La technologie de polymères : un atout pour prolonger la durée de vie des mines en améliorant la gestion des résidus

Raymond Guang

Spécialiste des procédés de traitement des résidus miniers

David Anstey

Associé et ingénieur principal spécialiste des résidus miniers

Les résidus miniers contiennent souvent des sels et des métaux pouvant être nocifs pour l’environnement s’ils sont lessivés. Les boues de résidus miniers sont éliminées dans un parc à résidus (PAR) miniers, où les résidus solides se sédimentent et se séparent de l’eau surnageante. Ce phénomène se produit parfois sur des dizaines d’années. Les exigences réglementaires et de rendement régissant les PAR se font de plus en plus strictes.

Des problèmes peuvent survenir si un PAR se remplit, mais que la mine contient encore du minerai pouvant être exploité de façon rentable. L’agrandissement du PAR ou la construction d’un nouveau parc sont possibles, à condition d’investir des sommes considérables. Heureusement, il existe une manière innovante, écoresponsable et économique de maximiser l’utilisation des PAR existants. À l’heure actuelle, les organismes de réglementation et le public se préoccupent des risques des PAR, tandis que la concurrence règne sur le marché de l’extraction minière. Les sociétés minières partout au monde cherchent par conséquent à améliorer le ratio coûts-avantages de leurs PAR (c.-à-d. le rapport entre coût en capital et souci de l’environnement) en vue de la poursuite de l’exploitation.

Depuis une dizaine d’années, Golder mène des travaux de recherche, de mise à l’essai et d’application de la technologie de polymères dans le but de prolonger la vie utile des PAR. Les polymères sont des substances chimiques composées de molécules complexes. Ils conviennent à une diversité d’applications, dont la purification de l’eau. Grâce à leurs charges électriques statiques, certains polymères peuvent attirer les particules en suspension dans l’eau; ils forment en s’agglomérant des particules d’assez grande taille pour se séparer de la masse d’eau. Ainsi, l’eau restante contient nettement moins de particules de boues en suspension, lesquelles sont généralement la source de sous-produits lixiviables.

La technologie de purification d’eau par les polymères au service du traitement des déchets miniers

Comment la purification d’eau par les polymères peut-elle aider une société minière à optimiser le stockage de ses résidus?

Dans la plupart des mines, les résidus sont acheminés à un PAR sous forme de boue à l’aide d’un pipeline, qui utilise l’énergie hydraulique pour transporter la matière granulaire. Une fois arrivée au tuyau de décharge, la boue est versée dans le PAR clos sous forme de « plage » de résidus miniers. À mesure que la mine est exploitée, la plage de résidus remplit graduellement le PAR.

Cette méthode de stockage peut s’avérer inefficace si les résidus sont déposés sous forme de plage mince, ce qui occupe l’aire de stockage du parc sans tirer pleinement parti du volume disponible dans celui-ci. En plus d’être coûteux et peu pratique, l’agrandissement d’un PAR pose certains risques pour l’environnement à cause du défrichage du terrain et de la potentielle contamination des eaux souterraines. Par conséquent, la priorité est d’innover afin d’utiliser l’espace disponible de la manière la plus efficace possible.

L’ajout d’une solution de polymères aux boues peut aider à atteindre ce but. Lorsque la solution est injectée dans une section du pipeline à proximité du lieu de décharge, la turbulence permet de mélanger les polymères et la boue.

Sous l’action des polymères, les petites et grosses particules de résidus en suspension se séparent rapidement de l’eau au moment de la décharge. L’eau peut ensuite s’écouler librement. Le résultat : une plage à pente abrupte, ce qui permet de stocker davantage de résidus en hauteur à l’intérieur de l’aire disponible.

La technologie de polymères permet aussi d’extraire davantage de matières solides de l’eau contenue dans les boues, ce qui simplifie le traitement de cette eau une fois qu’elle est évacuée du PAR et réutilisée dans la mine. Ainsi, la taille du bassin sur le PAR peut être réduite afin de minimiser les pertes par évaporation et d’accroître la stabilité des digues entourant les résidus. D’autres avantages comprennent la réduction de la consommation en eau douce de la mine, ce qui s’avère fort pertinent dans les régions où l’eau est une denrée rare.

Application concrète de la technologie de polymères à l’exploitation minière

Les experts de Golder aux quatre coins du monde collaborent à mieux comprendre les usages possibles des polymères avec une diversité de minerais et de milieux. Le type de polymères, la quantité recommandée et d’autres détails du processus varieront d’une mine à l’autre. En autres mots, des tests sur place s’imposent pour déterminer si les polymères peuvent bel et bien faciliter la gestion des résidus miniers. Il n’y a pas de solution universelle dans ce domaine.

De plus en plus, les professionnels du domaine s’entendent pour dire que, malgré les limites de la technologie de polymères, celle-ci peut optimiser le dépôt des résidus et réduire les exigences en eau, en plus d’exiger nettement moins de dépenses en capital que les solutions traditionnelles comme l’agrandissement du PAR.

Si une mine contient assez de minerai récupérable pour deux ou trois ans d’exploitation seulement, il n’est pas judicieux d’agrandir le PAR ou d’en construire un nouveau. La société minière aura plutôt intérêt à accroître l’efficacité de son PAR en tirant parti des polymères. Ainsi, la mine demeurera rentable jusqu’à l’épuisement du minerai, et ce, sans exiger de grandes dépenses en capital.

Comme le mentionne un article rédigé pour le compte du Australian Centre for Geomechanics, la technologie de polymères s’est avérée utile dans une mine de magnétite en Australie-Méridionale. Durant les cinq premières années d’exploitation de la mine, environ 60 % de l’eau a été récupérée, et l’utilisation du volume était conforme au modèle de dépôt des résidus. Grâce à cette forte proportion d’eau récupérée, l’unité de traitement a pu atteindre sa nouvelle capacité prévue, en plus de réduire considérablement les temps d’arrêt causés par un manque d’eau et de fournir suffisamment d’eau pour lutter contre les poussières. Le deuxième plan quinquennal est en cours de finalisation; les progrès concordent avec le plan de dépôt des résidus et le modèle d’assèchement.

Golder propose maintenant la technologie de polymères à ses clients dans le cadre de son examen de solutions possibles pour résoudre les problèmes liés au stockage des résidus miniers. Dans le cadre de ses essais en laboratoire pour de nouveaux projets, elle envisage l’ajout de polymères parallèlement à des méthodes courantes comme l’épaississement des résidus, la création de résidus en pâte et la filtration. Grâce à une analyse multivariable des solutions possibles, qui tient compte des coûts en capital et d’exploitation ainsi que des conséquences environnementales, nous pouvons déterminer la solution la plus avantageuse.

La technologie de polymères évolue très rapidement. En fait, de nombreux polymères testés dans les laboratoires de Golder n’ont pas encore de nom commercial. Au fil des tests réalisés et de l’expérience acquise, Golder approfondit ses connaissances afin de pouvoir tirer le meilleur parti de la technologie de polymères pour ses clients dans le secteur minier.

Note de la rédaction : Pour des renseignements complémentaires sur cette technologie et des technologies semblables, consultez les brevets CA2515581A1/WO 2004/060819 A1 (Ciba Specialty Chemicals Water Treatment Limited) et WO 2014/111887 A1 (BASF Company Limited, Chine).

Raymond Guang

Spécialiste des procédés de traitement des résidus miniers

David Anstey

Associé et ingénieur principal spécialiste des résidus miniers

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