Les effets d’amendements alcalins sur des résidus miniers sulfureux entreposés en surface : Cas des dépôts en pâte

Abstract

Tailings that cannot be returned underground as backfill during the mining operation are deposited at the surface, generally in tailings ponds. These structures, often surrounded by large embankments, can be difficult to manage and costly to restore. When tailings are used as cemented paste backfill destined to backfilling underground stopes, they are mixed with a binder. One of the alternatives to conventional surface storage of tailings is the disposal of these materials in a paste-like consistency, known as surface paste tailings (SPT). SPTs are obtained by thickening the tailings to a pulp density that still allows transportation to the storage location. SPTs are typically deposited without any amendments. However, cement or other alkaline amendments can be a solution to prevent generation of acid mine drainage (AMD), and to improve the hydrogeochemical and geotechnical performance of the tailings. Surface disposal of paste tailings has many advantages, as there is little or no free water, which, for instance, may limit the need to build large containment embankments. Another advantage of thickening tailings is increasing water recirculation to the process plant. The mechanical properties of the paste tailings can also simplify site restoration. In certain conditions, SPTs could constitute an efficient way of reducing AMD due to their capacity to maintain a high saturation level, thus limiting oxygen ingress and consequently the generation of acidic water. Let us recall that AMD occurs when sulphide minerals are exposed to water and air (oxygen).This presentation first reviews the effects of alkaline amendments in AMD-generating mine tailings. It then compares them to SPTs, with a focus on binder addition to these materials. The hydrogeochemical performance of the surface paste tailings is presented at two laboratory scales: column and physical intermediate model. The results of these studies found in the literature show that adding cement can be beneficial under certain conditions but that it must be carried out according to certain specifications. Suggestions pertaining to the use of cement in SPTs are also discussed. Les rejets de concentrateur qui ne sont pas retournes sous terre sous forme de remblais pendant l’exploitation d’une mine sont entreposés en surface dans des parcs à résidus. Ces derniers, souvent ceintures de digues, peuvent être complexes à gérer et coûteux à restaurer. Pour leur part, les résidus entreposés sous terre peuvent être utilisés pour former des remblais miniers en pâte cimentés. Dans ce cas, les résidus sont mélangés avec un liant, et ils peuvent servir au remblayage de chantiers souterrains. Une technique analogue constitue maintenant l’une des alternatives à l’entreposage conventionnel en surface des rejets de concentrateur ; on parle alors de « dépôt en pâte de surface » (DPS), ou de résidus en pâte. Les DPS sont obtenus en épaississant les rejets de concentrateur jusqu’à une consistance permettant leur transport de l’usine de fabrication jusqu’au lieu de l’entreposage. La technique des DPS offre de nombreux bénéfices potentiels, découlant entre autres du fait qu’il n’y a pas (ou peu) d’eau libre. Il n’est donc pas nécessaire de construire d’importantes digues de confinement. Un autre avantage de l’épaississement des résidus est d’augmenter la recirculation de l’eau au concentrateur. De plus, les propriétés mécaniques supérieures des résidus en pâte peuvent faciliter la gestion et la restauration du site. Les DPS pourraient aussi constituer une méthode efficace pour réduire la production de DMA, en aidant à maintenir un degré de saturation élevé dans les résidus, ce qui limite l’accessibilité de l’oxygène et, par conséquent, la génération d’eau acide. Rappelons que le DMA se produit lorsque des minéraux sulfureux sont exposés à l’eau et à l’air (oxygène). Les résidus en pâte sont habituellement déposés sans ajout cimentaire. Toutefois, des études récentes montrent que l’ajout de ciment ou d’autres amendements alcalins, peut réduire la génération de DMA par l’amélioration du comportement hydrogéochimique et géotechnique des rejets. Cet article présente, dans un premier temps, une revue sur les effets d’amendements alcalins dans les résidus miniers générateurs de DMA. Ensuite, on fera un rapprochement avec les DPS, en particulier lorsque des ajouts cimentaires sont utilisés. L’accent sera mis sur le comportement hydrogéochimique de la pâte, suite à des essais menés au laboratoire à différentes échelles. Ces différentes études issues de la littérature démontrent principalement que l’effet de l’ajout cimentaire peut être bénéfique dans certaines conditions, mais qu’il doit se faire sous certaines conditions. Des suggestions et recommandations sont proposées comme suite à cette étude sur l’utilisation de ciment dans les DPS.