La gestion des stériles miniers

La gestion des stériles miniers 

Les rej ets de concentrateur et les roches stériles sont des rejets solides produits en grande quantité par l’ industrie minière et dont la gestion doit être effectuée stratégiquement, de manière à minimiser les coûts tout en assurant un maximum de protection pour l’environnement. Les rejets de concentrateur (ou résidus miniers) sont la fraction du minerai broyé finement et dépouillé de ses minéraux ou métaux à valeur économique. Ils sont entreposés dans un parc à rejets de concentrateurs, le plus souvent sous forme de pulpe (donc à très forte teneur en eau) et entourés de digues de retenue. De nouvelles approches développées récemment consistent à les épaissir et les filtrer avant leur déposition de façon à améliorer leurs propriétés hydrogéotechniques en place (Bussière, 2007). À titre d’exemple, à la mine Raglan, les résidus sont filtrés et amenés à un pourcentage de solides de 85%. Ils sont donc amenés au parc par camion et mis en place sans avoir recourt à des digues.  Les stériles sont des roches qui ne contiennent pas ou trop peu de minéraux ou métaux à valeur économique pour être exploitées et qui sont extraites des galeries souterraines et des fosses à ciel ouvert dans le but d’avoir accès au gisement. Ces rejets sont habituellement entreposés en surface dans des empilements appelés hal des à stériles  . Ces ouvrages peuvent parfois atteindre des dimensions impressionnantes avec des hauteurs de plusieurs centaines de mètres et contenir des centaines de millions de mètres cubes de roches (Fala, Molson, Aubertin et BussiA·re, 2005). Par exemple, la mine étatsunienne Goldstrike de Barrick Gold aura à sa fermeture des haldes contenant 1,75 milliards de tonnes de stériles, atteignant 200 mètres de hauteur et couvrant une superficie d’ environ 1000 hectares (Martin, 2003; Schafer, Zhan, Myers, Milczarek et Espell, 2005).

La granulométrie des stériles est très étalée (de dimensions allant du micromètre à plus d’ un mètre) et en raison des méthodes de minage, celle-ci est normalement un peu plus fine si elle est extraite d ‘une galerie souterraine que d ‘une fosse. Les hal des à stériles sont construites selon des méthodes qui favorisent l ‘hétérogénéité à l’intérieur de la pile, comme le déversement à la benne (end-dumping) et l’épandage au butoir (push-dumping) pour les mines de roches dures (voir Fala, 2008 pour plus de détails). Des couches de distributions granulométriques et de densités variables sont alors formées et le passage des machineries lourdes en surface crée des zones plus  denses qui persistent avec le rehaussement de la halde (Martin, 2003; Martin, Aubertin, Zhan, Bussière et Chapuis, 2005; Azam, Wilson, Herasymuik, Nichol et Barbour, 2007). De par leur  méthode de construction et la nature même des roches, les haldes subiront du tassement au fur et à mesure de leur construction. La structure hétérogène des haldes de stériles aura un impact sur les mouvements d’eau et des gaz au sein même de la halde et des comportements géochimiques et géotechniques hétérogènes (Aubertin et al., 2002; Aubertin, Fala, Molson, Garnache Rochette, Lahmira et al., 2005).

Défis environnementaux en lien avec les haldes à stériles 

Les eaux de drainage des haldes à stériles doivent respecter des normes environnementales de plus en plus sévères, ce qui constitue un défi important pour 1’industrie minière. Cette eau peut provenir de précipitations, de la fonte des neiges ou pouvait déjà être présente dans la halde au moment de sa construction. On reconnait qu’en général, en raison de leurs propriétés in situ (granulométrie étalée et variable, propriétés hydrogéotechniques variables, porosité élevée, angularité élevée des particules, etc.), les stériles peuvent être plus problématiques que les rejets de concentrateur d’un point de vue environnemental (Herasymuik, 1996; Aubertin et al., 2002). Un problème bien connu dans l’industrie minière pouvant survenir dans les parcs à résidus et les haldes à stériles est le drainage minier acide (DMA). Celui-ci consiste en la contamination de l’eau lorsque celle-ci entre en contact avec certains types de minéraux (c.-à-d. les sulfures) présents dans les rejets. En s’oxydant naturellement au contact de l’eau et de l’air environnant, ces minéraux libèrent de 1’acidité, des métaux et des sulfates qui sont potentiellement toxiques pour l’environnement (Aubertin et al., 2002). Par ailleurs, l’eau de drainage en contact avec les rejets miniers peut entraîner à des pH près de la neutralité la mise en solution d’éléments solubles dont les concentrations peuvent dépasser les normes environnementales, formant ce que l’on appelle un drainage neutre contaminé (DNC) (Stantec, 2004; Bussière, 2005). Parmi les contaminants pouvant être retrouvés dans le DNC, on retrouve l’arsenic (As), l’antimoine (Sb), le cadmium (Cd), le cobalt (Co), le manganèse (Mn), le molybdène (Mo), le nickel (Ni), le plomb (Pb) et le zinc (Zn). Ces éléments peuvent provenir de minéraux les intégrant dans leur formule chimique respective ou se retrouver en impuretés dans d’autres minéraux tels la pyrite (Abraitis, Pattrick et Vaughan, 2004), la pyrrhotite et l’arsénopyrite. Même si le problème du DNC peut sembler avoir une ampleur moindre que celui du drainage minier acide, il peut néanmoins contenir des concentrations en éléments supérieures aux limites exigées par la réglementation et ainsi avoir un impact significatif sur l’environnement si aucune mesure n’est prise pour son atténuation. Plusieurs mines au Canada extraient des rejets ayant le potentiel de produire du DNC, par exemple : les rejets de concentrateur et de stériles ennoyés au site Voisey’s Bay (Beak, 1997), les rejets de concentrateur et les stériles de la mine Sa Dena Hes (Day et Bowell, 2005); les stériles de la mine Tio (Pépin, 2009; Plante, 2010); les rejets de concentrateur de la mine Casa Berardi (Anctil, 2011); les rejets de concentrateur du site abandonné Wood Cadillac (Tassé, Isabel et Fontaine, 2003) et les stériles de la mine Raglan (Nicholson, Rinker, Venhuis, Williams et Swabrick, 2003; Rinker, Nicholson, V enhuis et Swarbrick, 2003)

Sur chaque site minier en opération, il est requis de caractériser les rejets pour déterminer s’ils peuvent potentiellement générer du DMA ou du DNC. Une prédiction fiable servira, par exemple, à développer des techniques pour l’entreposage lors des opérations puis pour assurer une restauration appropriée pour empêcher ou limiter la production de la contamination. Un exemple de méthode de restauration pour les haldes à stériles est la construction de couvertures avec effets de barrière capillaire pour empêcher soit 1 ‘infiltration d’eau (en climat aride et semiaride; aussi appelée «Store-and-Release cover» en anglais) (Zhan, Aubertin, Mayer, Burke et McMullen, 2001), soit la migration de l’ oxygène en climat tempérée (Aubertin, Chapuis, Aachib, Bussière, Ricard et al., 1995). L’ennoiement des stériles est une autre approche permettant de contrôler la disponibilité de l’oxygène (Amyot et V ézina, 1997; Peacey, Yanful, Li et Patterson, 2002). Si les stériles ne sont pas potentiellement générateurs de contamination (DMA ou DNC), ils pourront servir de matériaux de construction au lieu d’ être entreposés dans un aménagement contrôlé (Rinker et al., 2003). De plus, si leur pouvoir neutralisant est considérable, ils peuvent aussi être disposés de manière à neutraliser le drainage minier acide généré par d’autres rejets (Morin et Hutt, 2000). Par exemple, des stériles non générateurs d’ acidité peuvent être disposés à la base et sur les côtés de haldes génératrices de DMA pour agir comme tampon et restreindre l’ampleur de la contamination (Martin, 2003).