l’oxygène est diminuée de façon significative, alors peu d’oxygène se rend jusqu’aux particules de minéraux sulfureux pour les oxyder.

Figure 7: Systèmes de recouvrement des plus simples (monocouches) vers les plus complexes (MEND 2001)

2.3. Recouvrements étanches et contrôle des infiltrations d’eau

L’eau est un des réactifs essentiels à la formation d’acide sulfurique. En excluant l’apport en eau aux résidus miniers sulfureux, on peut réduire ou même éliminer la production de DMA. Pour ce faire, on doit aménager des barrières peu perméables, qui empêchent l’infiltration des eaux de surface et souterraines.

Ces barrières peuvent être faites de sols à faibles conductivités hydrauliques ou de matériaux synthétiques peu perméables (géomembrane ou géocomposite bentonitique). Les recouvrements visant à réduire l’infiltration dans les aires d’accumulation de rejets miniers générateurs de DMA sont du même type que ceux développés pour les sites d’enfouissement de déchets domestiques, dangereux ou nucléaires (Aubertin et al. 1995).

2.4. Les recouvrements stockage, déviation et relarguage

Une des propositions actuellement à l’étude pour la restauration du site concerné la mise en place d’un système de recouvrement visant à contrôler les infiltrations d’eau (Bossé et al. 2013).

En climat semi-aride à aride, où le taux d’évaporation potentiel dépasse celui des précipitations annuelles, des systèmes de recouvrement utilisant le processus physique d’évaporation (ou évapotranspiration) permettent de réduire les infiltrations d’eau jusqu’aux rejets réactifs et de contrôler la percolation ; en d’autres termes la génération de drainage minier acide contaminé. (Williams et al. 2006) et « evapotranspiration (ET) covers » (Dwyer 2003 ; Scanlon et al. 2005 ; Barnswell and Dwyer 2011).

Une couverture classique évapo-transpirante inclinée de type stockage, déviation et relarguage (SDR) comprend un matériau de couverture à granulométrie fine sur un matériau à granulométrie plus grossière (Figure 8).

Le matériau grossier peut-être composé dans certains cas de rejets miniers (habituellement de stériles) (Zhan et al. 2001). Pour ce type de couverture, en climat semi-aride, la couche de rétention d’eau doit être exposée aux conditions extérieures afin qu’elle perde un maximum d’eau par évaporation durant les périodes sèches.

Lors de la saison des pluies, la couche de matériau à granulométrie fine doit pouvoir empêcher la percolation, l’écoulement de l’eau, en stockant le nouvel apport d’eau jusqu’à ce que la pression atteigne la valeur d’entrée d’eau.

Figure 8 : Schéma illustrant le concept du recouvrement type SDR (MEND 2001)

2.5. La neutralisation des rejets miniers

Un autre aspect important, concernant la qualité du drainage minier, est la présence ou non de minéraux acidivores dans l’environnement immédiat; le tableau 3 présente les principaux minéraux neutralisant pouvant être retrouvés dans les rejets miniers.

Les minéraux neutralisants les plus efficaces sont les carbonates, plus particulièrement la calcite (CaCO3), la dolomite (CaMg(CO3)2) Les mécanismes de neutralisation de l’acide sulfurique (issu du DMA) par la calcite et la dolomite sont illustrés dans les équations suivantes (Aubertin et al. 2002).

Tableau 3: Principaux minéraux neutralisants susceptibles d’être retrouvés dans les rejets miniers (Aubertin et al, 2002)