Des essais de lixiviation en colonne à basse température, soit à 2 °C et à 10 °C ont
été effectués sur les résidus des zones B et Shear (S) de Cullaton Lake afin de
déterminer les caractéristiques d’oxydation et de lixiviation dans des conditions de
basse température ambiante. Les essais comportaient d’abord une étude en
laboratoire où l’on a étudié ces caractéristiques à la température de la pièce (25 °C)
(phase 1); au cours de ces essais, on a constaté que les résidus des zones B et S
produisaient un drainage minier acide dans des conditions de simulation en
laboratoire (Davé, 1992).

Les études de lixiviation à basse température visaient à reproduire des conditions
semblables à celles qui auraient cours dans les résidus sur le site de Cullaton Lake
après la mise en oeuvre du projet de fermeture qui vise à recouvrir les résidus
d’une couche de roches stériles et de

morts-terrains d’environ 1,5 m afin de créer des conditions de gel et de pergélisol à
l’intérieur des résidus. On prévoyait que pendant la période de dégel, une certaine
quantité de résidus pourrait dégeler à des températures oscillant entre 0 °C et 10
°C.

Les essais ont été effectués dans des colonnes de plexiglas de 12,5 cm de diamètre
et de 80 cm de hauteur. Les colonnes doubles ont été remplies de résidus provenant
de chaque zone, dans lesquels on a introduit par inoculation une solution
renfermant la culture bactérienne du Thiobacillus ferrooxidans et placées dans une
chambre froide réfrigérée expérimentale. Les résidus ont été exposés aux
intempéries dans des conditions non saturées aux températures prévues de 2 °C et
de 10 °C et on a lessivé par rinçage à l’aide d’une eau naturelle de lac bien aérée
refroidie à la même température que celle précisée pour l’expérience.

La lixiviation consistait à ajouter un (1) litre d’eau naturelle de lac une fois chaque
semaine ou toutes les deux semaines à chacune des colonnes expérimentales
exposées au milieu. On laissait les colonnes se drainer librement pendant la période
intermédiaire. L’effluent a été recueilli et analysé afin d’en déterminer le pH, le
potentiel d’oxydo-réduction, la conductivité électrique, l’acidité totale, l’alcalinité
totale et les concentrations d’ions SO42- , fer total, Ca, Mg, Al, Mn, Sb, As, Cu, Ni,
Zn, Pb, Hg, Si et CN dissous. Les résidus ont été altérés et lixiviés à 2 °C pendant
deux ans, puis à 10 °C pendant une autre année. Pour débuter l’expérience de
lixiviation à 10 °C, on a réchauffé la chambre expérimentale et les résidus à la
température souhaitée, on a homogénéisé les résidus et on a rechargé les colonnes.
Voici les résultats de la lixiviation en colonnes :

L’oxydation et la production d’acide ont été observées
dans les résidus des zones B et S à basse température (2
°C) et à une température intermédiaire (10 °C). Le taux
de production d’acide était faible et la présence du
drainage acide a été ralenti à ces températures,
comparativement aux conditions à 25 °C qui prévalaient
pendant l’étude précédente réalisée par Davé (1992).

La teneur en sulfures dans les résidus de la zone B était
relativement élevée (2,31 % sous forme de S) et
l’alcalinité totale disponible était élevée (45,36 kg de
CaCO3 /tonne de résidus); le potentiel net de
neutralisation (PNN) était négatif et élevé, soit - 26,84 kg
de CaCO3 /tonne de résidus. Le taux de production
d’acidité dans les résidus à 2 °C était faible, puisque le
degré de neutralisation avait atteint un degré raisonnable
et qu’on avait évité la formation du drainage acide
pendant la majeure partie de la période de lixiviation à
cette température.

Le drainage acide a été observé presque à la fin de la
période de lixiviation à 2 °C mais l’incidence globale
exprimée en acidité totale et la charge en métaux dans
l’effluent était faible.

Vers la fin de la période de lixiviation de deux ans à 2
°C, l’effluent était caractérisé par un pH d’environ 6,6,
une acidité d’environ 300 mg de CaCO3/l et les
concentrations suivantes : SO42- , environ 2,000 mg/l; Fe,
environ 150 mg/l; Ca, environ 500 mg/l; Mg, environ 100
mg/l; Al, environ 0,15 mg/l et Mn, environ 20 mg/l. Des
quantités traces d’As d’environ 0,1 mg/l, de Ni à environ
0,1 mg/l et de Pb à environ 0,5 mg/l ont été également
observés. Les niveaux de Cu, de Sb, de Hg et de Zn
étaient en deçà des limites de détection.

Un total cumulatif de 21 % de la teneur totale en soufre
contenue dans les résidus de la zone B a été mobilisé et
libéré sous forme de sulfate total dans l’effluent au cours
des deux années de lixiviation à 2 °C. Environ 10 % de
ce sulfate total était présent sous une forme soluble qui
s’est lixiviée rapidement, en l’espace de deux mois, au
début de l’expérience. Le reste du soufre total (soit
environ 11 %) a été éliminé par la production d’acide et
par la neutralisation à 2 °C.

L’importance du drainage acide a augmenté à l’origine
pour les résidus de la zone B pendant la lixiviation à 10
°C. Des pointes ont été enregistrées pour la concentration
d’acidité, de fer et de certains métaux après environ deux
mois de lixiviation. L’effluent était caractérisé par un pH
d’environ 5,0, une acidité modérée d’environ 850 mg de
CaCO3 /l et des concentrations de SO4
2- d’environ 3,500 mg/l, de Fe d’environ 450 mg/l, de Ca d’environ 500
mg/l, de Mg d’environ 100 mg/l, d’Al d’environ 0,2 mg/l
et de Mn d’environ 22 mg/l. De faibles concentrations
d’As d’environ 0,2 mg/l, de Ni d’environ 0,15 mg/l, de
Pb d’environ 0,5 mg/l et de Sb d’environ 0,05 mg/l ont
également été observés; cependant, les niveaux de Cu, de
Hg et de Zn étaient en deçà des niveaux détectables.
Après les pointes, l’importance du drainage acide a
diminué graduellement avec le temps pour atteindre un
bas niveau au cours des six derniers mois de la
lixiviation.

Un total cumulatif de 5,3 % du soufre total contenu dans
les résidus de la zone B a été par la suite mobilisé et
libéré pendant une année de lixiviation à 10 °C.
Contrairement au phénomène observé à la température de
la pièce (25 °C), la lixiviation des résidus de la zone B
(Davé, 1992), les résultats ci-haut indiquent une
oxydation très lente à 2 °C et une légère à une oxydation
modérée pendant la lixiviation à 10 °C. L’incidence
globale du drainage acide des résidus de la zone B était
faible, à court terme, à des températures plus froides en
raison de la neutralisation complète de l’acide. Les
résidus ont retenu des quantités appréciables d’humidité
(entre 85 et 100 % de saturation par volume poreux)
pendant la lixiviation en laboratoire, ce qui a limité par la
suite l’oxydation et l’acidification, contrôlant ainsi le
drainage acide et réduisant ses effets.

La teneur en soufre des résidus de la zone S était
relativement faible (0,4 % de S), l’alcalinité totale
disponible était faible (2,0 kg de CaCO3 /tonne de
résidus) et le potentiel net de neutralisation était négatif
et modéré, soit de - 10,5 kg de CaCO3 /tonne de résidus.
Le taux de production d’acide dans ces résidus était
faible également à 2 °C, mais comme l’alcalinité
disponible était faible, la neutralisation de l’acide a été
insuffisante et on a observé un drainage acide qui est
survenu tôt pendant la période de lixiviation à 2 °C.

Au milieu de la période de lixiviation de deux ans à 2 °C,
le drainage acide a connu un maximum, où l’effluent
était caractérisé par un pH d’environ 3,0, par une acidité
modérée d’environ 600 mg de CaCO3 /l et par les
concentrations d’ions dissous suivantes : SO4
2-, environ 700 mg/l; Fe, environ 175 mg/l; Al, environ 25 mg/l; Mn,
environ 30 mg/l; As, environ 0,4 mg/l; Cu, environ 1,2
mg/l; Ni, environ 1,0 mg/l; Zn, environ 0,4 mg/l; Pb,
environ 2,0 mg/l et Si, environ 50 mg/l. Les
concentrations de Ca et de Mg dans les effluents étaient
faibles, soit 30 mg/l et 10 mg/l respectivement. Une
certaine quantité de Sb était présente à des niveaux
traces, soit environ 0,03 mg/l et les niveaux de Hg étaient
en deçà du seuil de détection.

Un total cumulatif de 42 % du soufre total contenu dans
les résidus de la zone S a été mobilisé et libéré au cours
des deux années de lixiviation à 2 °C. Les résidus
renfermaient environ 25 % du soufre total sous forme
soluble qui s’est rapidement éliminé au cours des deux
premiers mois de lixiviation à 2 °C. Ceci a entraîné une
mobilisation et une élimination additionnelles de sulfate
dont la quantité était équivalente à 17 % du soufre total
contenu dans les résidus.

Avec l’augmentation de la température de lixiviation, qui
a été portée à 10 °C, le drainage acide s’est poursuivi et a
augmenté dans les résidus de la zone S. Comme pour la
zone B, on a observé initialement des maxima pour ce
qui est de l’acidité et de la concentration de fer, ainsi que
pour la charge en métaux pendant la lixiviation à 10 °C.
L’effluent était caractérisé par un pH d’environ 3,0, par
une acidité modérée d’environ 650 mg de CaCO3 /l et par
les concentrations d’ions dissous suivantes : SO42-,
environ 1 500 mg/l; Fe, environ 225 mg/l; Ca, environ
500 mg/l; Mg, environ 100 mg/l; Al, environ 25 mg/l;
Mn, environ 30 mg/l; As, environ 0,2 mg/l; Cu, environ
1,2 mg/l; Ni, environ 1,5 mg/l; Zn, environ 1,0 mg/l; Pb,
environ 2,0 mg/l et Si, 50 mg/l. Comme dans le cas de la
lixiviation à 2 °C, les concentrations dans l’effluent
accusaient un niveau trace pour ce qui est du Sb, soit
environ 0,06 mg/l et les concentrations de Hg étaient en
deçà du seuil de détection. Après avoir atteint un niveau
maximal, le drainage acide a diminué lentement en
fonction du temps au cours des six derniers mois de
lixiviation.

Un total cumulatif de 13 % de soufre total contenu dans
les résidus de la zone S a été par la suite mobilisé et
libéré pendant une année de lixiviation à 10 °C.

Les résidus de la zone S était également caractérisée par
un haut niveau de rétention d’humidité et un faible
drainage qui a limité l’oxydation, l’acidification et
l’incidence globale de la couche supérieure bien drainée.

Contrairement à ce qui a été observé dans la zone B, on
n’a constaté aucune réduction importante du drainage
acide émanant de la zone S pendant la lixiviation à des
températures moins élevées que la température de la
pièce (25 °C) dans l’étude précédente, ce qui dénote une
faible alcalinité totale disponible et une neutralisation
inadéquate dans les résidus de la zone S.

On recommande que les données soient davantage
examinées et analysées afin d’obtenir des taux de
production d’acide et des taux de charge en métaux pour
les trois températures étudiées (25 °C, 10 °C et 2 °C).
Des études microbiologiques quantitatives devraient
également être entreprises pour distinguer (et mesurer)
l’oxydation chimique et biotique à basse température.

Il faudrait également procéder à des études pertinentes
sur les résidus du site de Cullaton Lake afin d’évaluer les
conditions physiques, chimiques, minéralogiques et
biologiques.