Ce rapport final présente les résultats d'une étude réalisée en vue de développer des
méthodologies de laboratoire et informatiques qui permettront d' évaluer l' efficacité de
recouvrements géologiques pour résidus sulfureux. Cette étude a été réalisée dans le cadre d'un
contrat octroyé au Centre de technologie Noranda (CTN) par Approvisionnement et services
Canada (MAS) en janvier 1989. Le projet a été financé par Environnement Canada, le Centre
canadien de la technologie des minéraux et de l'énergie (CANMET), le MAS et Noranda Inc.
Le CTN a donné les aspects fondamentaux de l'étude en sous-traitance à l' université de
Waterloo. Le CTN s' est penché directement sur les aspects pratiques du projet et a par la suite
adopté certaines des méthodes développées à Waterloo pour l'étude de sols naturels provenant
de deux mines actives au Canada.

Il a été démontré que la pénétration d'oxygène dans les recouvrements se fait principalement par
diffusion moléculaire résultant de gradients de concentration établis entre l'atmosphère et les
vides dans le sol. Le taux de diffusion est contrôlé par le coefficient de diffusion qui dépend, à
son tour, de la granulométrie, de l'humidité, de la porosité et d'autres propriétés physiques
comme la tortuosité, ou longueur du trajet de l'écoulement. Dans l'un des deux sols à l'étude, les
coefficients de diffusion d'oxygène diminuaient à mesure que la teneur en eau ou le niveau de
saturation en eau augmentait. Cette tendance était compatible avec les prédictions théoriques et
avec les observations d'études précédentes. Lors des essais de laboratoire rapportés dans ce
document, on a constaté que l'absorption d'oxygène dans les sols naturels mis en place ayant
une forte teneur en humidité pouvait être importante à cause de l'activité accrue des
microorganismes contenus dans les sols humides. Il a été recommandé de tenir compte de ce
facteur dans toute étude de recouvrements géologiques.

Le CTN a conçu et construit trois colonnes de laboratoire, et adapté des instruments appropriés
pour assurer des méthodes fiables d'évaluation de recouvrements géologiques. L'équipement
mis au point pour ce projet comprend: a) une colonne pour déterminer le coefficient de
diffusion de l'oxygène; b) une colonne pour évaluer le comportement hydraulique (rétention de
l'humidité et caractéristiques d'écoulement) des matériaux de recouvrement; c) une colonne
d'essai pour évaluer les faibles taux de pénétration d'oxygène prévus dans les recouvrements
géologiques saturés.

Des profiis de potentiel hydraulique expérimentaux et théoriques observés dans un système à
deux couches (till sur sable) ont indiqué que la couche de sable se drainait jusqu'à une saturation
résiduelle , sans qu'il y ait de drainage mesurable - donc sans qu'il y ait de perte d'humidité -
dans la couche de till. Les résultats observés dans la colonne d'essai, qui se sont prolongés sur
100 jours au moins, ont révélé des caractéristiques d'humidité semblables. Ces résultats
suggèrent qu'en l'absence de facteurs externes tels que la pénétration de racines et la fissuration
due au gel, on peut s'attendre à un rendement semblable sur le terrain. Sur la plupart des sites
miniers canadiens, une période de 100 jours devrait fort probablement être la durée maximale
sans recharge hydraulique du recouvrement par infiltration.

Selon une estimation de la concentration d'oxygène au bas de la colonne d'essai, l'accumulation
annuelle d'oxygène ne devrait pas dépasser 600 ppm. En termes de flux, ceci représente 6,5 x
10-3 moles/m2/an d'oxygène, et un flux maximum de 0,338 g/m2/an d'acide sulfurique (H2S04).
En comparaison, selon des essais Iysimétriques (non reliés à ce projet) effectués en laboratoire
au CTN, le flux d'acide maximum estimé dans les résidus non recouverts serait typiquement de
l'ordre de 1 200 g/m2/an de H2SO4.

Des concepts pratiques ont été proposés pour la conception de recouvrements à haut rendement.
Les propriétés critiques des matériaux requis pour la conception de ces recouvrements et la
prédiction de leur rendement comprennent le coefficient de diffusion, les courbes
caractéristiques de drainage, et les teneurs en eau critiques à long terme en conditions sèches.
Par les résultats d'essais de laboratoire limités, il a été conclu que les cycles de gel et de dégel
peuvent avoir une influence importante sur le rendement des recouvrements.