Évaluation environnementale et géométallurgique de minerais sulfurés polymétalliques, basée sur une approche minéralogique pluridisciplinaire

Environmental assessment of polymetallic sulfide ores based on a multidisciplinary approach

• Auteur / Autrice : Aurélie Chopard
• Direction : Philippe Marion, Mostafa Benzaazoua, Benoît Plante
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 20/12/2016
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université du Québec à Abitibi-Témiscamingue
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GéoRessources (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Rachid Hakkou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Marion, Mostafa Benzaazoua, Benoît Plante, Éric Pirard, Jean Cauzid, Yanick Bergeron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Pirard, Heather E. Jamieson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution -- Lutte contre

Exhaure acide

Minéralogie optique

Minéralogie déterminative

Technique minière

Mots clés libres

Minéralogie appliquée

Potentiel de Génération d’Acidité (PGA)

Drainage Minier Acide (DMA)

Microscopie Optique (MO)

Applied Mineralogy

Acid-generating Potential

Acid Mine Drainage (AMD)

Optical Microscopy (OM)

Résumé

Ce travail de thèse a pour objectif de développer une méthodologie permettant de prédire l’impact environnemental des futurs projets miniers, dès l’étape d’exploration. Le drainage minier acide, connu comme le principal problème environnemental des gisements sulfurés, se produit lors de l’oxydation des sulfures par l’oxygène et l’eau. Des échantillons de sulfures et sulfosels ont été soumis à des tests géochimiques afin d’étudier leur taux de réactivité. Les minéraux ont été classés par ordre décroissant: gersdorffite > pyrrhotite > arsénopyrite > Ni-pyrite > Ni-pyrrhotite > Fe-sphalérite > pyrite > galène > chalcopyrite. L’influence des interactions galvaniques sur le taux de réactivité de la pyrite, la chalcopyrite et la sphalérite a été étudiée. La pyrite est protégée galvaniquement en présence de chalcopyrite mais n’est pas complètement protégée en présence de sphalérite. Des mélanges synthétiques de minéraux purs ont permis la modification du calcul de potentiel de génération d’acidité par l’ajout d’un facteur cinétique, basée sur les équations de Paktunc (1999) et Bouzahzah et al. (2013). Dix minerais polymétalliques et aurifères ont été caractérisés selon une méthodologie pluridisciplinaire. La caractérisation minéralogique des minerais a permis de connaître leur composition minéralogique quantitative et de détecter les éléments contaminants ainsi que leur spéciation. Une méthode automatisée de quantification minéralogique basée sur la microscopie optique multispectrale a été développée. Cette innovation vise à développer la microscopie optique pour des applications métallurgiques et environnementales de routine

This thesis proposes the implementation of a reliable methodology, based on the characterization of ores at the exploration stage. The main environmental issues for the mining industry are acid mine drainage and contaminated neutral drainage. Sulfides and sulfosalts, when in contact with water and oxygen, oxidize at different rates, resulting in the production of acid and release of various contaminants. Samples of pure sulfides were submitted to geochemical testing to determine their oxidation rates. The pure minerals can be ordered from the highest to the lowest reactivity as: gersdorffite > pyrrhotite > arsenopyrite > Ni-pyrite > Ni-pyrrhotite > Fe-sphalerite > pyrite > galena > chalcopyrite. Galvanic interactions between pyrite, chalcopyrite, and sphalerite were geochemically investigated. Pyrite was galvanically protected in presence of chalcopyrite, and partially protected in presence of sphalerite. Five synthetic tailings, simulating realistic tailings sulfides compositions, were prepared to compare geochemical behaviors and produce a better assessment of the acid-generation potential (AP). A new method is proposed by adding a kinetic factor. Ten polymetallic and gold sulfide ores were fully characterized with multidisciplinary techniques. Mineralogical investigations allowed for the mineralogical quantification of the ores, and for the knowledge of trace elements and their speciation. A method was developed to automatically quantify sulfides by multispectral optical microscopy. Detailed mineralogical work can save time and money and allows detecting the problems at the beginning of mining developments, improving mine waste management and mine closure planning