Mines - exploitation contamination

1. Mines - exploitationcontamination

2. Qui s’occupent des mines? • Le géologue: cherche les zones propices à la minéralisation: • En fonction des types de roches déjà cartographiées; • En fonction des connaissances génétiques des divers minéraux (métaux de base et métaux précieux); • En fonction de la connaissance des zones volcaniques et sédimentaires: • Ex. Vald’Or se situe sur une faille à la limite du Pré-Cambrien (intrusives) et des métamorphiques du Cambrien; • Ils déterminent les teneurs probables – possibles- présumées.

3. Qui s’occupent des mines? • Les ingénieurs géologues et les géologues de mines: • Déterminent précisément les zones d’exploitation (rentables); • Cartographie de la minéralisation (SIG et autres logiciels spécialisés - Promine); • Conçoivent le mode d’exploitation; • Préparent les plans des puits; • Font exécuter des travaux préparatoires pour définir la séquence de production pour obtenir le concentré; • Font exécuter des travaux de chimie minérale pour compléter le raffinage – pureté finale du métal; • Déterminent les méthodes qui seront les plus compatibles avec les règles environnementales (MDDEP).

4. Trouver les zones propices – exemples • Levés de radiation – uranium ou zones granitiques • Levés d’anomalies magnétiques – présence de Fe – Ni • Prélèvements géochimiques de sols– traînées laissées par les glaciers; • Géochimies de ruisseaux et de lacs – érosion provenant de l’amont.

5. Réhabilitation planifiée Vie d’une mine De la découverte des indices jusqu’à l’exploitation Le temps est de 6 à 15 ans Durée de vie d’une mine est de 12 à 25 ans Mais… On peut allonger sa vie par des découvertes…

6. Inventaire minéral Potentiel minéral non découvert Ressources minérales présumées Spéculatif Hypothétique Erreur d'estimation (marge d'erreur cibles des estimations des tonnages et des teneurs - niveau de confiance de 90% 100% Investissement Modéré Investissements multiples mais croissants Risque Faible Risques très élevés mais décroissants d'échecs et de pertes financières Inventaire minérale- avant l’exploitation

7. Cycle des risques inhérents à la découverte et l’exploitation d’un gisement Références : Vallée et Bouchard, MODÈLE GÉNÉRAL DU DÉVELOPPEMENT ET DE L’EXPLOITATION DES RESSOURCES MINÉRALES - Annuaire des minéraux du Canada, page 2, 2001. Révision faite en 2008 voir questionnaire selon les catégories d’informations requises par Stat. Canada

8. Dépenses pour l’environnement Le pourcentage est fonction des coûts totaux des dépenses annuelles de chacune des étapes. Les coûts environnementaux apparaissent à chaque étape de l’aménagement du complexe minier. Références : Tiré de Exploration, mise en valeur du gisement et aménagement du complexe minier au Canada dans annuaire du Canada, 2001, page 321. Ressources Naturelles Canada

9. Réserves – diverses Mine LaRonde

10. Exploitation

11. http://www.agnico-eagle.com/French/Notre-Entreprise/Mines-en-exploitation/LaRondeMine/Geologie-et-mineralisation/default.aspxhttp://www.agnico-eagle.com/French/Notre-Entreprise/Mines-en-exploitation/LaRondeMine/Geologie-et-mineralisation/default.aspx

12. Mine souterraine Profondeur peut atteindre 2 kilomètres dans la région de Val d’or Vidéo d’exploitation souterraine

13. Mine à ciel ouvert Mine d’uranium à ciel ouvert Saskatchewan à 12%

14. Schéma d’exploitation

15. Minerais sous diverses formes Or Uranium uraninite Sulfure de zinc et de cuivre Avec l’or il y a quasi toujours As. Les sulfures contiennent souvent du Fe (pyrite). Et dans la pyrite, on trouve souvent de l’or.

16. Types de minerais • Sulfures de Cu, de Zn, de Pb, de Ni ou de Hg… • Minéraux accessoires : sulfures de fer et Fe-As (arsénopyrite), sulfures de Cd, et polymétalliques; • Al et Fe sont très souvent sous forme hydroxydes (latérite – bauxite); • Uranium sous forme d’oxydes, de carbonatites, ou de sulfates comme le V, Ba, Co, As, Cr, Ni; • Or natif avec inclusion d’argent ou de platine, tungstène (quartzite, latérite, sulfures mixtes); • Terres rares Monazite : (Ce,La,Nd,Th)PO4 ,argiles.

17. Teneur d’or • Goldex : 2,2g/T • LaRonde: 4,3g/T • LAPA : 8,3g/T Chevalière pour homme en or 18 carats ou 7,40 g d’or. Quelle quantité de roche faut-il excaver, broyer et traiter pour fabriquer cette chevalière? Si on extrait l’or de la mine LAPA , on broie et déplace 890 kg de roche aurifère; Si le métal provient de la mine Goldex, il faudra déplace 3,36T de roche. http://www.agnico-eagle.com/French/Notre-Entreprise/Reserves-et-Ressources/default.aspx

18. Teneur – base de la richesse d’un gisement • Une certaine quantité de métal extractible détermine la rentabilité d’une mine; • En Saskatchewan, les mines d’uranium contiennent de 10 à 20g/t de U; • L’exploitation dépend d’une méthode efficace et la moins chère possible permet d’extraire tout le métal présent; • Causes : grains trop fins, trop grande mixité des métaux, grains (or) inclus dans un grains de Quartz trop petit pour être broyé.

19. Déterminer une teneur Pourcentage contenu dans une carotte de forage • Selon les types de roches interceptée.

20. Séparation minéraux et gangue • Par gravité: concentration du minerai de fer et l'or, mais aussi pour le tungstène, le tantale et le niobium – concentration aussi de minéraux conne les sulfures. • Par séparation magnétique : minerai de fer des résidus minéraux, extraire la magnétite (oxyde de fer) et la pyrrhotite (sulfure de fer) de minerais de métaux communs avant la flottation et récupérer la magnétite dans les concentrés de cuivre. • Flottation : minerais de métaux communs bien qu'il soit aussi utilisé dans les opérations de procédés pour l'uranium et l'or – introduction de fines bulles qui soulèvent jusqu’à la surface les minéraux identifiés - séparation entre hydrophile et hydrophobes.

21. Équipements – taille http://concasseurinfo.fr/page/2

22. Équipements

23. Procédé extraction Or

24. Récupération du métal • Cyanuration : or – formation d’un complexe AuCN – récupération par charbon activé ou poussière de Zn; • Lixiviation à l’acide sulfurique: uranium et de cuivre – récupération par échange ionique ou par solvant; • Grillage des sulfures (oxydation exothermique) qui permet la préparation de l’acide sulfurique et la récupération du Zn et du Pb (exemple batteries récupérées)

25. Extraction de l’or du concentré • Broyage du minerais concassé durant 50h/ 80 t de minerais; • Ajout de solution de cyanure de K à la pâte + chaux (CaOH2) • But: éviter la formation d’acide cyanhydrique qui est mortelle – maintenir pH >9,5; • S’il reste de l’or, on arrose le résidu avec une plus grande quantité de solution ou encore en trempe la pâte dans des bassins; • Au contact de la poudre de zinc ou de charbon activé la solution cyanuré est adsorbée, l'or est récupéré par précipitation de la liqueur. Ce liquide en ensuite mis en électrolyse pour récupérer l'or. • Certains produits de substitution sont maintenant disponibles:

26. Cyanure et métaux Complexes stables avec Fe Complexes instables et Modérément stables des métaux suivants: Ag, Cd, Cu, Hg, Ni et Zn - métaux libérés à pH de 4,7 Cyanurestotaux WAD Cyanures (weak) instables CN- HCN Cyanure libre Plusieurs métaux sont complexés par CN. L’or et platine ainsi que le fer sont les plus stables. La formation d’acide cyanhydrique HCN (acide prussique) – odeur d’amandes http://www.infomine.com/publications/docs/Botz1999.pdf

27. Équilibre anions CN et molécule HCN - pH L’acide cyanhydrique se fixe sur le Fe du sang….à la place de l’oxygène. mortel sécuritaire

29. Stockage de résidus • Haldes de stériles – terrils • Résidus secs avec peu ou pas de minerai donc inexploitable • Étangs de sédimentation ou d’oxydation • Eaux de traitement miniers – extraction • Boues ou pulpes - suite au traitement d’extraction • Oxydation dans le cas de CN donnant azote et oxyde de carbone • Effluents • Eaux usées parfois chargée de CN ou de métaux lourds résiduels qui doivent impérativement être traitées avant le rejet – (loi sur les pêches – fédérale)

30. Problème principal DMA- sulfures • DMA = drainage minier acide • Les sulfures produisent de l’acide sulfurique; • Source principal : les pyrites (sulfure de fer); • Sources secondaires: les sulfures de minerai trop fins pour l’extraction (<250µm); • La finesse des grains = haute surface spécifique: • Ex. : balles de pingpong dans un seau Vs balles de ballon panier = résultat: le panier est plein mais le contour des objets est beaucoup plus élevé pour les balles de pingpong; • Eau de pluie pénètre les haldes et draine la solution acide sous les tas d’où le besoin de géotextile.

31. Actions à prendre - solides • Envoyer autant de résidus dans les anciens puits de mines; • Procéder à une 2e extraction de résidus fins qui contiennent encore des métaux (or) • Nécessite un procédé différent à cause de la finesse des grains • Stockage dans des sites à fond de toile géotextile imperméable et très résistante - • Recouvrir de sols - de calcaire – de boues de désencrage pour créer une couche meuble permettant l’ensemencement de graminées qui stabilisent • Éviter les éboulements, le contact avec les eaux des environs

32. Problèmes liés aux produits fins • Poussières dans l’air de moins de 10µm sont réglementées - Danger pulmonaire • Tout le travail se fait donc dans l’eau pour abattre la poussière • Problèmes : les fines s’écoulent dans les ruisseaux, les lacs et rivières • Problème chimique • Problème de luminosité • D’où la réglementation environnementale des poussières fines.

33. Solutions pour l’air Contaminants • Éléments volatils: As, Hg (CN) • Éléments volatilisés par les traitements thermiques: C, S, N, V, Se, Pb, Zn, Solutions Captage électrostatique des gaz directement à la cheminée par lavage et abattement des boues – fixation habituellement par du sulfate de Ca, de la chaux ou encapsulation dans le ciment.

34. Loi sur les effluents des mines de métaux C.P. 2002-987 6 juin 2002 de la Loi sur les pêches (Canada) Limites permises pour certaines substances nocives et fréquence de prélèvement des effluents miniers – directive 019 Industrie minière (Québec)

35. Traitement des gaz de la poussière et des eaux Exemples sur vidéos de transformation des équipements miniers pour réduire au maximum les contaminations. Préventions plutôt que traitements. http://www.minalliance.ca/fr/industrie-minerale?gclid=CJOsz_Xd1a4CFcsAQAodAUJGdg environnement http://www.minalliance.ca/industrie-minerale/environnement/01/fr http://www.minalliance.ca/industrie-minerale/videos/04/fr

36. Divers métaux exploités

37. Ressources mondiales d’uranium identifiées - 2010

38. Sources d’uranium http://www.world-nuclear.org/info/inf02.html

39. Uranium - Saskatchewan • Depuis 1950 – découverte; • 1953 – extraction minière à ciel ouvert; • Brannerite : (U 4+,REE,Th,Ca)(Ti,Fe 3+,Nb) 2 (O,OH) ; • Pechblende : UO2; • Teneur 18% (Cigar Lake) 20% de UO2 à McArthur River; • On congèle le minerai et on l’abat à partir de tunnels au-dessus et en-dessous; • Grande sécurité obligatoire en conséquence de la radioactivité mais aussi de grande teneur minérale des mines; • Toxicité de l’uranium particulaire égale au Pb: Uranium 2,0 mg/L ou 1kBec/kg - (limites à 70mg/kg de poids corporel ou 16.3mg/g de rein); • Exploitation actuelle par : Areva , Cameco.

40. Uranium –usages civil et militaire • U est un élément radioactif naturel qui dispose de deux isotopes utilisés: le U-238 et le U-235; • Seul l'isotope 235, est intéressant pour les centrales thermiques et pour la fabrication d'une bombe; • U235 est fissile mais naturellement est en proportion trop faible (0,7%) pour des fins militaires – d’où enrichissement par centrifugeuse (Iran); • Le taux requis pour les nouvelles centrales thermiques est de 4 à 5% d’isotope 235; • Pour le militaire il est de plus de 90% pour une utilisation militaire, mais à 20% il est déjà de qualité militaire.

41. Le recyclage annuel de U2O8 provenant des armements équivaut à 10 600tonnes = 13% des besoins requis pour les centrales thermiques.

42. Courbe des prix de U2O8

43. Le plomb – mal aimé • Tout matériel de protection contre la radiation: • Tablier de radiologistes dans les hôpitaux; • Blouson du patient chez le dentistes; • Blindage des zone de manipulation de radium- potassium radioactifs - produits pour soins contre les tumeurs cancéreuses; • Provient de zones de sulfures.

44. Fer et ilménite – Côte-Nord Mont-Wright Étapes: sautage, concassage et concentreur par gravité. • Port-Cartier : usine de boulettage, • Enrichissement • Broyage • Filtration • Ajout d’additifs et mélange • Agglomération • Tamisage • Cuisson Acier – Acelor-Mittal Ilménite – QIT –Fer et titane du Québec

45. Exploitation de fer Rio-Tinto

46. Procédé IOC 1. Forage 2. Dynamitage 3. Excavation 4. Chargement du train automatique 5. Concassage 6. Broyeurs humides 7. Cyclones primaires 8. Spirales principales 9. Séparateurs Sala 10. Séparateurs magnétiques 11. Tamis 12. Spirales secondaires 13. Épaississeur de 60’ 14. Réservoir de filtrage 15. Silo – Concentré (spirales) 16. Silo – Flux 17. Silo – Coke 18. Broyeurs 19. Broyeurs 20. Broyeurs 21. Réservoir de coke 22. Réservoir de flottation 23. Réservoir de flux 24. Épaississeurs de 150’ 25. Réservoir de filtrage 26. Filtres no 1 à 26 27. Tambours de bouletage no 1 à 26 28. Fours no 1 à 6 29. Tamis 30. Empilement des boulettes 31. Fines 32. Trémie 33. Déversement des wagons 34. Entassage / Stockage 35. Récupération par pelle à godets 36. Acheminement par convoyeurs 37. Chargement des navires 1 2 3 4 5 6 7 9 19 20 18 23 22 14 8 11 26 28 10 27 12 30 31 29 13 32 15 16 17 21 25 24 33 37 36 34 35

47. Titane – TiO2

48. Nickel Répartition des débouchés par secteur d'utilisation en 2003 Source : Secrétariat de la CNUCED d'après les données statistiques du Groupe d'étude international sur le nickel Procédés d’extraction des sulfures de nickel Technologie Pall (Australie) : 360kg d'acide sulfurique chauffé à 250°C sous 4,5 atm sont nécessaires par tonne de minerai broyé. Les métaux sont ensuite récupérés par précipitation ou raffinage. Procédé Mond : procédé d'extraction du nickel par calcination volatilisante (action du monoxyde de carbone produisant du nickel tétra carbonyle Ni(CO)4). ce gaz est de composition Ni(CO)4 c'est-à-dire le tétra carbonyle de nickel qui se décompose à haute température en nickel et en monoxyde de carbone.

49. Production canadienne • concentrateur, • une centrale d’électricité, • un complexe administratif et résidentiel, • une source d’approvisionnement en eau douce et une usine de traitement des eaux usées domestiques. • parc de stockage de pétrole au port de Baie Déception et des réservoirs de stockage de diésel à Katinniq. • Géologie Mine Raglan au 62e parallèle Trois mines souterraines qui, à elles seules, fournissent 100 % de la production totale de minerai : Mine 2, Mine 3 et Katinniq. Dans une perspective de croissance interne, Mine Raglan a amorcé les travaux visant la mise en production de la nouvelle mine Kikialik, qui signifie « là où il y a du nickel ». La mine Kikialik devrait amorcer sa production commerciale au cours de l'année 2011. Un autre projet minier d'envergure est sur la table à dessin de la compagnie : Qakimajurq, qui signifie « riche », qui pourrait entreprendre sa production au cours de l'année 2013.

50. Terres rares et commerce mondial 2009 – La Chine vend 90% des TRRE en industries L’utilisation des terres rares dans l’industrie de l’automobile pourrait éventuellement avoir un effet encore plus important sur la demande que l’évolution du marché de l’électronique. Par exemple, la fabrication du véhicule Prius, du constructeur automobile Toyota, nécessite de 10 à 15 kg de lanthane pour la batterie, de 1 à 2 kg de néodymium pour le moteur électrique et de petites quantités de dysprosium et de terbium pour diverses composantes. Le fabricant de véhicules Toyota voudrait doubler l’autonomie et les économies de carburants du véhicule hybride Prius. Ceci devrait se traduire par des augmentations importantes de l’utilisation de terres rares par véhicule. Le manufacturier prévoit des ventes qui pourraient atteindre trois millions de Prius par années d’ici à 2014. Mentionnons également qu’environ 0,6 à 0,9 t d’aimants aux néodymium (30 % ETR) par mégawatt sont utilisées dans les éoliennes de nouvelle génération.