MEND/NEDEM

Ce rapport présente un examen critique de la littérature dans le domaine, afin d’établir la validité, les atouts et les faiblesses des études réalisées sur les haldes de stériles qui génèrent un drainage acide. Divers sujets étaient couverts, notamment :

• la construction des haldes de stériles;
• la migration des solides, de l’eau et des gaz à l’intérieur et autour des haldes de stériles;
• les réactions internes dans ces haldes;
• les technologies de contrôle;
• le déclassement des haldes de stériles.

L’étude montre que la circulation des eaux souterraines sous les haldes de stériles et à l’intérieur de celles ci constitue le mécanisme principal de migration des contaminants. Étant donné que la production de l’acide est un phénomène très complexe, il y a lieu de procéder à des études hydrogéologiques détaillées pour comprendre et prévoir la migration du drainage acide.

La Database for Acid Rock Drainage (DBARD) pour Paradox a été élaborée comme un référentiel pour les données d’essais de prévision du drainage acide. Ce guide de l’utilisateur décrit la conception, l’organisation et l’utilisation de la version de DBARD conçue pour fonctionner avec Paradox 5.0 (pour Windows). Dans cette version, les fonctionnalités de création de rapports ont été améliorées afin de permettre la production d’un grand nombre de formats de rapports avec de nombreuses combinaisons de données.

II est relativement difficile d'énumérer les microorganismes ferro­ oxydants en utilisant les techniques bactériologiques conventionnelles. Nous avons mis au point une méthodologie basée sur une modification de la technique normale de la détermination du nombre le plus probable (NPP). Toutes les souches de Thiobacillus ferrooxidans employées lors des essais ont démontré des comportements physiologiques comparables.

Le drainage acide de la halde sud de stériles de la Mine Doyon (Québec) a été relevé pour la première fois en 1985, et les niveaux de contaminants ont continué d'augmenter jusqu’en 1988. Bien que la halde sud n'ait par une teneur en sulfure élevée (3 à 5 %), on estime que 50 % de la halde de stériles est composée de schistes sériciteux hautement réactifs. Un programme de suivi exhaustif a été lancé à l'été de 1990. Il comprenait une analyse du lixiviat provenant de la halde et de ses environs. Ce rapport fournit une compilation de toutes les données chimiques et minéralogiques au sujet de la halde de stériles sud à la Mine Doyon qui ont été recueillis et analysés entre 1990 et 1995.

Ce rapport présente une analyse des données thermiques recueillies sur une base hebdomadaire pendant deux ans à la halde de stériles sud de la Mine Doyon (Québec). Comme l’oxydation de la pyrite génère de la chaleur, le programme comprenait six puits forés dans les stériles qui ont été équipés de chaînes de thermistances atteignant le sol sous-jacent et le substratum rocheux. Les températures mesurées ont atteint jusqu'à 65 °C à mi-parcours de l’épaisseur de 30 mètres de la halde de stériles. Comme la convection de l'air semble être le principal mécanisme responsable de la cadence de production du drainage acide élevé dans ces stériles, un modèle conceptuel de convection à air dans la halde est proposé sur la base des données disponibles.

Ce rapport présente des données hydrologiques provenant de divers programmes de caractérisation à la Mine Doyon (Québec). Une analyse préliminaire des processus hydrologiques à la halde de stériles sud est également fournie. Des méthodologies classiques et innovantes pour le suivi des processus hydrologiques à la Mine Doyon sont présentées, avec un bilan hydrique global de la halde de stériles sud.

Ce rapport présente les résultats d'une étude de deux ans portant sur l'impact des bactéries ferro-oxydantes acidophiles dans la halde de stériles sud à la Mine Doyon (Québec). Un piège à bactéries novateur a été développé et utilisé dans cette étude. Les pièges, qui comportaient des particules de pyrite, de sphalérite, de chalcopyrite ou de soufre, ont été utilisés pour attirer et recueillir des micro-organismes dans les puits d'échantillonnage.

Il a été démontré que l'oxydation du fer est particulièrement importante dans les sections de la halde où la température est optimale pour la croissance bactérienne, où le pH se situe entre 2 et 3,5 et où la porosité permet l'aération. Les résultats montrent également que les températures assez élevées à l'intérieur de la halde ne préviennent pas la colonisation et l'activité bactérienne. Notamment, T. ferrooxidans, avec quelques autres souches non identifiées, est capable d'oxyder le soufre et les sulfures en acide sulfurique dans un environnement anoxique sous 30 m de roche.

Ce rapport présente un résumé du suivi et de la modélisation du drainage minier acide de la halde de stériles sud de la Mine Doyon (Québec), qui ont été menées entre septembre 1991 et décembre 1993. Le but principal de cette étude était de mesurer les propriétés physiques et chimiques d’une halde réelle et de relever les processus clés qui contribuent à la génération de drainage acide - à savoir : l'hydrologie, la géochimie, la microbiologie et les processus physiques mettant en jeu l'oxygène, la masse et le transfert de chaleur. De nouvelles informations sur la modélisation numérique de la production de drainage acide dans des haldes de stériles sont fournies dans ce rapport.

La halde de stériles sud à la Mine Doyon (Québec) génère du drainage acide depuis 1985 (deux ans après la mise en place de la halde). Entre 1991 et 1994, la halde sud a fait l'objet d’études et de recherches approfondies. L'un des objectifs les plus importants de ces études était de mesurer les propriétés physiques et chimiques d'une halde de stériles réelle et d'identifier les processus clés qui contribuent à la génération du drainage acide.

Ce rapport présente les commentaires découlant de l’examen par des pairs des études sur la Mine Doyon menées entre 1991 et 1994. L'examen par les pairs a évalué cinq composantes techniques distinctes :
i. hydrologie;
ii. géotechnique et hydrogéologie;
iii. géochimie et minéralogie;
iv. microbiologie;
v. modélisation prédictive.

La conclusion générale de l'examen par les pairs est que la recherche sur la Mine Doyon a fourni une nouvelle compréhension de certaines questions techniques spécifiques et représente une étude de cas approfondie et exceptionnellement bien documentée. L'examen par les pairs a également relevé dans les rapports un certain nombre d'incohérences et d'erreurs techniques occasionnelles qui doivent être corrigées. Enfin, l'examen a révélé que la conductance électrique peut être contrôlée en permanence et utilisée pour détecter des changements touchant la qualité de l'eau.

Ce guide de l'utilisateur est pour le programme MINEWALL 2.0, un logiciel conçu pour aider les utilisateurs à prévoir la chimie de l'eau pendant l’exploitation et à la fermeture de mines à ciel ouvert et de chantiers souterrains simulés. L'objectif fondamental de MINEWALL 2.0 est de fournir un outil souple pour la prévision des conditions géochimiques dans une mine. Le guide de l'utilisateur fournit des instructions d'installation et des instructions détaillées sur l'utilisation de MINEWALL 2.0.

MINEWALL 2.0 est un programme informatique destiné à prévoir la chimie de l'eau dans les mines et à aider à formuler des prédictions pour des scénarios complexes. Ce rapport présente les résultats d'une revue de la littérature sur la théorie, des travaux relatifs aux essais et des études de cas pertinentes qui ont été prises en compte dans la conception de MINEWALL 2.0. Ces informations sont combinées dans des modèles conceptuels généralisés qui définissent et résument chaque facteur important dans la simulation des mines à ciel ouvert et des mines souterraines.

Ce rapport présente les résultats de la chimie de l'eau à trois mines de Colombie-Britannique simulées en utilisant le logiciel MINEWALL 2.0. Les données d'entrée consistent principalement en des données provenant de sociétés minières et en d'autres valeurs d'entrée qui ont été estimées ou obtenues en ajustant des données du suivi à des simulations de conditions réelles. Ce rapport illustre l'importance des diverses données d'entrée et les points forts et les faiblesses du logiciel MINEWALL 2.0. Le principal obstacle à l’utilisation de ce programme est lié à l'échantillonnage requis afin d'obtenir des données représentatives.

Ce rapport présente les résultats d’un programme d’essais en laboratoire réalisés sur des échantillons de résidus et de stériles provenant de mines canadiennes. Les objectifs du programme étaient les suivants :
• évaluer et comparer les méthodes de prévision de l’occurrence de drainage acide dans les rejets miniers;
• évaluer la fiabilité des méthodes de prévision pour calculer le comportement sur le terrain, sur les sites miniers;
• recommander des méthodes de prévision plus appropriées pour leur utilisation en laboratoire et sur le terrain.

Il ressort de l’étude qu’il est peu probable que l’on puisse faire avec un seul essai des prévisions fiables du drainage acide. Il est recommandé d’effectuer des essais statiques pour faire une première sélection des échantillons, puis de réaliser une certaine forme d’essai d’altération cinétique pour confirmer les premières prévisions et produire des données de qualité et cinétiques sur le drainage. Les procédures d’essai statique ont démontré l’importance de déterminer la teneur en soufre et en sulfates. Pour choisir la méthode à utiliser, on tiendra compte de plusieurs facteurs : la simplicité, les délais nécessaires, l’équipement exigé, les coûts en cause, la facilité d’interprétation et la corrélation avec les données obtenues sur le terrain. La méthode de disposition des rejets sur le terrain peut également influer sur le choix de l’essai à effectuer.

Le manuel contient de l’information de base sur la formation et la prévision du drainage acide. Il comprend une description détaillée des composantes requises pour mettre en œuvre et réaliser un programme de prévisions. Il présente une description détaillée des essais de prévisions statiques et cinétiques en laboratoire et sur le terrain, notamment les objectifs, les principes sous jacents aux essais, l’équipement, les exigences relatives aux réactifs, la mise en œuvre des procédures d’essai et le compte rendu des résultats, ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Les procédures d’analyse du bilan acide-base ont fait l’objet d’une étude afin d’en déterminer les lacunes. Ces lacunes concernaient notamment la quantité d’acide provenant du soufre de pyrrhotite par rapport au soufre de pyrite, la surestimation de l’acidité potentielle due au soufre oxydé et la surestimation de la neutralisation par les carbonates de calcium, la sidérite (FeCO3) et les minéraux silicatés. Nous avons fait l’essai de plusieurs méthodes afin d’éliminer ou de réduire ces lacunes.

Ce rapport présente les résultats d’une évaluation des méthodes d’essai statique utilisées pour déterminer le potentiel de neutralisation (PN) des rejets miniers dans le cadre de la prévision du drainage acide. Parmi les méthodes évaluées, mentionnons la méthode Sobek, la méthode Lawrence modifiée, les méthodes basées sur la teneur en carbone inorganique et la méthode Lapakko. Une attention spéciale a été accordée à l’essai d’effervescence Sobek et à l’effet de la composition minéralogique lorsque l’on interprète les résultats du PN. L’étude a démontré que si l’essai d’effervescence était interprété de façon erronée et que l’on ajoutait plus d’acide que ce qui était requis, les valeurs de PN pouvaient être beaucoup plus élevées que si l’on avait utilisé la bonne quantité d’acide. Les auteurs proposent également une méthode supplémentaire pour déterminer le PN, d’après la composition minéralogique calculée et la réactivité minérale.

Ce rapport présente les résultats d’une étude visant à évaluer dans quelle mesure les prévisions sur le drainage acide peuvent indiquer la qualité de l’eau in situ. L’étude comportait des essais poussés sur des échantillons de résidus, au moyen de méthodes normalisées et de méthodes de comptabilisation acide-base modifiées. Les différences constatées dans les résultats sur le potentiel de neutralisation pour les différentes procédures ont été documentées. La méthode pour determiner te potential de neutralisation (PN) décrite dans le document 1.16.1a du programme NEDEM est recommandée en raison de la surestimation du PN que l’on obtient avec la méthode Sobek.

L’étude s’est appuyée sur la base de données sur le drainage rocheux acide (DBARD) et une analyse détaillée du parc à résidus du site McLeese de la société Gibraltar en Colombie-Britannique. L’évaluation de la base de données a démontré que les résultats de méthodes de comptabilisation acide-base (ABA) ne présentent pas de corrélation avec les types de gisements minéraux et donc les sites présentant un caractère géologique ou géographique similaire ne peuvent pas être comparés directement. Cependant, ces résultats reflètent partiellement une limite de la base de données, car il n’est pas possible d’éliminer les résultats dus à des biais d’échantillonnage importants. Néanmoins, l’expérience acquise avec d’autres sites peut aider les travaux pour les nouveaux sites en vue d’y élaborer des programmes de caractérisation des rejets. En se basant sur les résultats de leur étude, les auteurs présentent des recommandations touchant les analyses, la manipulation des données, les critères d’interprétation et le compte rendu des données sur la prévision du drainage acide pour les différentes étapes de caractérisation des rejets, à savoir la caractérisation minéralogique, les essais statiques et les essais cinétiques.

Ce rapport est le rapport final d'une étude de quatre ans sur le parc à résidus WaiteAmulet, au Québec. L'influence de divers facteurs (concentrations d’oxygène gazeux et de dioxyde de carbone, température, bactéries, teneur en sulfure et pH) sur la production d'acide est discutée, ainsi que la géochimie des eaux interstitielles dans les zones saturées et non saturées, l’hydrogéologie des résidus et l'hydrologie de surface. L'étude a vérifié que le phénomène de contrôle le plus important sur le processus d'oxydation de la pyrite est la disponibilité de l'oxygène.

Ce rapport fournit également les résultats de simulations de l'écoulement de l'eau interstitielle au moyen d’un modèle bidimensionnel à éléments finis en état constant et traite de l'évolution des eaux interstitielles acides sur le parc à résidus miniers. Enfin, les auteurs formulent des recommandations pour les futurs parcs à résidus, tels que la promotion de nappes phréatiques élevées par placement sélectif de résidus à fine granulation sur le site. Le matériau à grain grossier, comme le remblai de roches, devrait généralement être évité pour la construction de digues de résidus. L’écoulement horizontal devrait être favorisé par mise en place sélective de couches horizontales de matériaux à fine granulation à travers le parc à résidus.

Ce rapport présente les résultats de tests effectués au projet CinolaGold sur les îles de la Reine-Charlotte en Colombie-Britannique. Ces tests, qui ont évalué l'altération à long terme des stériles, ont été effectués à trois échelles différentes : cellules d'humidité, colonnes de lixiviation et cellules expérimentales sur place. Les tendances observées avec les tests sur le terrain étaient moins apparentes que pour les autres tests en raison d'événements de rinçage annuels liés à la fin de l'été et aux précipitations d’automne. Les taux d’altération étaient comparables après correction en fonction des différences de taille des particules.

L'étude a montré que, bien que l’ajout de calcaire retarde la production complète d'acide et la libération de cuivre et de fer, des charges importantes de zinc peuvent être libérées dans le drainage au pH neutre plusieurs années avant que le drainage acide ne se produise. L'étude a également montré que des essais à petite et à grande échelle donnent des résultats similaires pour les tendances quantitatives à long terme, la cinétique de la réaction d'oxydation des sulfures et le taux moyen de libération des sulfates. Les résultats des tests étaient dissemblables, cependant, en ce qui concerne les taux de libération des métaux. Les auteurs notent que ces conclusions sont applicables au gisement Cinola, où la minéralogie des sulfures est relativement simple.

Ce rapport décrit les résultats d’un projet de recherche visant à réaliser une analyse quantitative des processus géochimiques et physiques élémentaires qui agissent de concert dans l’oxydation de la pyrite et le drainage rocheux acide dans les haldes de stériles. Le principal objectif de ce projet était de déterminer les lois d’échelle simple qui gouvernent le comportement géochimique et thermodynamique de la roche pyriteuse dans les haldes de stériles. Le rapport présente un paramètre d’échelle qui combine l’information sur la porosité de la halde, sa taille, l’aire surfacique réactive efficace, la dépendance par rapport à la température du taux d’oxydation de la pyrite, la diffusion de l’oxygène dans la phase gazeuse, la chaleur dégagée par la réaction d’oxydation de la pyrite, la conductivité thermique des stériles et la température ambiante. Le modèle inclut également une forte diminution de la concentration d’oxygène dissous avec la température. Après modification et étalonnage, l’analyse d’échelle permet de concevoir et de gérer adéquatement les haldes de stériles. Une conclusion importante a été de constater que le modèle de noyau en rétrécissement sous-estime les taux d’oxydation.

Ce manuel présente un aperçu exhaustif et des explications techniques des méthodes, propriétés et processus dans la prévision de la chimie des eaux de drainage. L’objectif est de présenter l’information nécessaire dont ont besoin les experts comme les non experts. Le rapport comporte un organigramme recommandé pour prévoir la chimie des eaux de drainage sur les sites miniers, avec renvois aux chapitres pertinents du manuel.

Ce manuel vise à améliorer les prévisions du drainage acide et de la lixiviation des métaux. Il constitue une boîte d’outils sous forme de procédures pour l’analyse en laboratoire et l’interprétation des données, ainsi qu’un cadre proposé pour les essais relatifs au drainage rocheux acide. Les décisions définitives quant aux analyses et aux essais requis varient en fonction de chaque site. Toutefois, certains essais génériques s’imposent toujours pour fournir l’information nécessaire. Le manuel présente des méthodes détaillées d’analyse qui ne sont pas nécessairement des procédures de laboratoire normalisées. Il contient des directives essentielles touchant les méthodes, la manière dont elles doivent être utilisées, la façon de rendre compte des résultats et les limites de ces méthodes.

Le Programme d'évaluation ReactiveTailingsAssessment Program for Base MetalTailings (RATAP.BMT) a été développé comme outil de modélisation prédictive pour :
• étudier les facteurs et les processus qui contrôlent l'oxydation des minéraux sulfurés;
• simuler la production d'acide dans les résidus miniers;
• estimer le potentiel à long terme de production d'acide dans les résidus miniers;
• évaluer les effets sur la production d'acide des différentes options pour la fermeture des mines.

Ce rapport décrit l'extension de la validation du modèle par le biais :
• de procédures d'assurance de la qualité appliquées au cours de chaque stade de développement du code informatique;
• de la documentation des modifications récentes apportées au code;
• d’un examen critique des principes sous-jacents au programme;
• d’une évaluation comparative des simulations avec une base de données plus complète pour les résidus de zinc et cuivre de la mine Waite-Amulet.

Les auteurs soulignent le fait que bien que RATAP.BMT traite de questions en plus grand nombre et d’une plus grande complexité que d’autres modèles, cet outil exige de plus grandes connaissances de la part de l’utilisateur.

Ce rapport présente les notes d'un atelier sur la modélisation des résidus réactifs qui a eu lieu à Haliburton, en Ontario, les 23 et 24 mai 1990. La discussion a porté sur le Programme ReactiveTailingsAssessment Program for Base MetalTailings (RATAP.BMT) – un programme de modélisation développé par CANMET pour évaluer le flux d'acide provenant de résidus de métaux de base. Les présentations ont porté sur les perspectives d'utilisation de modèles par des ingénieurs-conseils, l'industrie et les organismes de réglementation. Des représentants des États-Unis, de la Suède et de l'Australie ont également présenté leurs réflexions. Le rapport comprend un résumé de chaque présentation et de la période de questions connexe.

La pyrite et la pyrrhotine sont les sulfures les plus abondants dans les rejets miniers du monde entier. Cependant, à la différence de la pyrite, on connaît mal les réactions intervenant dans l’altération et les facteurs qui contrôlent le taux de réaction de la pyrrhotine. Le présent rapport vise à combler cette lacune en présentant les résultats d’une étude sur les facteurs cinétiques qui influencent l’oxydation de la pyrrhotine. Il porte également sur les effets de la structure cristalline, des impuretés de métal, de l’aire surfacique et de la catalyse bactérienne sur le taux d’oxydation. En outre, les auteurs évaluent la dynamique et les effets sur la qualité de l’eau associée à l’oxydation de la pyrrhotine dans des colonnes de résidus. Enfin, les résultats servent à élaborer une approche de modélisation qui concorde avec les mécanismes et les facteurs qui contrôlent les réactions d’oxydation de la pyrrhotine. Une partie de ce travail a été réalisée sur du concentré de pyrrhotine obtenu du concentrateur Clarabelle d’Inco (Sudbury).

Les résultats indiquent que certaines caractéristiques de la pyrrhotine, comme la présence d’impuretés métalliques et la forme cristallographique, affectent peu le taux d’oxydation. L’aire surfacique des particules de pyrrhotine est, de loin, le paramètre le plus important permettant d’évaluer le taux d’oxydation de la pyrrhotine dans les résidus. De faibles incertitudes au sujet de la cinétique de la réaction n’influent pas beaucoup sur les prévisions à long terme de l’oxydation des résidus lorsque l’on tient compte à la fois de la cinétique et du transport de masse de l’oxygène dans la modélisation géochimique.

L’oxydation de la roche stérile pyriteuse et la production ultérieure d’un drainage minier acide sont, dans une large mesure, régies par la disponibilité de l’oxygène et son transport jusqu’aux sites de réaction chimique. Il est essentiel de comprendre l’interaction des mécanismes des échanges gazeux à l’intérieur de la halde de stériles pour pouvoir élaborer des stratégies rentables de gestion permettant de réduire la formation du drainage acide.

Le rapport décrit diverses techniques et procédures qui se sont avérées efficaces pour mesurer les principaux paramètres permettant de déterminer le transfert des gaz au sein d’une halde de stériles : la conductivité thermique, la diffusion des gaz et la perméabilité des gaz. Ces techniques et procédures permettent un suivi de la température et les concentrations d’oxygène à l’intérieur de la halde, et ces mesures permettent de mieux comprendre le processus d’oxydation et le potentiel de pollution que représentent les stériles. Enfin, l’étude présente des détails sur les installations sur le terrain et sur les procédures à suivre pour faire un suivi sur ces mécanismes de transfert de gaz dans les stériles.

Ce rapport présente les résultats d'une étude visant à élaborer une compréhension des processus régissant les taux d'oxydation de la pyrite dans les haldes de stériles acides à la mine Heath Steele, au Nouveau-Brunswick. Le suivi sur le terrain et le modèle numérique FIDHELM ont été utilisés pour quantifier ces processus et évaluer l'efficacité de la couverture composite du sol pour la gestion des stériles acides. Un manuel de l'utilisateur de FIDHELM est inclus en annexe. Il a été démontré que FIDHELM est un outil utile pour évaluer les divers mécanismes de transfert de gaz dans les haldes de stériles pyritiques.

Cette étude visait à établir une méthode pour prévoir la qualité de l’eau dans d’anciennes mines afin de faciliter la planification de leur fermeture. En particulier, les auteurs ont évalué une méthode empirique proposée pour prévoir la concentration des métaux dans les lixiviats des haldes de stériles, à partir du pH. Les principaux problèmes que comportaient les modèles empiriques étaient les valeurs aberrantes et l’asymétrie positive excessive, les limites de détection variables, la non normalité des résidus, le manque de linéarité et les sous-populations. L’étude a cherché à raffiner cette approche en envisageant l’application d’autres méthodes statistiques (à plusieurs variables). Les auteurs ont sélectionné cinq haldes de stériles afin d’élargir l’application des méthodes empiriques proposées à d’autres types de mines et de gisements minéraux, soit les haldes des mines Doyon (Québec), Eskay Creek (C.-B.), Cinola (C.-B.), Sullivan (C.-B.) et Vangorda (Yukon).

Ce rapport présente une méthode de caractérisation simple des gisements minéraux, selon leur composition minérale. On y présente également une méthode pour calculer le potentiel de neutralisation (PN), d’après la composition minéralogique. Plusieurs types courants de gisements minéraux métalliques dans l’ouest du Canada sont ainsi classés selon leur potentiel acidogène. Comme les assemblages minéralogiques autour d’un corps minéralisé reflètent en général son potentiel acidogène, les auteurs proposent une formule pour évaluer ce potentiel d’après les estimations faites sur le terrain de l’abondance minérale. On y présente également les résultats d’une expérience réalisée afin de déterminer le potentiel d’altération relatif des minéraux sulfurés communs. Enfin, le rapport propose une liste de vérification pratique pour l’évaluation in situ du potentiel acidogène durant une exploration minérale, ainsi que les tâches du géologue pour l’évaluation du drainage acide au cours des diverses phases des travaux préparatoires à l’exploitation d’une mine.

Cette étude a porté sur une halde de stériles de 5 millions de tonnes à la mine Whistle, près de Sudbury, en Ontario. L’objectif était d’élaborer et d’illustrer une technologie pour évaluer les haldes de stériles et fournir une base de données pour caractériser les stériles. L'étude a nécessité la collecte de données et la compilation des caractéristiques du drainage acide de la halde de stériles de Whistle. Bien que la base de données soit assez vaste et puisse être utile pour soutenir d'autres études, il y a plusieurs différences entre la halde de stériles de la mine Whistle et les stériles à d'autres mines.

Les différences entre le lixiviat produit lors d’un essai en colonne et celui de la halde de stériles illustrent que l’on doit faire preuve de prudence dans l'application des résultats des essais cinétiques à court terme au comportement des stériles à long terme. En outre, les taux absolus obtenus lors des essais en colonne peuvent être beaucoup plus élevés que ceux qui ont été observés sur les lieux en raison de la forte proportion de matière fine plus réactive dans la colonne et des cycles pluviométriques accélérés. Les données suivantes sont d'une importance cruciale pour une évaluation des haldes de stériles :

• paramètres structurels de la halde;
• potentiel de génération d'acide des stériles;
• bilan hydrique détaillé du site.

Examen critique des processus géochimiques et des modèles géochimiques adaptables à la prédiction de la qualité des eaux de drainage acide provenant des stériles

Le présent rapport est un examen critique des processus et des modèles géochimiques adaptables à la prédiction de la qualité des eaux de drainage acide provenant des stériles. Il décrit les processus géochimiques qui surviennent dans les haldes de stériles acidogènes et évalue la capacité de modèles géochimiques informatiques pour simuler les processus géochimiques afin de prédire la qualité des eaux de drainage acide. Les processus géochimiques qui influencent le plus la qualité des eaux de drainage acide sont la précipitation et la dissolution, la diffusion chimique et les réactions en surface. Le séchage et le mouillage sont les plus importants processus physiques qui ont une incidence sur les propriétés chimiques de l’eau. Ces processus influent sur la composition chimique de l’eau en concentrant les solutions aqueuses de façon à ce que les solides soient précipités et ensuite en dissolvant ces solides et en les empêchant d’être en contact avec la solution. Les données de terrain requises pour décrire les processus géochimiques dans les stériles comprennent :

• les résultats d’analyses détaillées de l’eau;
• la composition minéralogique des roches et la composition chimique des éléments traces;
• superficie exposée;
• la température;
• l'apport d’oxygène;
• les taux d’infiltration d’eau;
• les données thermodynamiques.

Les modèles géochimiques existants se répartissent en cinq catégories : les modèles thermodynamiques à l’équilibre, les modèles de transfert de masse, les modèles couplés de transport de masse-transfert de masse, les modèles de soutien et les modèles empiriques et d’ingénierie. Chaque catégorie de modèle vise des objectifs différents de prédiction du drainage rocheux acide.

Ce rapport fournit des informations quantitatives et qualitatives sur le transport de masse et l'infiltration de l'eau dans une halde de stériles. Il documente les caractéristiques géochimiques et physiques de la halde de stériles de 100 000 tonnes qui se trouve dans une vallée à la Eskay Creek Mine (C.-B.), depuis son origine sous forme de travaux souterrains au début des années 1990 jusqu’à son démantèlement et son déplacement dans un lac voisin en 1995. La halde est confinée le long de son axe par des parois de la vallée qui dirigent les eaux de ruissellement vers le creux de cette dernière. Un ruisseau coulait souvent dans la halde et la traversait, accroissant le lessivage et éliminant l'acidité et des métaux du site de dépôt. Des matières à grains fins qui limitaient l’infiltration y ont été trouvées, ainsi que des galets isolés qui se sont révélés avoir un rôle important dans l'accroissement de l'infiltration.

Malgré la présence d’une quantité significative de matière ayant un potentiel de neutralisation réactive dans la halde, du drainage acide est apparu dans les deux annnées suivant le dépôt des premières pierres. Les bilans massiques ont révélé que seulement environ 10 à 20 % du potentiel de neutralisation (PN) total a été consommé avant le début du drainage acide. Cela peut avoir été causé par des facteurs physiques tels que la canalisation ou la stratification dans la halde. L'étude a également démontré que les processus géochimiques sont tributaires de facteurs physiques tels que la canalisation ou la stratification dans la halde.

Cette étude présente une analyse quantitative des processus chimiques et biologiques élémentaires interdépendants qui sont responsables de l’oxydation de la pyrite et du drainage acide. L’étude cherchait à déterminer si les réactions chimiques intervenant dans l’oxydation à plusieurs étapes de la pyrite étaient accompagnées de changements irréguliers ou chaotiques dans le temps dans les produits de réactions chimiques et microbiennes responsables du drainage acide. L’analyse du modèle montre l’absence d’un tel comportement irrégulier dans le temps. De plus, on a constaté que la nature non linéaire des processus élémentaires hors d’équilibre était responsable de la présence de concentrations de fer ferreux et ferrique à quasi-équilibre – une propriété importante nous permettant de comprendre la complexité du drainage acide, et qui devrait être utile dans la mise au point de méthodes efficaces permettant de le réduire le plus possible.

Le rapport présente également un modèle cinétique, sous forme d’équations différentielles ordinaires non linéaires couplées, qui a été élaboré pour décrire les réactions chimiques couplées responsables du drainage acide. Les équations décrivent la dépendance sur le temps de la concentration des ions hydronium, du fer ferreux et du fer ferrique, du sulfate et de l’oxygène dissous dans l’eau. Les résultats quantitatifs obtenus au cours de cette étude devraient être vérifiés par des données obtenues sur le terrain. Ainsi, après étalonnage, le modèle cinétique présenté dans ce rapport peut être utilisé dans le cadre d’un modèle simulant l’ensemble des aspects physiques des stériles et d’un modèle de confinement subaquatique.

Ce rapport présente les résultats d’une étude approfondie sur les réactions de base inhérentes au drainage acide. Des modèles de cinétique non linéaire pour les réactions chimiques qui se produisent lors de la neutralisation et la production de l’acide sont présentés pour des milieux homogènes et poreux. En guise de conclusion, les auteurs traitent du caractère prévisible de ces processus non linéaires.

Dans ce rapport, on étudie l’applications des deux technologies de contrôle de drainage acides suivantes dans les mines du Nord du Canada :
• rôle de la glace et de neige sur les couvertures d'eau utilisées pour l'élimination des résidus réactifs;
• rôle du pergélisol pour la gestion à long terme des résidus générateurs d'acide.

Les effets des conditions de basses températures sur le scénario de couverture d'eau ont été modélisés. Les effets des températures réduites, de la formation et du dégel de la glace et de la couverture de neige ont été considérés. On a calculé que l'efficacité saturés des résidus pour limiter l'afflux d'oxygène diminue à mesure que la température baisse. Il est suggéré que l’érosion par la glace et la perturbation résultante ou la remise en suspension des résidus déposés seraient les impacts les plus négatifs liés à une couverture aqueuse dans le Nord.

Le pergélisol offre une autre option pour la gestion du drainage acide dans le Nord du Canada. Les caractéristiques du pergélisol liées à la couche active de gel-dégel, le transport de matière, les cycles de gel-dégel, le potentiel de soulèvement par le gel et leur utilisation dans la gestion des résidus sont discutées dans le rapport. Le pergélisol, bien qu’il soit un facteur prometteur dans la gestion de l'oxydation des sulfures et la migration du drainage acide, ne constituera pas un moyen de contrôle absolu de la production de drainage acide.

Drainage minier acide dans les régions pergélisolées : enjeux, stratégies de contrôle et exigences en matière de recherche

Le présent rapport fournit des perspectives sur les enjeux, les stratégies et les exigences en matière de recherche pour éliminer des résidus miniers et des stériles potentiellement acidogènes dans un milieu pergélisolé. Le rapport traite brièvement des mines dans le nord du Canada afin de comprendre la production de drainage acide dans les résidus miniers. Il décrit également les processus liés au drainage acide sous des climats froids et les stratégies de contrôle du drainage acide dans le pergélisol. Le contrôle par le gel des résidus pourrait être une stratégie viable. Cependant, il faudrait créer des couvertures isolantes plus économiques et mieux comprendre les propriétés thermiques des résidus gelés. Enfin, un programme de recherche sur le contrôle par le gel des résidus miniers est défini dans le rapport.

Caractéristiques en colonne de lixiviation des résidus des zones B et de shear (S) de Cullaton Lake – Phase 2 : Lixiviation à basse température

Cette étude portait sur la lixiviation des résidus à basse température afin de simuler l’effet de la mise en place d’une couverture de stériles sur les résidus et l’effet attendu du gel-dégel saisonnier des résidus. Les essais à basse température en colonne de lixiviation à 2 °C et 10 °C ont été effectués pour les résidus de Cullaton Lake afin d’évaluer leurs caractéristiques d’oxydation et de lixiviation à de basses températures ambiantes. Les études sur la lixiviation à basse température étaient conçues pour simuler des conditions similaires à celles attendues dans les résidus de Cullaton Lake après la mise en œuvre d’un plan de fermeture comprenant le recouvrement des résidus par une couche d’environ 1,5 m de stériles et de morts-terrains. Avec cette couverture, on visait à favoriser des conditions de gel et de pergélisol dans les résidus. Le présent rapport est le deuxième d’une série de rapports, qui recommande des méthodes sécuritaires de fermeture des parcs à résidus et de gestion des rejets sur le site.

Étude sur les couvertures pour résidus réactifs dans des régions pergélisolées

L’encapsulation dans le pergélisol est une solution plus appropriée qu’une couverture aqueuse dans le Nord canadien, en raison des taux d’évaporation élevés dans la majeure partie de la région pergélisolée du Canada et des coûts de construction, d’inspection et d’entretien plus élevés dans les régions éloignées qu’ailleurs. Afin d’encapsuler convenablement les résidus et les stériles dans le pergélisol, il faut placer une couverture sur ces matériaux afin d’en prévenir le dégel près de la surface.

Le rapport présente des études de cas sur la mise à l’essai de couvertures construites sur des résidus réactifs dans du pergélisol continu dans quatre sites distincts. Les études indiquent que l’épaisseur de la couche active (dégel) est régie par les facteurs dominants suivants : la température de l’air, la teneur en eau, la couverture végétale, l’orientation de la pente et la couleur du matériau de surface. L’auteur recommande que, aux fins de l’encapsulation dans le pergélisol, la température à la profondeur d’amplitude annuelle zéro soit de -2 °C ou moins. Dans les conditions actuelles, l’encapsulation des résidus est généralement possible au nord-ouest du fleuve Mackenzie, dans l’ensemble du Nunavut et dans le nord du Québec. Cependant, compte tenu de la tendance au réchauffement de la planète, il est possible que l’encapsulation dans le pergélisol ne soit plus une solution durable dans 100 à 200 ans dans certaines régions nordiques des Territoires du Nord-Ouest et du Québec.

Couvertures de rejets miniers dans les régions froides

Dans ce rapport, l’on examine les phénomènes qui pourraient toucher l’efficacité des couvertures de sol sur des rejets miniers situés dans des régions froides. Bien que l’on utilise couramment les couvertures de sol dans des contextes miniers, les pratiques de conception et d’aménagement de ces couvertures sont en grande partie basées sur des expériences dans des régions tempérées ne tenant pas compte de plusieurs caractéristiques et processus courants dans les régions froides, qui peuvent s’avérer importants, notamment : le gel du sol, la formation de glace de sol, le dégel du sol, les cycles de gel-dégel et les phénomènes hydrologiques en région froide. Bien que l’évolution de ces processus puisse être lente, ceux-ci peuvent être assez rapides pour avoir des effets importants sur la durée de vie d’un type de couverture. Le présent rapport décrit des expériences dans l’industrie de l’utilisation de couvertures conçues pour les régions froides, il offre des conseils sur divers aspects du choix, de la conception et de l’aménagement d’une couverture, puis il examine les effets du sol gelé, des phénomènes hydrologiques et d’autres effets sur l’efficacité de la couverture.

Recherche sur les couvertures dans les régions froides

Le rapport présente les résultats d’une série de tâches réalisées pour étudier les couvertures dans les régions froides – notamment :

* les régions froides indiquées dans le rapport 1.61.5a du NEDEM sont caractérisées selon l’influence qu’elles pourraient exercer sur l’efficacité de divers types de couvertures de sol;
* le rôle de la végétation sur les couvertures en région froide est examiné;
* la documentation sur l’évapotranspiration et la profondeur d’enracinement en région froide est passée en revue;
* les modèles informatiques disponibles sont commentés;
* les applications possibles de refroidissement par convection sont examinées;
* la capacité des couches isolantes à limiter les effets des cycles de gel et de dégel sur les couches étanches de faible perméabilité est examinée;
* les essais ou les programmes de recherche en cours sur les couvertures de sol sont indiqués et l’information sur ces couvertures est compilée sous forme de tableau.

Enfin, les auteurs formulent des recommandations quant à la tenue d’études supplémentaires sur les couvertures de rejets miniers dans les régions froides.

Document d’orientation technique sur la conception d’un système de couverture en région froide

Affaires autochtones et Développement du Nord Canada (AADNC) est responsable de la réhabilitation d’un certain nombre de mines abandonnées dans le nord du Canada. Plusieurs de ces mines nécessitent l’aménagement de couvertures de sol sur des résidus et des stériles réactifs. Ce document d’orientation présente :
* l’état actuel des connaissances sur la conception de systèmes de couverture de sol dans les régions froides;
* les attentes d’AADNC quant à la manière de concevoir un système de couverture;
* un résumé des renseignements qu’AADNC compte obtenir grâce au processus de conception, afin de prendre une décision éclairée.

Le document contient également des études de cas pour illustrer l’application pratique des systèmes de couverture dans les régions froides. L’information présentée dans ce rapport est pertinente à la fois pour des mines abandonnées et des mines en exploitation dans des régions froides qui élaborent leur plan de fermeture. Ce document pourrait également être utile pour d’autres groupes, comme les peuples autochtones et les organisations non gouvernementales (ONG), lorsqu’ils examinent des modèles de couverture proposés.

Mise à jour sur les effets des basses températures sur l’altération géochimique

Le présent rapport présente une compilation des données recueillies durant plus de dix ans sur les effets des basses températures à plusieurs sites. La collecte des données a été réalisée dans le cadre d’un projet de plus grande envergure visant à accroître les connaissances sur le comportement des rejets miniers par temps froid et à évaluer les possibilités d’utiliser les basses températures pour le contrôle du drainage rocheux acide. La recherche a été compilée en fonction de huit mécanismes particuliers qui devraient se produire différemment ou uniquement à basse température :
• taux d’oxydation des sulfures de fer;
• taux d’oxydation des autres minéraux sulfurés;
• activité de différents types de bactéries;
• solubilité et réactivité des minéraux neutralisants, notamment les carbonates et les silicates;
• formation et solubilité des minéraux secondaires (issus de l’altération);
• effets de concentration par le gel;
• exposition physique des minéraux en raison des processus de gel-dégel;
• solubilité de l’oxygène dans les eaux servant à submerger les rejets réactifs.

Les données sur la réactivité des sulfures de fer à basse température indiquaient des diminutions des taux dans de telles conditions. D’autres données indiquaient clairement que les bactéries s’adaptent aux faibles températures et peuvent être actives à des températures inférieures au point de congélation. On a déterminé que le mélange des stériles pouvait être une façon de limiter le drainage rocheux acide (DRA) parce que les carbonates sont plus solubles à faible température. On a également constaté que la solubilité des carbonates à faible température avait pour effet d’accroître la solubilité des métaux lourds (par ex., le zinc et le cadmium). Étant donné que les données témoignant des effets des basses températures sont rares et que celles dont on dispose indiquent des effets propres à certains sites, les auteurs recommandent de procéder à la réalisation d’essais et d’expériences à plus grande échelle en vue de caractériser les sites miniers.

Ce rapport procure une analyse des risques élevés des répercussions du changement climatique sur le drainage acide dans les mines canadiennes. S’inspirant de travaux antérieurs, cette évaluation analyse plus particulièrement les répercussions sur des éléments d’infrastructure particuliers et détermine parmi ces répercussions lesquelles sont les plus susceptibles de se produire et sont les plus importantes pour l’exploitation minière et pour la société. Les risques particuliers envisagés comprennent les événements météorologiques extrêmes, les changements des profils de précipitations, la dégradation du pergélisol et les conditions de sécheresse. Leurs répercussions sont alors considérées pour des structures de gestion de l’eau et des rejets, et pour les conditions hydrologiques, hydrogéologiques et/ou géochimiques qui influent sur le débit de l’eau et des contaminants sur les sites miniers. Les auteurs soulignent l’importance d’une planification et d’une conception hâtives d’infrastructures et de mesures d’adaptation au changement climatique permettant de résister à long terme aux conditions caractéristiques du changement climatique.

Comportement du drainage minier acide sous des régimes de basses températures : Propriétés thermiques des résidus

Ce rapport présente les résultats des travaux de recherche effectués en laboratoire sur les propriétés thermiques des rejets miniers (stériles et résidus), et plus particulièrement sur la conductivité thermique et la teneur en eau liquide dans les échantillons de résidus miniers saturés. Des essais ont été réalisés sur des échantillons prélevés à la mine Wellgreen au Yukon (zone de pergélisol discontinu) et à la mine Lupin dans les Territoires du Nord-Ouest (zone de pergélisol continu). La conductivité hydraulique des matériaux non gelés et la quantité d’eau liquide donnent une indication de la baisse d’un ordre de grandeur de la conductivité hydraulique obtenue après congélation. Le rapport passe également en revue les estimations de la conductivité hydraulique des matériaux gelés.

Ce rapport compare les prédictions de la modélisation du drainage minier acide préalable à l’approbation, les données de suivi actuelles et les prédictions de la modélisation après l’exploitation aux mines Vangorda et Grum. Ces deux mines à ciel ouvert ont été exploitées au Yukon entre 1990 et 1998. Les programmes de surveillance en vigueur pendant leur exploitation et après leur fermeture ont permis de faire un suivi de la qualité de l’eau dans tout le site.

Les modèles portant sur les périodes avant et après l’exploitation ont permis d’évaluer la qualité des eaux réceptrices en utilisant le bilan hydrique et celui de la charge en contaminants qui intégraient les charges en contaminants des sources principales. Les approches de modélisation s’appuyaient sur des données empiriques pour prédire le comportement géochimique à long terme des matières d’origine, et tenaient compte des résultats des essais en cellules humides à des fins de confirmation. Dans les deux cas, les cellules humides menaient à des prédictions de conditions pires que celles des modèles empiriques. La méthode empirique pour prédire les charges en contaminants des stériles semblait sous-estimer considérablement les charges dans des conditions où les données empiriques ne reflétaient pas les conditions d’un drainage minier acide bien en place.

L’étude indique que les résultats de la modélisation sont très sensibles aux prédictions des concentrations de contaminants provenant des sources principales des charges, quoique le régime d’écoulement à travers les stériles soit également important. Il faut user de prudence lorsqu’on utilise des données sur les infiltrations dans des installations existantes comme données empiriques à inclure dans la modélisation. Des modifications des plans d’une mine et l’échec de la mise en œuvre de mesures d’atténuation essentielles peuvent mener à des hausses importantes des charges en contaminants, supérieures à celles prédites dans le cadre d’exercices de modélisation. Au fur et à mesure que les travaux de préparation d’une mine progressent et que la conception de la mine évolue, les prédictions sur la qualité de l’eau doivent être vérifiées et mises à jour en fonction de données de surveillance.

Même si la gestion environnementale au cours des deux dernières décennies était centrée sur le drainage acide, des conditions acides ou à faible pH ne sont pas nécessairement la cause d’une mauvaise qualité de l’eau, et de nombreux produits chimiques qui ne sont pas nécessairement liés à l’acidification peuvent représenter des risques environnementaux après lixiviation par des rejets miniers. Dans le but de commencer à explorer cette lacune dans nos connaissances, ce rapport présente une discussion de fond sur le drainage neutre associé aux rejets miniers, détermine les problèmes clés et les éléments chimiques concernés, et discute de considérations sur le traitement pour le drainage neutre. Une attention spéciale a été portée aux problèmes de drainage neutre associés à l’arsenic, au molybdène, au nickel, au sélénium et aux sulfates.

Le sélénium et le molybdène sont des oligo-éléments naturels souvent rejetés dans l’environnement à des concentrations relativement faibles à la suite de décharges minières. Les limites réglementaires du sélénium et du molybdène relèvent d’une approche basée sur les risques où de nombreuses hypothèses sont multiplicatives à cause de leur conservatisme. Ces limites assureront la protection de l’environnement, mais elles sont trop restrictives pour la plupart des sites. Une approche propre au site pour l’établissement des limites d’effluents et basée sur l’évaluation des risques écologiques est à conseiller dans la plupart des cas.

Ce rapport offre une analyse et un résumé des caractéristiques générales du sélénium et du molybdène, y compris les caractéristiques types des sources, l’évolution et le transport dans l’environnement, et les effets potentiels sur la santé. Ces renseignements sont intégrés aux scénarios de rejet associés aux mines selon la géologie des lieux, qui font ressortir la nécessité de structurer des évaluations complètes des rejets de sélénium et de molybdène dans un cadre de travail d’évaluation des risques propres aux sites. Pour ce qui est du sélénium, l’évaluation des risques propres aux sites doit prendre en considération à peu près tous les processus et tous les tracés du transport dans l’environnement qui, en définitive, peuvent être liés à l’environnement et à la chaîne alimentaire. Inversement, en ce qui a trait au molybdène, le processus d’évaluation des risques propres aux sites ne nécessitera généralement pas le même degré de détails et de délimitation des tracés. Cela est dû principalement au fait que le molybdène possède une propension très inférieure à la bioaccumulation en comparaison du sélénium, et son exposition par l’entremise de la chaîne alimentaire est généralement faible relativement aux seuils de toxicité. Le cadre de travail de l’évaluation des risques propres aux sites doit faire partie d’un plan de gestion général qui comprend la caractérisation appropriée du site, la planification des rejets de même que des programmes de suivi environnemental ciblé et efficace.

Ce rapport résume les pratiques qui ont cours actuellement dans la caractérisation géochimique du remblai en pâte et les méthodes qui sont utilisées pour prévoir les répercussions, sur la qualité de l’eau de surface et de l’eau souterraine, de l’application de remblais en pâte dans les mines souterraines. À ce jour, la recherche menée a mis l’accent sur les caractéristiques structurales de la pâte qui donnent au remblai la résistance nécessaire tout en permettant d’utiliser la quantité et le mélange de liants les plus économiques. Compte tenu de la croyance que la réactivité chimique des résidus et le volume du lixiviat produit sont réduits par un épaississement et par l’ajout de ciment ou d’autres additifs alcalins, il semble n’exister que peu de renseignements relatifs à l’influence du remblai en pâte sur la qualité de l’eau d’exhaure.

Les théories générales quant aux caractéristiques et à la réactivité géochimique du remblai en pâte semblent reposer sur des bases scientifiques solides, mais il semble que peu de validation sur place de l’influence réelle des principaux paramètres soit réalisée. De plus amples recherches sur des composants particuliers de la théorie de la pâte, un examen des enjeux d’échelle, une collecte d’études de cas détaillées et un suivi supplémentaire des eaux d’exhaure afin d’évaluer l’influence du remblai en pâte sur la qualité de ces eaux au fil du temps sont nécessaires. L’actuelle absence de renseignements détaillés est préoccupante et révèle la nécessité de compiler les données détaillées recueillies pour les divers sites et les données du suivi en vue de l’évaluation et de la validation futures des prévisions actuellement élaborées.

Les composés du sélénium (Se) et les composés de l’azote (N) sont des constituants préoccupants pour l’environnement sur les sites d’exploitation minière du charbon dans la cordillère de l’Ouest du Canada. Il existe des preuves à l’effet que, dans certains milieux, le nitrate (NO3) peut modifier l’oxydation et l’atténuation du Se. Afin de mieux comprendre les liens entre le NO3 et Se dans les environnements de mines de charbon dans l’Ouest du Canada, nous avons réalisé une évaluation en deux phases : 1) étude bibliographique pertinente pour les interactions du NO3 avec Se; et 2) compilation et évaluation des données sur la chimie du drainage pour huit mines du nord-est et du sud-est de la Colombie-Britannique.

Cette analyse visait à examiner plusieurs mécanismes biogéochimiques par lesquels le NO3 peut être lié à la lixiviation du Se, à sa mobilité et à son atténuation. Parmi ceux-ci : 1) réduction concurrente du NO3 et Se par des réactions microbiologiques (mécanisme commun d’atténuation); 2) inhibition de la réduction du Se par le NO3 (maintien de la mobilité du Se); et 3) mobilisation du Se par l’intermédiaire de l’oxydation directe des minéraux par le NO3. En ce qui concerne l’atténuation concurrente du NO3 et du Se, il existe d’innombrables preuves à l’effet que les environnements anaérobies dans certains rejets miniers facilitent l’élimination du Se et du NO3 de la solution grâce à des réactions de réduction microbiologique, produisant des eaux de constitution avec des concentrations de NO3 relativement faibles et des rapports Se/SO4 faibles. Pour ce qui est du rôle du NO3 comme inhibiteur de la réduction du Se et comme oxydant du Se réduit, l’analyse suggère que ces processus peuvent avoir une pertinence dans des environnements de mines de charbon, bien que l’échelle et l’ampleur de ces influences soient incertaines.

Confinement subaquatique des rejets miniers réactifs : un aperçu

Le rapport présente les résultats d’une revue de la littérature sur le confinement subaquatique des rejets miniers réactifs. Cette étude a été réalisée en s’appuyant sur un examen complet de tous les aspects du confinement subaquatique des rejets miniers réactifs dans un milieu d’eau douce, à la fois théoriques et appliqués. Diverses sources de documentation ont été examinées, de même que les données d’études de cas pertinentes, le cas échéant. Bien que l’on ait mis l’accent sur l’expérience de la Colombie-Britannique en matière de pratiques de confinement sous l’eau, on a également porté attention à d’autres parties du Canada et des États-Unis. En outre, bien que la portée de la présente étude soit limitée à l’eau douce (disposition dans des lacs), la revue de la littérature comprend de la documentation sur des parcs ou des amas de résidus sur terre, dans la mesure où elle contenait des données pertinentes pour le confinement subaquatique. De la même façon, les résultats des opérations de disposition marine ne sont inclus que si les travaux illustrent des principes applicables à l’ensemble des systèmes aquatiques.

De toutes les conclusions tirées de cette étude, celle qui ressort probablement le plus est que le drainage acide présente des inconvénients importants en ce qui concerne la disposition des rejets miniers réactifs sur terre, tandis que le confinement subaquatique de ces rejets offre de nombreuses possibilités de suppression de l’acidification. Cependant, les répercussions possibles à long terme du confinement subaquatique sont encore mal connues. Les procédés complexes de biodisponibilité des métaux dans les sédiments lacustres et de bioaccumulation dans la chaîne alimentaire des eaux douces ne sont pas bien compris, en particulier en ce qui concerne la disposition des rejets miniers réactifs. En se basant sur les résultats de la revue de la littérature, les auteurs proposent plusieurs recommandations pour évaluer la pertinence des futures stratégies pour le confinement subaquatique.

Évaluation préliminaire du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Benson, en Colombie-Britannique

La mine Benson Lake Coast Copper a été exploitée de 1962 à 1973. Au cours de l’exploitation de la mine, des résidus ont été déversés dans le lac Benson. Avec le temps, les résidus ont été déversés dans des eaux de plus en plus profondes afin de combattre un problème persistant de turbidité des eaux du lac par suite de la mise en suspension colloïdale des particules fines comprises dans les résidus. Des études effectuées sur le terrain par le Service de la protection de l’environnement en 1967 et en 1973 ont permis de constater que le fond du lac était complètement recouvert de résidus et dépourvu de vie benthique.

La présente étude constitue la première phase d’une évaluation sur place du rétablissement du lac depuis le confinement subaquatique des résidus réactifs. Les travaux effectués en 1989-1990 ont consisté notamment à cartographier la bathymétrie du lac, à installer des échelles limnométriques et de crête, de même qu’à aménager des lieux de mesure de débit tant sur les affluents que sur les émissaires.

Évaluation préliminaire du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Anderson, au Manitoba

Le rapport présente les résultats d’une évaluation préliminaire des effets du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Anderson, au Manitoba. Le lac, un petit plan d’eau peu profond du Bouclier précambrien qui possède une productivité biologique élevée, a reçu depuis 1979 environ 7,5 millions de tonnes de résidus miniers provenant de l’usine Snow Lake. Le lac est caractérisé par une conductivité, des concentrations de matières solides dissoutes et de sulfates et une dureté accrues, depuis que le déversement de résidus miniers a commencé. De façon générale, son pH a baissé, tandis que les concentrations de métal dissous et la turbidité ont augmenté près de la sortie. Aux endroits où les résidus ont été déposés dans le passé, une couche organique biologiquement active est en formation. Des analyses détaillées ont été exécutées afin de caractériser les sédiments et les résidus miniers. Les concentrations mesurées dans les tissus de l’épinoche indiquent qu’il y aurait une bioaccumulation de cuivre, de plomb et de zinc. Les teneurs en métaux étaient aussi notablement plus élevées chez les poissons dans la zone où se trouve les résidus.

Évaluation préliminaire du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Mandy, au Manitoba

Ce rapport présente les résultats d’une évaluation préliminaire sur le terrain du confinement subaquatique à long terme des résidus miniers réactifs dans le lac Mandy, au Manitoba. Le lac Mandy, un lac peu profond situé dans le Bouclier précambrien, a reçu environ 73 000 tonnes métriques de résidus sulfurés, déversées dans le lac à partir d’un seul caniveau en 1943 et 1944.

Dans cette étude, la qualité de l’eau, les sédiments, la végétation aquatique et les poissons du lac ont été cartographiés et des échantillons ont été prélevés afin d’analyser pour les métaux. Des concentrations élevées de métaux, en particulier d’arsenic, de cuivre, de plomb, de mercure et de zinc, ont été relevées dans les sédiments du lac. Cependant, la décomposition de l’épaisse couche organique recouvrant les sédiments semble maintenir des conditions anoxiques, réduisant ainsi les risques d’oxydation des sulfures et le rejet de métaux solubles dans l’eau sus-jacente du lac. Depuis 1975, la végétation de la zone de résidus est devenue plus diversifiée et se compare à d’autres secteurs du lac. En outre, l’échantillonnage des poissons a révélé une population saine.

Évaluation géochimique du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Buttle, en Colombie-Britannique

Le rapport examine les eaux et les sédiments du bassin sud du lac Buttle en Colombie-Britannique (site d’un dépôt inactif de résidus immergés) afin d’évaluer la faisabilité à long terme du confinement subaquatique des résidus miniers. Des résidus riches en Cu, Zn et Pb ont été déposés dans le lac à partir d’un point de rejet submergé, entre 1966 et 1984. Actuellement, les résidus sont présents dans l’ensemble du bassin et sont couverts d’une mince couche de sédiments naturels.

Ce rapport présente une étude détaillée de la distribution des métaux dans la phase solide et dans les eaux interstitielles des sédiments, ainsi que dans les eaux de surface qui les recouvrent. L’échantillonnage de la qualité de l’eau et l’examen de données antérieures indiquent une diminution considérable des concentrations de métaux. Cela correspond à une réduction de la charge en métaux provenant du ruisseau Myra grâce à la mise en place, en 1983, d’un système de récupération et de traitement des eaux. Toutefois, les concentrations de zinc, de cuivre et de cadmium, bien que réduites, dépassaient à l’occasion les objectifs provinciaux proposés pour le lac, particulièrement en profondeur. Les concentrations de métaux variaient avec les saisons, et les valeurs étaient maximales au cours des mois d’hiver alors que les concentrations étaient aussi plus élevées en profondeur.

La présente étude examine l’entreposage sous l’eau comme une solution à long terme pour l’élimination des résidus miniers. Afin de vérifier la viabilité de cette solution, on a étudié la composition chimique des eaux interstitielles et les phases solides associées dans les résidus et les sédiments naturels du lac Anderson (Manitoba). Le lac Anderson a été utilisé comme bassin de réception de résidus depuis 1979 et la présence de résidus est généralisée dans le lac.

Des carottes ont été prélevées en juin 1990, puis traitées pour en extraire les eaux interstitielles. Des concentrations élevées de Zn, de Cu et de Pb dissous dans l’eau surnageante ont confirmé les mesures antérieures selon lesquelles les concentrations de ces métaux étaient élevées dans l’eau du lac. Les concentrations de ces trois éléments diminuent soudainement avec la profondeur. Cela indique que les résidus et les sédiments naturels agissent comme des pièges plutôt que comme des sources de métaux. Ainsi, les résidus déposés ne libèrent pas actuellement de métaux dans l’eau sus-jacente du lac. Dans l’avenir, après les rejets, les résidus seront progressivement recouverts d’une couche de sédiments naturels riches en matière organique qui permettra de préserver les conditions anoxiques. Les auteurs concluent qu’il est donc peu probable que les résidus sur le fond du lac permettent le passage benthique de métaux dans les eaux du lac Anderson.

Évaluation géochimique du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Mandy, région de Flin Flon, Manitoba

Cette étude portait sur la composition chimique des eaux interstitielles et les phases solides associées dans les résidus et les sédiments naturels du lac Mandy, au Manitoba. Le lac Mandy a été utilisé comme parc à résidus en 1943 et 1944. Les résidus sont présents dans l’ensemble du petit lac et se trouvent encore en concentrations importantes dans les sédiments de surface (les 5 mm supérieurs). Deux carottes ont été prélevées en juin 1990, puis traitées en atmosphère d’azote afin d’en extraire l’eau interstitielle. D’après les analyses des échantillons, les auteurs concluent que les résidus sur le fond du lac Mandy montrent très peu de signes de réaction chimique, voire aucun, 46 ans après le déversement des résidus.

Diagenèse chimique des résidus miniers immergés dans le lac Benson et des sédiments naturels dans le lac Keogh, dans l’île de Vancouver (Colombie-Britannique)

Des résidus miniers riches en pyrite provenant de la mine de cuivre Coast Copper ont été versés dans le lac Benson entre 1962 et 1973. Actuellement, les résidus qui se trouvent dans le bassin lacustre central sont recouverts d’environ 30 cm de sédiments naturels riches en matières organiques dont le pourcentage massique de carbone organique correspond à environ 7 % en poids. Le lac Keogh voisin fait partie d’un bassin hydrographique distinct et n’a jamais reçu l’apport de résidus miniers. Une carotte de sédiments a été prélevée dans chaque lac et traitée en atmosphère d’azote afin d’en extraire l’eau interstitielle. Des profils très précis de la distribution du Zn, du Pb et du Cd dissous dans l’eau interstitielle des deux lacs indiquent que les concentrations de ces métaux diminuent en traversant l’interface sédiment-eau et qu’elles sont invariablement moins élevées que les concentrations mesurées dans les eaux de fond (au sommet de la carotte). Les résultats montrent qu’il n’existe aucune indication d’un passage benthique de cuivre dissous des sédiments aux eaux de fond dans le lac Benson, malgré le fait que les sédiments « naturels » qui s’accumulent actuellement et qui recouvrent progressivement les résidus contiennent des concentrations plus élevées de cuivre en phase solide que ce que l’on s’attendrait à trouver dans un bassin vierge.

Évaluation biologique et géologique préliminaire du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Benson, en Colombie-Britannique

Le rapport examine si la réactivité chimique et biologique des résidus miniers est inhibée par le stockage sous l’eau. La qualité des eaux, les conditions géochimiques des sédiments et la biocénose dans le lac Benson (C.-B.) ont fait l’objet de l’étude. Le lac Benson, un petit lac oligotrophe profond de la chaîne côtière, a été utilisé comme parc à résidus pendant environ 11 ans, avant qu’on ait mis fin aux activités en 1973. Le stockage des résidus a effacé toute trace de vie des invertébrés benthiques. De plus, le stockage des résidus a entraîné une augmentation des concentrations de zinc dans l’eau et dans la chair des poissons du lac.

En septembre 1990, soit plus de 17 ans après que les déversements de résidus eurent cessé, l’échantillonnage de la qualité physique et chimique de l’eau, effectué à trois stations dans le lac, a révélé que les eaux du lac sont similaires à celles d’un lac témoin situé à proximité. Les différences notées ont été attribuées aux caractéristiques inhérentes du bassin hydrographique du lac Benson et à la présence d’une pisciculture dans le lac témoin.

L’analyse des métaux et de la pétrographie des échantillons lacustres indiquait que les résidus étaient très étendus dans le lac et qu’une couche organique superficielle s’accumulait sur les résidus. L’échantillonnage a révélé que les échantillons subaquatiques n’ont pas libéré de quantités significatives de métaux de la phase hydrosoluble ou de la phase de cations échangeables. On a également constaté que la communauté d’invertébrés benthiques du lac s’était rétablie. La végétation aquatique était bien établie dans la zone littorale du lac. La végétation du lac Benson contenait des quantités élevées d’arsenic et de cuivre, comparativement à la végétation du lac témoin. L’échantillonnage de poissons a confirmé la présence de truite arc-en-ciel et d’une espèce d’omble dans le lac Benson. Les concentrations de métaux dans la chair des poissons du lac Benson étaient inférieures à la charge corporelle de métaux des poissons du lac témoin, bien que les concentrations de métaux dans le foie fussent plus élevées. Toutefois, les concentrations de tous les métaux dans les poissons se situaient dans l’intervalle des concentrations des mêmes métaux mesurés dans les tissus et les foies de poissons provenant d’eaux canadiennes non polluées.

This report provides a critical review of MEND studies conducted up to 1991 on subaqueous tailings disposal. The results of the technical and scientific assessment indicate that although the process of tailings disposal is potentially highly disruptive of lake ecosystems, remedial measures may be applied to reduce the extent of impact and accelerate recovery.

The MEND literature review of geochemical processes controlling metals release was considered to be excellent. However, the reviewers considered the background limnologies of the MEND case-study lakes to only be suitable for gross comparisons – they do not support clear interpretation of cause and effect associated with tailings disposal. Field studies were deemed sufficient to assess the reactivity of tailings disposed of underwater; however, the data were neither useful to address effects that occur during the process of disposal, nor long-term ecosystem adjustments to the introductions of tailings. Based on the review, the authors suggest that more detailed field studies be conducted of: metals fluxes in the case-study lakes; rates of accumulation; and measurements of whole lake ecological response.

Revue des études du NEDEM sur le confinement subaquatique des résidus (1993-1995)

Le rapport présente les résultats des études menées depuis 1992 sur les effets géochimiques associés au confinement subaquatique des résidus. L’étude de la littérature sur les effets biologiques a démontré que les réactions de sorption sur les oxydes-hydroxydes de Fe et de Mn et la matière organique, ainsi que les réactions avec des sulfures acides volatils permettent de prédire relativement bien les comportements géochimiques dans des conditions oxiques et anoxiques. Des tentatives pour combiner les données de terrain et les données historiques (qualité/quantité de l’eau et charges d’effluents) ont fourni des renseignements de base précieux, mais n’ont pas permis d’obtenir des détails sur les effets des résidus riches en sulfures sur les lacs.

Les résultats des essais indiquaient qu’il pouvait y avoir une légère perte de métaux (surtout du Zn) des sédiments vers l’eau qui les recouvre, et qu’une partie du recyclage (y compris des métaux) est probablement liée à la dégradation naturelle de la matière organique. En outre, les résidus exposés à l’oxydation subaquatique réagissent très lentement, mais la vitesse réelle de réaction en milieu lacustre est encore incertaine. Les auteurs concluent que les parcs à résidus artificiels et les lacs dont l’eau de fond est naturellement anoxique conviendraient le mieux au confinement subaquatique des résidus. D’autres études sont nécessaires, notamment une évaluation exhaustive des avantages et des inconvénients de la disposition subaquatique et subaérienne, ainsi qu’une meilleure compréhension des effets « du berceau au tombeau » des résidus.

Rapport sur la revue de la littérature : moyens possibles d’évaluer les effets biologiques du confinement subaquatique des résidus miniers

Cette revue identifie des approches géochimiques et écotoxicologiques qui pourraient être utilisées pour le suivi des effets biologiques du confinement subaquatique des résidus miniers réactifs. Les voies d’exposition aux métaux sont examinées : elles sont à la fois directes (p. ex., dans la macrofaune, par l’ingestion des résidus et l’assimilation des métaux à partir des voies intestinales) et indirectes (p. ex., par la lixiviation des métaux dans l’eau ambiante, suivie par leur assimilation à partir de la phase aqueuse). Les sujets suivants sont abordés, étant donné qu’ils sont liés au suivi des effets biologiques du confinement subaquatique des résidus miniers réactifs :
* considérations géochimiques;
* interactions entre les métaux à l’état de traces et les organismes aquatiques;
* interactions entre les métaux à l’état de traces sous forme de matières particulaires et les organismes aquatiques;
* indicateurs biochimiques du stress causé par un métal;
* effets des métaux au niveau des populations et des communautés.

Les auteurs soulignent que certains indices associés aux communautés sont plus utiles que d’autres pour déceler les répercussions de contaminants comme les métaux ou les acides. Par exemple, des changements dans la communauté algale sont souvent observés. Toutefois, les changements dans la dominance peuvent également être dus à d’autres facteurs comme la disponibilité des nutriments, une réduction de la pression de broutage ou le développement d’une tolérance pour un métal par un taxon normalement sensible. Les mesures les plus utiles semblent être la composition et la richesse des espèces. Des observations sont également présentées sur l’utilité des indices concernant le zooplancton de crustacés, les communautés benthiques et les populations de poissons pour déceler les répercussions des contaminants.

Rapport sur la revue de la littérature : interactions entre les métaux à l’état de traces et les organismes aquatiques

Ce rapport est une mise à jour de la revue de la littérature effectuée en 1993 (Rapport NEDEM 2.11.2a), au sujet du développement et de l’application de méthodes pour prévoir les effets des métaux de transition présents dans les sédiments, l’eau et les aliments d’origine aquatique. Plusieurs de ces méthodes ont maintenant été validées et peuvent être utilisées pour les milieux aquatiques qui reçoivent des effluents miniers, pour évaluer le potentiel de toxicité des métaux dans les sédiments, pour déterminer des critères de qualité de l’eau propres à un site et pour évaluer le risque d’exposition secondaire. Le rapport examine en détail les méthodes suivantes :

* sulfures volatils acides et métaux extractibles simultanément (rapport SVA/MES) pour prédire l’absence de toxicité dans les sédiments anoxiques;
* modèle du ligand biotique (MLB) pour prédire la toxicité des métaux présents dans l’eau;
* modèle dynamique de bioaccumulation à voies de migration multiples (DYMBAM) pour prédire la bioaccumulation des métaux dans les organismes aquatiques.

Selon la revue de la littérature, des recherches supplémentaires sont recommandées et devraient porter sur la toxicité chronique et les métaux particulaires, en particulier pour les poissons et les plantes. De plus, la capacité de prédire les effets des métaux dans les sédiments et dans la matière particulaire en suspension demeure limitée. La recherche devrait donc viser à améliorer l’évaluation de la spéciation des métaux dans les milieux d’exposition et à développer une meilleure compréhension des effets et de l’adaptation physiologiques relativement aux métaux traces.

Évaluation géochimique du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Anderson, au Manitoba : programme d’étude de 1993 à 1995

Des résidus sulfurés contenant du zinc, du cuivre et du plomb ont été déposés depuis 1979 au moyen d’un pipeline flottant dans les eaux peu profondes du lac Anderson (< 8 m), dans le centre-nord du Manitoba. Ce rapport présente les résultats d’un levé géochimique de la colonne d’eau et des sédiments dans le lac Anderson réalisé en 1993, au cours de l’été et de l’hiver. Deux sites ont été échantillonnés, l’un près de la décharge à résidus et l’autre situé à environ 2 km plus loin. Les résultats de ces programmes d’échantillonnage sont contenus dans le présent rapport.

Évaluation géochimique du confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Buttle, en Colombie-Britannique : programme d’étude de 1993

Dans ce rapport, on présente les résultats d’un levé géochimique réalisé au lac Buttle (C.-B.), en octobre 1993. Le levé comportait un échantillonnage de la colonne d’eau ainsi qu’un échantillonnage des sédiments et de l’eau interstitielle qu’ils contenaient. Ce dernier échantillonnage a été réalisé au moyen de deux techniques : prélèvement et centrifugation de carottes, et dispositifs de membranes de dialyse (plateaux) pour traiter les flux diffusifs de métaux traces à travers l’interface sédiments-eau avec une résolution relativement haute. Le rapport contient également un résumé du contexte sur les systèmes géochimiques pertinents pour le confinement subaquatique, y compris la répartition des métaux dissous dans l’eau interstitielle.

Couvertures aqueuses peu profondes – Equity Silver : information de base sur des variables physiques

Le programme a été entrepris dans le cadre d’une étude multidisciplinaire pour évaluer l’efficacité de l’utilisation de couvertures aqueuses peu profondes pour contrôler la production d’acide provenant de résidus miniers. L’étude avait pour objectif particulier de recueillir des données sur le parc à résidus à la mine Equity Silver, en Colombie-Britannique, qui pourraient ensuite servir à évaluer les calculs utilisés pour déterminer la profondeur de la couverture aqueuse nécessaire pour maintenir la stabilité du lit (c.­à­d. aucun mouvement des résidus pour des vitesses précises du vent) dans un parc à résidus artificiel.

Des données physiques de base ont été recueillies en septembre 1995. Le programme sur le terrain comprenait : un levé bathymétrique du bassin; la collecte d’échantillons de sédiments superficiels et de carottes de sédiments; et des observations de la morphologie du fond à différents endroits dans le bassin. Les données concordaient avec le transport de sédiments loin du déversoir de résidus pendant le déversement dans le bassin. De plus, la diminution de la densité du poids submergé avec une profondeur d’eau croissante s’accorde avec l’assèchement des résidus autour du périmètre du bassin suivant la décharge. La présence de formation de lit au fond du bassin indiquait que la mobilisation des sédiments sous l’action des vagues se produisait jusqu’à une profondeur de 1,3 à 1,4 m depuis que les résidus ont été déposés. La procédure décrite par Hay & Company Consultants Inc. (1995) indiquait qu’une profondeur de 1,4 m de la couverture d’eau était nécessaire pour empêcher le mouvement des résidus d’Equity à une vitesse de vent de 18,6 m/s (soit la vitesse maximale enregistrée au site depuis l’arrêt du dépôt des sédiments). À l’heure actuelle, le pourcentage du bassin Equity où la profondeur de l’eau est inférieure à 1,4 m est de 7 %.

Évaluation géochimique du parc à résidus de la mine Equity Silver

Le rapport présente les résultats d’un levé géochimique réalisé dans le parc à résidus de la mine Equity Silver (C.-B.), à l’automne 1995. Des résidus riches en sulfures très réactifs provenant de l’usine de concentration ont été déposés dans le parc pendant toute la durée d’exploitation de la mine. Afin d’effectuer le levé, des plateaux de dialyse ont été utilisés pour recueillir les eaux interstitielles en répétant le procédé dans un site peu profond (~1 m) et dans un site profond (~5 m) du parc à résidus. On a également recueilli des données accessoires sur la phase solide et la colonne d’eau. Les distributions de la plupart des éléments indiquaient une inhomogénéité latérale à petite échelle. Même si les résidus ne dégageaient ni ne consommaient du Cu dissous, le Sb et le As avaient des flux opposés. La vitesse d’oxydation des résidus était dans la plage des valeurs observées pour d’autres dépôts de résidus immergés.

Guide de conception pour le confinement subaquatique de résidus réactifs dans des parcs artificiels

Ce manuel est un guide de conception et d’exploitation pour le confinement subaquatique des résidus riches en sulfures submergés de façon continue dans des parcs artificiels. Il passe en revue le processus d’évaluation des risques qui s’applique au confinement subaquatique (sous l’eau) des résidus dans des parcs artificiels. Le manuel compte six parties :

* La partie 1 résume les valeurs chimiques de fond des réactions géochimiques du sulfure métallique qui se produisent dans les résidus;
* La partie 2 met l’accent sur l’importance de la collecte et de la gestion des données;
* La partie 3 décrit les paramètres chimiques dans la conception des parcs à résidus;
* La partie 4 décrit les paramètres physiques dans la conception des parcs à résidus;
* La partie 5 définit les exigences relatives au suivi opérationnel;
* La partie 6 donne un aperçu des exigences relatives au suivi lors de la fermeture.

Afin d’accroître l’accessibilité à une gamme étendue d’auditoires, on présente un survol large et général de sujets associés à des aspects géotechniques, à la conception hydraulique et à l’évaluation des risques. Des ordinogrammes logiques sont également fournis et sont conçus pour servir de guides pour faire des évaluations préliminaires de l’applicabilité des systèmes de confinement subaquatique pour des projets particuliers. On fournit une liste de références vers d’autres sources d’information sur les procédures et les normes de conception détaillées (y compris les évaluations des risques et les conceptions géotechniques et hydrauliques) qui sont seulement décrites en termes généraux dans le rapport. Enfin, un certain nombre de cas sont présentés en annexe.

Le projet Louvicourt était diversifié en raison des contributions de l’industrie, d’universités, de firmes d’experts-conseils et d’organisations gouvernementales. Ces groupes ont réalisé un large éventail d’études, ce qui a offert une rare occasion d’évaluer et de comparer l’efficacité de différents équipements, procédures d’essai et techniques de prévision. Des études antérieures, financées par le Programme de neutralisation […]

Évaluation du confinement subaquatique artificiel comme méthode de contrôle de l’oxydation des minéraux sulfurés – Contexte et description générale

Ce rapport décrit une étude qui intégrait des études en laboratoire et sur le terrain visant à comprendre le comportement de résidus placés sous une couverture d’eau peu profonde comme moyen de réduire l’oxydation et la production d’acide. L’étude comportait la construction de deux cellules d’essai dans le but de simuler les conditions qui pourraient exister à la suite de la fermeture du parc à résidus de Louvicourt. Afin que cette installation représente les conditions après la fermeture, elle devait être isolée des eaux de procédé du concentrateur et être réapprovisionnée avec de l’eau naturelle. Les cellules, construites dans un secteur adjacent au parc à résidus de la mine Louvicourt, ont d’abord été remplies avec 2 à 3 m de résidus, auxquels on a ensuite ajouté une couverture d’eau de 0,3 m. Les essais comprenaient des essais en colonne en laboratoire, des essais sur le terrain à l’échelle pilote ainsi que des travaux en laboratoire dans des cellules d’humidité et des essais en colonne.

Confinement subaquatique des résidus miniers réactifs, cellules d’essai de la mine Louvicourt : échantillonnage et analyse géochimique

Ce rapport présent les résultats d’une étude dont l’objectif était d’évaluer l’efficacité d’une couverture aqueuse artificielle de faible profondeur pour réduire l’oxydation des résidus miniers sulfurés, de façon à empêcher la production de drainage rocheux acide. Des résidus frais provenant de la mine Louvicourt (Québec) ont été immergés sous une couverture d’eau de 0,3 m dans des cellules expérimentales construites sur le site. Entre 1996 et 1998, la composition chimique de l’eau interstitielle près de l’interface résidus-eau surnageante était surveillée au moyen de la dialyse in situ. Des profils de pH et d’oxygène dissous (OD), à travers l’interface résidus-eau, ont également été obtenus à l’aide de microélectrodes. La pénétration de l’OD était limitée aux premiers 7 mm de profondeur; cependant, il apparaissait clairement qu’une oxydation à la surface des résidus miniers se produisait à l’échelle du millimètre. Contrairement aux rapports antérieurs, qui suggéraient que les résidus immergés étaient totalement inertes, ces résultats montrent une altération de la couche superficielle des résidus avec le temps. Cependant, les résultats montrent également que les flux diffusifs de Cd et de Zn n’auraient qu’un impact mineur sur la qualité de l’eau surnageante.

Évaluation de la réactivité et modélisation du taux d’oxydation des résidus immergés de la mine Louvicourt

Le présent rapport décrit les résultats d’expériences conçues afin d’évaluer l’efficacité de couvertures aqueuses peu profondes pour prévenir le drainage acide provenant de résidus sulfurés réactifs. L’étude portait sur des échantillons de résidus de la mine Louvicourt (Québec), et comprenait la caractérisation des résidus, des essais de lixiviation en continu et des essais avec des cellules d’humidité pendant quatre-vingts semaines afin de déterminer les vitesses d’oxydation des sulfures et de neutralisation des acides. Les données obtenues lors des essais en laboratoire ont été utilisées pour prévoir la production acide sur le terrain lors d’une exposition hypothétique in situ. On a utilisé une nouvelle technique pour calculer les vitesses de dissolution de chaque minéral neutralisant et de chaque minéral sulfuré à partir des volumes hebdomadaires de lixiviat et de données chimiques. On a procédé à une modélisation mathématique pour évaluer les effets des mécanismes de transport de l’oxygène sur le degré d’oxydation subaquatique des sulfures. Quatre scénarios ont été retenus dans la modélisation : couverture aqueuse stagnante, couverture aqueuse totalement oxygénée et mélangée, couverture aqueuse totalement oxygénée et mélangée avec infiltration vers le bas et remise en suspension des résidus.

On a constaté que les résidus possédaient une capacité tampon suffisante pour maintenir l’eau interstitielle à un pH proche de la neutralité. Parmi les paramètres contrôlant la libération des métaux, on compte la solubilité et la vitesse de dissolution. Dans l’ensemble, la libération de métaux était faible au cours des expériences, sauf pendant le lessivage initial des éléments solubles accumulés. La gamme de vitesses de diffusion de l’oxygène indiquée par les résultats de la modélisation permet de penser que, sur la plupart des sites, une simple couverture aqueuse bien entretenue, sans aucune autre mesure additionnelle, est suffisante pour éliminer l’oxydation des sulfures dans les résidus réactifs, tout en maintenant la conformité de la décharge à partir de la couverture aqueuse au cours des saisons humides. Néanmoins, en présence de circonstances exceptionnelles où cela n’est pas possible, des mesures supplémentaires, comme des barrières physiques, chimiques ou biologiques ou des intercepteurs d’oxygène sont disponibles pour réduire encore plus la vitesse de diffusion de l’oxygène et ainsi améliorer l’efficacité de la couverture aqueuse.

Évaluation du confinement subaquatique artificiel comme méthode de contrôle de l’oxydation des minéraux sulfurés : études en colonne

Le rapport présente les résultats d’une étude portant sur quatre scénarios de confinement subaquatique des résidus qui pourraient éventuellement convenir à la fermeture de la mine Louvicourt, au Québec. Les essais en colonne ont été conçus pour évaluer l’efficacité de deux profondeurs d’eau (0,3 m et 1,0 m) et deux barrières intermédiaires (tourbe et sable) permettant de prévenir l’altération des résidus immergés. Les études en colonne comportaient deux phases principales :
* La phase I, qui a duré 200 jours, était axée sur la diffusion d’oxygène et les flux ioniques dans une couverture aqueuse en circulation.
* La phase II, d’une durée de 13 mois, intégrait les précipitations, le ruissellement et le rabattement à des taux semblables à ceux observés sur le terrain.

Les résultats de l’étude ont montré que, après le lessivage initial des agents d’altération accumulés, tant la tourbe que le sable constituaient une barrière de diffusion efficace permettant de supprimer l’altération chimique des résidus sous-jacents. Il faut faire preuve de circonspection en extrapolant directement au site de la mine Louvicourt les conclusions des études en colonnes, puisque ces dernières ont été réalisées en laboratoire, c’est-à-dire dans des conditions fort différentes des conditions observées sur le terrain.

Évaluation de l’efficacité à long terme d’une couverture aqueuse peu profonde pour limiter l’oxydation de résidus réactifs à la mine Louvicourt

Les répercussions de l’établissement d’une couche de périphytons sur la capacité des couvertures aqueuses peu profondes de limiter l’oxydation des résidus réactifs ont été étudiées à la mine Louvicourt, au Québec. L’étude a été entreprise neuf ans après l’immersion des résidus de la mine sous une couverture aqueuse peu profonde, afin d’empêcher l’oxydation des résidus réactifs. Elle intégrait des données géochimiques, minéralogiques et biologiques afin de fournir une évaluation globale de l’efficacité à long terme de cette couverture.

Les variations géochimiques ont été étudiées au moyen de mesures in situ de la composition chimique de l’eau interstitielle. Des échantillons du biofilm, de la couche superficielle oxique des résidus et des couches profondes des résidus ont été analysés pour en déterminer les teneurs en métaux totaux, la spéciation de la phase solide et la minéralogie. Des techniques de biologie moléculaire ont également été utilisées pour caractériser la communauté microbienne associée au biofilm. Les données minéralogiques et chimiques ont confirmé une mobilisation des métaux traces dans les résidus superficiels, mais elles ont aussi indiqué que le biofilm retenait efficacement les métaux libérés. Les flux de Cd et de Zn vers la couverture aqueuse étaient 10 fois plus faibles qu’au cours des sept dernières années, alors que les résidus ont cessé d’être un piège pour le cuivre pour devenir une source de cuivre pour la couverture aqueuse. Les résultats ont aussi révélé que le système de confinement n’avait pas atteint son équilibre après neuf ans d’exploitation. Les résidus étaient encore une source nette de solides dissous pour la couverture aqueuse et des variations chimiques pouvaient toujours être observées dans la partie profonde des profils de l’eau interstitielle. Cette étude concluait que le biofilm était bénéfique parce qu’il était susceptible d’empêcher la remise en suspension des résidus, qu’il contribuait au maintien des conditions anoxiques dans les sédiments sous-jacents, qu’il piégeait les métaux dissous mobilisés et qu’il diminuait les flux s’échappant des résidus et remontant dans la colonne d’eau sus-jacente.

Évaluation sur le terrain de la présence de biofilms d’algues sur les résidus immergés

Cette étude portait sur la formation de biofilms sur les résidus miniers immergés. Les objectifs de l’étude étaient les suivants :

* déterminer si, en général, des biofilms photosynthétiques sont présents sur les résidus immergés;
* déterminer les conditions physicochimiques propices à la formation de biofilms;
* clarifier les effets des biofilms sur la mobilisation des métaux.

Aux fins de l’étude, on a retenu cinq sites miniers, situés dans le nord de l’Ontario et du Québec, où l’on trouve des résidus immergés de compositions diverses. Aucun tapis microbien n’a été trouvé dans les sites de l’étude. Une comparaison des cadres environnementaux entre les cellules d’essai à l’ancienne mine Louvicourt, où une couche de biofilm d’une épaisseur allant jusqu’à 5 cm colonisait toute l’interface résidus-eau, et les cinq sites visités dans le cadre de la présente étude permettent de croire que la formation d’un biofilm algal permanent pourrait dépendre, entre autres choses, des conditions suivantes :
1. une couverture d’eau peu profonde et oxygénée, avec une pénétration suffisante de la lumière et de la chaleur;
2. un environnement relativement calme, c.-à-d. sans mouvement des résidus;
3. un substrat adéquat pour que la population microbienne puisse proliférer.

Puisque l’on n’a pas trouvé de tapis microbiens aux sites à l’étude, les auteurs ont conclu que la formation d’un tapis microbien sur des résidus immergés ne semble pas être un phénomène courant.

Ce rapport décrit les résultats d’études de lixiviation à partir d’essais en colonne réalisés en laboratoire dans le cadre d’un vaste programme de recherche intitulé « Development of Wet Barriers on Pyritic Uranium Tailings for Controlling Acid Generation » (mise en place de barrières humides sur des résidus d’uranium pyritique à des fins de contrôle de la production acide). Les études de lixiviation en colonne ont été effectuées entre 1989 et 1993 au laboratoire CANMET d’Elliot Lake afin d’évaluer les caractéristiques d’oxydation et de lixiviation des résidus d’uranium pyritique et des stériles concassés, en submersion et dans des conditions non saturées. Les résidus ont été analysés avec et sans ajout de calcaire. Les échantillons analysés ont été prélevés à la mine Quirke en Ontario.

Les résidus grossiers insaturés sans ajout de calcaire se sont facilement oxydés et ont produit un drainage fortement acide. Les résidus grossiers avec ajout de calcaire grossier ont également produit un drainage fortement acide, dont l’apparition a toutefois été retardée d’environ un an par rapport à ceux qui n’avaient pas reçu d’ajout de calcaire. Les résidus grossiers avec ajout de calcaire humide broyé pulvérisé n’ont produit aucun drainage acide au cours des quatre années de l’étude. En comparaison avec les résidus grossiers insaturés, la submersion des résidus a diminué les quantités cumulées d’acides, de sulfates et de fer dans l’eau interstitielle. La submersion des résidus grossiers a également entraîné une augmentation de la mobilité et le rejet de Ra 226 dans l’eau interstitielle lorsque des conditions acides sont apparues en surface des résidus après qu’on eut réduit l’alcalinité et les quantités de gypse disponibles. Le drainage accru de Ra 226 dans l’eau interstitielle était accompagné d’une augmentation des quantités de fer. L’eau de surface au dessus des résidus submergés contenait de faibles concentrations de métaux dissous lorsque la couverture d’eau au dessus des résidus était maintenue en permanence dans de bonnes conditions d’oxygénation par un apport d’eau douce et lorsque les flux en surface et dans l’eau interstitielle étaient présents dans des proportions égales.

L’étude a conclu qu’une couverture d’eau peu profonde sur des résidus d’uranium pyritique se révélait très efficace pour contrôler l’oxydation et la production d’acide ou pour les limiter à des pourcentages très faibles, mais qu’elle n’était pas suffisante pour les prévenir complètement. Les essais ont également montré que la mobilité du radium augmentait, en l’absence de gypse, lorsque des conditions acides apparaissaient à la surface des résidus déposés sous l’eau. L’ajout de calcaire aux résidus a permis, dans certains cas, de contrôler à court terme le drainage acide.

Ce rapport décrit les résultats d’études lysimétriques de diffusion conduites dans le cadre d’un vaste programme de recherche intitulé « Development of Wet Barriers on Pyritic Uranium Tailings for Controlling Acid Generation » (mise en place de barrières humides sur des résidus d’uranium pyritique à des fins de contrôle de la production acide). Ces études ont été entreprises pour déterminer les caractéristiques de l’oxydation de surface, de la lixiviation et des rejets massiques des résidus d’uranium pyritique submergés, pour deux scénarios différents :

1) résidus non oxydés maintenus sous l’eau pendant plus de 12 ans;
2) résidus altérés (partiellement oxydés).

Les études ont été conduites en utilisant des lysimètres sur : des résidus non oxydés, obtenus de l’usine de concentration de Quirke et maintenus en submersion au laboratoire depuis 1982; des résidus altérés, obtenus du parc à résidus de Quirke et déposés sous l’eau au laboratoire en 1990. Les résidus non oxydés se sont oxydés très lentement et une zone étroite d’oxydation et de précipité d’hydroxyde de fer, de 2 à 3 cm d’épaisseur, s’est formée sur les résidus, à la surface de contact entre l’eau et les résidus. La mobilisation et le rejet du fer dans l’eau de surface, dans des conditions oxydantes, ont conduit à sa précipitation et à la couverture des résidus par une couche d’hydroxyde ferrique. À l’image des résidus non oxydés, une oxydation supplémentaire des résidus altérés et partiellement oxydés en submersion s’est produite, quoiqu’à un rythme très lent et en se limitant à la zone des résidus près de la surface.

Les études ont permis de déterminer le transfert massique et les paramètres de transfert relatifs à la diffusion (flux et coefficients de transfert) de métaux et de radionucléides provenant des résidus submergés vers la partie supérieure de la colonne d’eau qui les recouvre. Ces résultats fourniront des données pertinentes pour la modélisation à long terme des propriétés chimiques de l’eau de surface recouvrant des résidus. D’après les résultats, les auteurs ont conclu que l’oxydation des résidus d’uranium pyritique submergés améliorait les rejets de Ra 226 vers l’eau de surface et que la mobilité du Ra 226 était grandement accrue lors de l’apparition des conditions acides.

Le rapport présente les résultats de la partie 4 d’une recherche expérimentale entreprise dans le but de déterminer l’impact de l’inondation du parc à résidus Solbec-Cupra, au Québec, et particulièrement l’influence de l’inondation sur la qualité de l’eau de recouvrement et sur la qualité de l’eau interstitielle dans les résidus oxydés et non oxydés. La partie 4 était axée sur l’effet de neutralisation de la couche oxydée avant l’inondation, et comportait une période de suivi de deux ans. L’expérimentation de l’inondation a consisté à simuler in situ différents scénarios d’inondation en utilisant des bassins instrumentés. Cinq cylindres de plastique inerte ont été enfoncés à différentes profondeurs dans les résidus, chaque cylindre étant suffisamment long pour permettre un recouvrement d’eau minimal d’un mètre au-dessus de la surface des résidus. Des piézomètres ont également été installés afin d’évaluer les conditions dans les résidus et le sous-sol avant l’inondation.

Les résultats indiquaient que la submersion des résidus sous une couverture aqueuse peu profonde avait pour effet d’inhiber l’oxydation des résidus acides et empêchait la poursuite du processus dans les résidus non oxydés. L’effet d’inhibition était progressif et l’eau interstitielle dans les résidus oxydés demeurait acide pendant un certain temps avant d’atteindre un niveau de pH neutre. La neutralisation de la couche de résidus oxydés par l’ajout et le mélange de pierre à chaux finement broyée avant la submersion avait pour effet de stopper rapidement le processus d’oxydation et de permettre à l’eau interstitielle d’atteindre et maintenir un pH neutre. Les résultats du suivi indiquaient que la submersion des résidus sous un mètre d’eau permettrait éventuellement à l’eau du bassin d’avoir la même qualité que l’eau de surface entrant dans le bassin.

Cette étude avait pour but d’évaluer la hauteur d’eau optimale requise pour prévenir la remise en suspension des particules solides et ainsi réduire l’impact environnemental. Les résidus du site minier Solbec-Cupra faisaient l’objet de l’étude. Le projet de recherche comportait trois étapes :

1) détermination des conditions de vent;
2) étude sur les vagues;
3) comportement des solides en suspension en fonction de l’apport d’énergie.

Selon les résultats des expériences, on a trouvé que la hauteur d’eau minimale au-dessus des résidus miniers réactifs devrait être de 1,341 m. Cependant, avec une couche de sable sur les résidus, le niveau d’eau requis pourrait être réduit à 0,741 m. On a également calculé qu’une couche de sable permettrait de réduire la charge totale en sédiments de 331,1 à 41,8 m3/m/jour.

Cette étude a été entreprise pour évaluer l’influence de la submersion du parc à résidus miniers oxydés Solbec-Cupra sur la production de drainage minier acide. Les objectifs précis de l’étude étaient les suivants :

* vérifier l’efficacité de la submersion sur la viabilité et l’activité oxydative des microorganismes produisant un drainage acide;
* obtenir des données sur l’efficacité de l’incorporation de chaux dans les résidus.

Des échantillons représentatifs de résidus oxydés et non oxydés ont été prélevés sur le site, puis utilisés dans des colonnes expérimentales et de grands lysimètres afin de simuler une inondation artificielle pendant neuf mois.

Les résultats ont montré que la submersion de résidus non oxydés a empêché leur colonisation par des ferrobactéries connues, notamment Thiobacillus ferrooxidans et Leptospirillum ferrooxidans. L’inondation artificielle des résidus non oxydés mélangés à une matière neutralisante comme la chaux a inhibé les bactéries inoculées sans les éliminer. Les résultats ont également indiqué que les méthodes existantes pour évaluer le dosage de chaux dans les sols ne permettaient pas de prédire le matériel neutralisant nécessaire dans les résidus miniers.

Immersion de résidus miniers préalablement oxydés : étude de cas de Mattabi

Cette étude avait pour objectif de régler certaines incertitudes liées à la conception des couvertures aqueuses pour la réhabilitation des résidus miniers oxydés. Des expériences en colonne en laboratoire et des essais en cellules sur le terrain ont été réalisés pour des résidus de la mine Mattabi, en Ontario. Les expériences comportaient la mise en place de couches d’atténuation, faites de sable ou de tourbe, à l’interface résidus-eau. Les résidus n’ont pas été modifiés par l’ajout de matières alcalines, ni avant ni après l’immersion.

L’immersion des résidus oxydés sans installation préalable d’une couche d’atténuation a donné lieu à la lixiviation de métaux et de sulfate provenant de l’eau interstitielle et des phases minérales solubles dans la couverture aqueuse. Étant donné que l’eau interstitielle des résidus de Mattabi était riche en fer ferreux, la mise en place de la couverture aqueuse a été accompagnée par la précipitation d’une mince couche d’oxyde ferrique hydraté précipité à la surface des résidus. Au fil du temps, les concentrations de contaminants dans la couverture aqueuse ont diminué par suite :

1. de la dilution de la couverture aqueuse causée par l’ajout d’eau désionisée (colonnes de laboratoire) ou de la pluie et de l’eau de fonte de la neige (cellule d’essai sur le terrain);
2. du lessivage des solutés par infiltration d’eau provenant de la couverture vers les résidus;
3. de l’élimination de certains métaux par précipitation et sorption sur une couche d’oxyde ferrique hydraté précipité qui s’était formée à l’interface eau-résidus.

Les résultats indiquaient que les caractéristiques géochimiques des résidus oxydés (composition de l’eau interstitielle, minéraux solubles) ont une incidence importante sur le temps requis pour atteindre les limites de décharge dans la couverture aqueuse. Dans des colonnes en laboratoire, les flux de métaux provenant des résidus vers la couverture d’eau étaient considérablement réduits par la mise en place d’une couche d’atténuation (sable ou tourbe) à l’interface résidus-eau. Dans le cas où l’on a utilisé une couche de sable, la couverture aqueuse a atteint les limites de décharge durant toute la durée des essais. À l’inverse, la tourbe obtenue à proximité des sites miniers ne semblait pas être un matériau qui convenait à l’aménagement de couches d’atténuation, car elle était souvent une source de fer et d’autres métaux. Enfin, les considérations économiques laissent supposer qu’aux sites où les vitesses d’écoulement des eaux d’exfiltration sont élevées, une couverture aqueuse ne pourrait convenir que si elle est additionnée d’eau douce alimentée par gravité provenant d’une source à proximité, et ainsi elle pourrait compenser les pertes d’eaux d’exfiltration.

Étude en laboratoire de la remise en suspension des particules, de l’oxydation et de la libération des métaux dans des résidus miniers immergés

L’utilisation de couvertures aqueuses peu profondes pour couvrir des résidus miniers sulfurés réactifs est une méthode populaire pour prévenir le drainage acide. La turbulence que produit le vent dans les parcs à résidus immergés peut accélérer le transfert d’oxygène de l’air vers l’eau, provoquant ainsi un mélange mécanique et maintenant les concentrations d’oxygène dissous à des niveaux de saturation. La turbulence peut également remettre en suspension les particules de résidus dans la couverture aqueuse saturée d’oxygène et exposer les résidus à un contact accru avec l’oxygène, augmentant ainsi les possibilités d’oxydation et la libération des métaux.

Le rapport présente les résultats d’une étude en laboratoire qui portait sur la contribution à l’oxydation et sur la production d’acide résultant de la remise en suspension des résidus sous l’effet de la turbulence causée par le vent. L’étude comportait une série d’essais en colonne à l’aide de résidus de pyrrhotine qui ont été submergés par des couvertures aqueuses de 45, 60 et 80 cm de profondeur. Les résidus provenaient directement des pipelines de la décharge du concentrateur de Strathcona Mines de Falconbridge, près de Sudbury, en Ontario.

Les résultats indiquent que la remise en suspension augmente l’oxydation des résidus sulfurés, la production d’acide et la libération des métaux. Les produits de l’oxydation incluent les oxydes-hydroxydes de fer (possiblement la goethite) et le gypse. Les résultats de l’étude permettent de croire que, lorsque les résidus sont remis en suspension, soit par agitation mécanique ou par l’intensité des vents et des vagues, il s’ensuit une accélération de l’oxydation des sulfures qui est suivie de la précipitation de minéraux secondaires d’oxydes-hydroxydes de fer. On recommande de mener des recherches plus poussées afin d’évaluer la stabilité à long terme des oxydes-hydroxydes, en particulier quand les conditions de l’eau deviennent réductrices, ce qui peut causer la dissolution des hydroxydes ferriques et vraisemblablement entraîner le rejet de métaux récupérés.

Ce rapport décrit le recours à une nappe phréatique surélevée comme méthode de saturation des résidus qui, passant outre à la nécessité de maintenir une couverture d’eau, permet ainsi de contrôler et de réduire le drainage acide provenant des résidus. Il présente tout d’abord une analyse contextuelle des caractéristiques nécessaires à l’utilisation de méthodes ayant recours à une nappe phréatique surélevée. Puis, il envisage trois démarches de base susceptibles d’être utilisées pour élever le niveau de la nappe phréatique et de la frange capillaire associée au sein des résidus :

1) Modification du bilan hydrique des résidus;
2) Amélioration de la capacité de rétention d’eau des résidus;
3) Construction de barrières freinant l’écoulement de l’eau souterraine dans les résidus.

La modification du bilan hydrique consiste à augmenter les apports ou à diminuer les pertes d’eau dans les résidus. La rétention d’eau peut être améliorée en renforçant les caractéristiques physiques des résidus avant leur mise en place, l’épaississement des résidus, une technique qui permet un très haut niveau de saturation et une hauteur très élevée de la frange capillaire, représentant l’un des moyens d’atteindre cet objectif. La construction de barrières freinant l’écoulement de l’eau souterraine consiste à installer une barrière à l’intérieur des résidus afin de réduire l’écoulement horizontal de l’eau interstitielle qui s’effectue souvent de l’amont vers l’aval dans les résidus. L’adéquation de ces différentes démarches dépend des conditions particulières au site. Pour illustrer ce fait, des expériences sur neuf sites miniers ont été prises en considération dans le rapport.

On a également procédé à des comparaisons des coûts préliminaires et des coûts de conception sur la base de la fermeture de trois types de parcs de résidus : un amas de résidus; un bassin de résidus dans une vallée sur un sol perméable; un bassin de résidus dans une vallée sur un sol imperméable. Les différentes solutions de fermeture comprenaient la collecte et le traitement à perpétuité du drainage acide, l’utilisation d’une couverture artificielle et le recours aux concepts de nappe phréatique surélevée. Une première estimation des coûts de fermeture montre que les concepts de nappe phréatique surélevée, lorsque c’est possible, peuvent permettre d’effectuer des économies importantes par rapport à la collecte et au traitement ou à l’utilisation d’une couverture artificielle.

Revue des projets de recherche sur les couvertures aqueuses et des sites où elles sont utilisées

Ce rapport documente la conception et l’efficacité des couvertures aqueuses pour empêcher la production d’acide dans les rejets miniers sulfurés au Canada, en Norvège et en Suède. Le relevé des sites utilisant des couvertures aqueuses a montré que la profondeur minimale de l’eau est choisie de façon à maintenir la saturation des résidus en cas de sécheresse et à empêcher leur remise en suspension. Les prévisions relatives à la remise en suspension sont basées sur des corrélations empiriques avec la contrainte de cisaillement du lit, la vitesse d’écoulement de l’eau près du fond ou le rapport hauteur de vague/profondeur de l’eau. Les auteurs soulignent que les méthodes utilisées actuellement pour prédire la qualité des eaux des bassins et des effluents ne tiennent pas compte de plusieurs phénomènes biologiques, géochimiques et physiques qui peuvent influer de façon importante sur l’efficacité des couvertures aqueuses. De plus, il n’y a généralement pas suffisamment de données de terrain à long terme permettant de vérifier les prédictions sur la qualité de l’eau.

Vu les dissimilitudes des sites étudiés, il a été impossible de faire quelque corrélation que ce soit entre la profondeur de l’eau et l’efficacité de la conception. Cependant, certaines observations sont communes à plusieurs sites, notamment :
* une augmentation considérable du pH durant l’été, probablement due à l’activité de la microfaune, au dégagement de CO2 et à une augmentation de l’alcalinité causée par le ruissellement en surface;
* la formation d’un mince revêtement d’oxyde-hydroxyde de fer orange et de matière organique à l’interface résidus-eau.

L’utilisation d’une couche protectrice de sable ou de tourbe à l’interface résidus-eau permet de réduire les flux de métaux dans la couverture d’eau à des quantités négligeables. Toutefois, le flux de métaux dans la couverture aqueuse peut recommencer lorsque le pouvoir absorbant du revêtement protecteur est atteint. L’emploi d’une couche de tourbe crée des conditions fortement anoxiques et réductrices dans les résidus. La tourbe produit aussi une acidité qui peut augmenter fortement la mobilité de certains métaux dans l’eau interstitielle des résidus. L’ajout de chaux à des résidus préalablement non oxydés avant leur immersion inhibe l’activité des ferrobactéries en maintenant le pH élevé. Le mélange de la partie supérieure des résidus avec la chaux s’est avéré plus efficace que le simple ajout de chaux à la surface. Les résultats des essais en laboratoire montrent que les résidus grossiers immergés dans l’eau engendrent des quantités plus importantes de drainage acide que les résidus fins.

D’après les études en laboratoire et sur le terrain, l’immersion des résidus s’avère, parmi les méthodes connues à ce jour, la méthode la plus efficace de prévention et de contrôle du drainage acide. Toutefois, dans bien des cas, les eaux de débordement de la couverture devront être traitées pour respecter les normes réglementaires et il est actuellement impossible de prévoir exactement l’importance et la durée nécessaires pour le traitement. Bien que les couvertures aqueuses représentent une technologie prometteuse, de nombreux phénomènes qui influent sur leur efficacité ne sont pas connus et la profondeur minimale d’eau requise ne peut être déterminée avec certitude, à l’heure actuelle.

Le présent rapport fournit une mise à jour sur des analyses documentaires réalisées en 1993 (rapport 2.11.2a du NEDEM) et en 2009 (rapport 2.11.2b du NEDEM) qui se penchaient sur les aspects biologiques du confinement subaquatique des résidus miniers. Le confinement des résidus miniers sous l’eau peut servir à limiter leur exposition à l’oxygène afin de minimiser leur oxydation et prévenir la production de lixiviat acide et riche en métaux.

Le rapport porte sur la biogéochimie de certains métaux et oxyanions dans les sédiments d’eau douce et dans les résidus miniers submergés. Comme point de départ, l’étude se penche sur le comportement des métaux et des oxyanions dans la colonne d’eau sus-jacente et dans la phase solide sous-jacente (sédiments/résidus), puis vient l’analyse de leurs interactions avec le biote qui colonise ces sites riches en métaux. Cette information a été dérivée en grande partie des études de laboratoire, de travaux réalisés sur des lacs ou des étangs possédant une concentration élevée en métaux et d’études post-fermeture d’installations de confinement subaquatique à des sites miniers au Canada et ailleurs. D’après ces données, l’élimination sous-marine des résidus riches en sulfures a réussi à prévenir l’oxydation des sulfures, empêchant le développement de l’ERA et réduisant grandement le rejet de métaux.

On s’attend à ce que les sites utilisés pour le confinement subaquatique des résidus soient colonisés par une variété de plantes et d’animaux aquatiques, et c’est d’ailleurs ce qui est déjà arrivé pour certains, mais on connaît peu la progression de cette colonisation et la santé des commaunautés biologiques établies. Par exemple, des concentrations élevées de métaux et d’éléments traces dans les résidus pourraient avoir un effet sur les organismes aquatiques résidents. D’un autre côté, les propriétés physiques des résidus (par exemple, leur granulométrie ou leur taux de cohésion) ou la rareté de certains composants essentiels comme les nutriments organiques ou la matière organique naturelle, pourraient nuire à la colonisation et limiter le développement de la communauté aquatique.

Le rapport fournit de l’information sur la sensitivité des organismes aquatiques aux métaux préoccupants ainsi que de l’orientation sur les outils et méthodes recommandés pour prévoir ou surveiller les effets biologiques et écologiques des résidus submergés. Le rapport recommande qu’une surveillance soit effectuée pour déterminer la variabilité spatiale des résidus submergés et les changements qu’ils subissent au fil du temps. Des essais sur le terrain devraient être effectués sur les techniques de surveillance qui ont été recommandées mais qui n’ont pas encore été testées sur des résidus submergés.

Cette étude examine la théorie de la couverture sèche et évalue les matériaux potentiels actuellement analysés sur le terrain ou en laboratoire, notamment les géomembranes ainsi que d’autres matériaux provenant de diverses autres sources. Elle comprend une recherche sur la documentation et les publications techniques disponibles permettant de recenser les matériaux susceptibles d’être utilisés pour la construction de barrières. Elle présente une analyse documentaire mettant l’accent sur les rejets provenant de l’industrie forestière. Enfin, elle intègre une recherche portant sur les matériaux potentiels susceptibles de provenir des flux de déchets municipaux et industriels. L’étude élabore également une courte liste de matériaux potentiels en ayant recours à un processus de sélection en deux étapes prenant en considération les aspects techniques, les coûts et les possibilités d’applications concrètes. Elle répertorie des matériaux potentiels de construction de barrières dont on considère qu’ils offrent des avantages généralisés (à l’échelle du Canada) et une bonne probabilité de succès. Parmi les matériaux potentiels considérés comme prioritaires pour de futures recherches, on trouve les sols naturels, les sols modifiés, les résidus désulfurés, les boues de résidus, les déchets ligneux et les boues des usines de pâte et papier. Parmi les matériaux potentiels considérés comme moins prioritaires pour de futures recherches, on trouve la tourbe, les cires, les cendres et la couche PHITO. Le calcaire (mélangé à la masse des résidus) et les revêtements synthétiques sont les matériaux de construction de barrières ne nécessitant pas de recherches additionnelles.

Cette étude a été conduite pour élaborer des méthodologies de laboratoire et des méthodes informatiques pour l’évaluation de l’efficacité des couvertures de sol artificielles pour des résidus sulfurés réactifs. On a conçu et construit trois colonnes de laboratoire, de manière à fournir des méthodes fiables pour l’évaluation de la couverture de sol. On a montré que le transport de l’oxygène au travers des couvertures de résidus s’effectuait principalement par diffusion moléculaire résultant des gradients de concentration s’établissant entre l’atmosphère et les espaces vides du sol. La vitesse de diffusion est contrôlée par le coefficient de diffusion qui dépend, quant à lui, de la taille des grains, de la teneur en humidité, de la porosité et d’autres propriétés physiques telles que la tortuosité fluide ou la longueur du trajet d’écoulement.

On a proposé des concepts pratiques de conception de couvertures de sol à rendement élevé. On a déterminé les propriétés cruciales des matériaux qui sont requises pour la conception et la prédiction du rendement, notamment le coefficient de diffusion, les caractéristiques du drainage de l’humidité et les teneurs critiques en humidité à long terme dans des conditions sèches. À partir d’essais limités en laboratoire, on a conclu que les cycles de gel et de dégel pourraient jouer un rôle important dans le rendement de la couverture de sol.

2.21.2 – Évaluation sur le terrain de l’efficacité de couvertures de sol artificielles de résidus réactifs
Volume 1 : Essais en laboratoire et sur le terrain

Ce projet a évalué l’efficacité de couvertures de sol et d’une couverture de type géomembrane pour réduire la production d’acide dans les résidus miniers réactifs. Les travaux présentés dans ce rapport portaient :

• sur le suivi du rendement des parcelles d’essais sur le terrain au parc à résidus de la mine fermée Waite Amulet;
• sur les expériences en colonnes menées en laboratoire pour simuler des résidus recouverts de sol et découverts.

La couverture de sol était composée d’une couche d’argile limoneuse compactée de 60 cm d’épaisseur, placée entre deux couches de sable de 30 cm d’épaisseur chacune. Une couche de graviers de 10 cm d’épaisseur recouvrait le système de couverture afin de minimiser l’érosion. La couverture de type géomembrane était composée de polyéthylène haute densité (PEHD) d’une épaisseur de 80 millièmes de pouce (2 mm) placé entre la couche de sable fin supérieure et celle de sable grossier du fond. Quatre parcelles d’essai ont été construites sur le site minier Waite Amulet. Trois ont été recouvertes, deux avec des couvertures de sol composites et une avec une couverture de type géomembrane. Sur la quatrième, jouant le rôle de parcelle de contrôle, les résidus sont restés sans couverture. Un lysimètre de bassin de collecte, d’abord rempli de résidus non oxydés, a été installé sous chaque couverture pour mesurer la quantité et la qualité de l’eau de percolation.

Les résultats des études en laboratoire, sur le terrain et de modélisation ont indiqué que le flux d’oxygène a été réduit de 91 % à 99 % par la couverture de sol. Les flux d’acide, obtenus à partir des résidus couverts et découverts, ont montré un degré d’efficacité identique de la couverture. Le suivi des flux d’acide au fil du temps a suggéré que le taux de production d’acide diminuait avec le temps. Les études sur les effets du cycle gel dégel sur l’intégrité de la couche d’argile compactée ont démontré que la plupart des effets négatifs se produisaient au cours des deux premiers cycles de gel-dégel. Les essais sur la stabilité de la couverture de type géomembrane ont permis de déterminer que la stabilité à long terme de la couverture PEHD n’était pas très préoccupante, à l’exception des effets possibles de l’équipement, des animaux fouisseurs et de la lumière du soleil.

2.21.2 – Évaluation sur le terrain de l’efficacité de couvertures de sol artificielles de résidus réactifs
Volume 2 : Contrats universitaires

Ce projet a évalué l’efficacité de couvertures de sol et d’une couverture de type géomembrane pour réduire la production d’acide dans les résidus miniers réactifs. Les résultats présentés dans ce rapport concernent les portées techniques des travaux spécifiques suivantes :

• mesure des propriétés géotechniques des résidus (y compris la taille des grains, les paramètres de compactage et de drainage et la résistance de la couverture au gel dégel);
• mesure des propriétés hydrauliques des résidus et de la modélisation de l’écoulement afin de vérifier les conditions hydrauliques dans les résidus couverts et découverts;
• évaluation des effets du gel dégel sur les caractéristiques de conductivité hydraulique et de rétention d’humidité;
• évaluation de l’effet de la lixiviation acide sur la stabilité des matériaux de couverture;
• évaluation de la stabilité à long terme du polyéthylène haute densité (PEHD) utilisé comme couverture;
• étude des effets possibles de l’oxydation des sulfures sur la concentration des gaz sulfurés tels que le COS, le CS2, et le SO2.

SOMMAIRE   Des couvertures prototypes ont été aménagées dans deux sites miniers, Heath Steele et Waite Amulet dans le cadre du programme NEDEM (Neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier). Une étude indépendante a été entreprise par l’Unsaturated Soils Group de l’University of Saskatchewan dans le but d’étudier de façon critique les sites sous les […]

On a procédé à un examen des matériaux non traditionnels utilisés dans des applications de couverture afin de déterminer ceux qui pourraient être exploités pour des systèmes de couverture du drainage acide. On a examiné les matériaux non traditionnels suivants :

• couvertures d’asphalte;
• couvertures cimentaires (béton projeté renforcé de fibres de polypropylène);
• coulis de cendres volantes de charbon stabilisées au ciment (Cefill, mélanges de cendres volantes et géopolymères);
• revêtements et couvertures synthétiques (géomembranes, barrières isolantes giclées et couches d’argile géosynthétiques);
• barrières de sol modifiées à la bentonite (mélanges sol bentonite, sol modifié par des polymères et agents tensioactifs polymères);
• rejets miniers (résidus et stériles)
• barrières de cire.

Pour les applications de drainage acide, les couvertures doivent avoir une faible conductivité hydraulique, empêcher le transfert (pénétration) de l’oxygène vers les rejets des couches sous jacentes et offrir un substrat pour la croissance d’une végétation durable. La plupart des matériaux non traditionnels examinés pour la construction de couvertures possèdent les caractéristiques nécessaires pour être utilisés en tant que barrière hydraulique. Certains d’entre eux peuvent également constituer des barrières à oxygène efficaces, notamment les sables modifiés à la bentonite, l’asphalte, les membranes isolantes giclées et la cire. D’autres matériaux tels que le Cefill, les couches d’argile géosynthétiques et les barrières modifiées avec du sol peuvent également s’avérer des barrières efficaces pour l’oxygène, s’ils sont maintenus dans un état saturé.

Toutefois, les rejets miniers (résidus et stériles) constituent, du fait de leur présence sur le site, les matériaux non conventionnels les plus intéressants dans le cadre des applications pour la prévention du drainage acide. Il pourrait être nécessaire de modifier ces matériaux avec de la bentonite ou des cendres volantes pour que les résidus et les stériles puissent être exploités comme couverture.

2.21.4b – Conception, construction et suivi du rendement de systèmes de couverture de stériles et de résidus
Volume 1: Résumé

Ce rapport constitue le premier volume d’un manuel en cinq volumes sur les meilleures technologies disponibles pour la conception et la construction de systèmes de couverture pour rejets miniers. Ce volume présente, tout d’abord, une analyse contextuelle sur la conception des systèmes de couverture et les facteurs influençant les objectifs de conception, puis une synthèse des sujets suivants :

• théorie de base sur l’hydrologie de la zone non-saturée;
• caractérisation du site, notamment méthodes en laboratoire et sur le terrain d’évaluation des matériaux de couverture potentiels;
• éléments de la conception des systèmes de couverture et approches de modélisation numérique;
• suivi du rendement sur le terrain de systèmes à une échelle d’essai et à grande échelle;
• problèmes de construction liés à la mise en place de la couverture;
• végétalisation des couvertures;
• questions liées à l’érosion, à la gestion de l’eau de surface et à l’évolution du relief;
• durabilité du rendement des systèmes de couverture;
• études de cas.

Ces sujets sont analysés plus en détail dans les volumes 2 à 5 du manuel.

2.21.4b – Conception, construction et suivi du rendement de systèmes de couverture de stériles et de résidus
Volume 2 : Théorie et contexte

Ce rapport constitue le deuxième volume d’un manuel en cinq volumes sur les meilleures technologies disponibles pour la conception et la construction de systèmes de couverture pour rejets miniers. Ce volume porte essentiellement sur l’hydrologie de la zone non-saturée en rapport avec la conception des systèmes de couverture. Il présente la théorie de base et les concepts fondamentaux autour des sujets suivants :

• stockage de l’humidité;
• flux d’humidité;
• évaporation et transpiration;
• transport d’oxygène.

Il analyse également les barrières capillaires ainsi que la problématique de ces dernières sur les surfaces en pente et fournit un exemple de calcul de la longueur de dérivation.

2.21.4c – Conception, construction et suivi du rendement de systèmes de couverture de stériles et de résidus
Volume 3 : Caractérisation du site et analyses numériques du rendement de la couverture

Ce rapport constitue le troisième volume d’un manuel en cinq volumes sur les meilleures technologies disponibles pour la conception et la construction de systèmes de couverture pour rejets miniers. Ce volume traite :

• de la caractérisation des sites;
• de la caractérisation du terrain et des méthodes d’échantillonnage;
• des méthodes de laboratoire, y compris les essais géotechniques et géochimiques de caractérisation des rejets miniers et des matériaux de couverture.

Il présente également et analyse en détail des méthodes de modélisation numérique pour la conception des couvertures.

2.21.4d – Conception, construction et suivi du rendement de systèmes de couverture de stériles et de résidus
Volume 4 : Suivi du rendement sur le terrain, durabilité du rendement des systèmes de couverture

Ce rapport constitue le quatrième volume d’un manuel en cinq volumes sur les meilleures technologies disponibles pour la conception et la construction de systèmes de couverture pour rejets miniers. Ce volume se divise en deux parties. Dans la première, on analyse le suivi du rendement sur le terrain, ce qui comprend la description des méthodes de mesure des précipitations, de l’évaporation, du taux d’humidité du sol, de la succion, de la percolation nette, du ruissellement et de l’érosion. Cette partie traite également des systèmes de suivi automatisés ainsi que de la gestion et de l’interprétation des données. La deuxième partie du rapport envisage la durabilité du rendement des systèmes de couverture. L’analyse comprend une description des principaux processus physiques, chimiques et biologiques exerçant une influence sur le rendement à long terme, la gestion des eaux de surface et l’évolution du relief, ainsi qu’une brève étude sur le rendement à long terme de la couverture.

2.21.4e – Conception, construction et suivi du rendement de systèmes de couverture de stériles et de résidus
Volume 5 : Études de cas

Ce rapport constitue le cinquième volume d’un manuel en cinq volumes sur les meilleures technologies disponibles pour la conception et la construction de systèmes de couverture pour rejets miniers. Ce volume offre une compilation d’études de cas présentés précédemment dans d’autres rapports, notamment dans le manuel du NEDEM. Le rapport met en évidence les réussites et les enseignements de ces études de cas. Les auteurs soulignent l’importance du transfert de la méthodologie de conception, plutôt que de la conception elle même, d’un site à un autre, et ce, compte tenu du fait que les propriétés physiques des matériaux, les pentes, leur longueur ainsi que les conditions climatiques diffèrent d’un site à l’autre. En outre, les méthodes doivent être continuellement actualisées au fur et à mesure de la collecte ou de l’élaboration de nouvelles données.

Ce manuel présente des lignes directrices de conception et du suivi pour les systèmes de couverture de sols sur les résidus à une échelle macroscopique (c’est-à-dire à l’échelle du bassin versant et du modelé du terrain). Les évaluations à cette échelle sont importantes pour estimer les chances de succès de la réhabilitation à l’échelle d’une région complète. La conception à une échelle macroscopique n’est généralement pas différente de la conception d’une couverture à petite échelle. C’est pourquoi ce document ne présente pas de façon très détaillée des lignes directrices relatives au choix des couches de terrain susceptibles de recevoir de la végétation et d’en favoriser la croissance ainsi que de limiter les infiltrations. On observe la principale différence lorsque la conception de la couverture est évaluée sur le terrain. Au fil du temps, les horizons pédologiques évoluent, la végétation parvient à maturité et l’hydrologie locale se met en place. Dans ce contexte, le véritable défi de la conception d’une couverture à l’échelle macroscopique consiste à intégrer l’évolution du système dès cette phase amont.

Pour aider à surmonter ce défi, ce manuel présente différents renseignements sur :

• la conception d’une couverture à l’échelle macroscopique (en fonction du paysage);
• les processus physiques, chimiques et biologiques ayant des répercussions sur l’évolution du système de couverture au fil du temps;
• les méthodes du suivi à une échelle macroscopique, c’est-à-dire à l’échelle du bassin versant.

Le document propose également des études de cas sur les sites miniers Whistle en Ontario et de Syncrude en Alberta.

Pour garantir la performance à long terme d’un système de couverture, il est essentiel d’implanter une communauté végétale productive, car celle-ci augmente la résistance du sol à l’érosion, améliore la structure du sol et sa teneur en matière organique, évacue par transpiration l’eau stockée dans le sol, procure un habitat à des espèces sauvages et améliore l’esthétique des lieux. Pour comprendre les effets de la végétation sur la performance d’un système de couverture, on a souvent recours à des modélisations numériques. Cependant, de nombreux codes de modélisation actuellement utilisés par l’industrie des systèmes de couverture ont tendance à trop simplifier la contribution complexe de la végétation à la performance du système. Les approches de modélisation numérique qui ignorent les effets de la présence de végétation et de la dynamique des racines ne prennent pas en compte tous les processus et mécanismes contribuant à la performance du système de couverture. Donc, les codes de modélisation numérique qui omettent les mécanismes physiques et physiologiques de la plante ne peuvent plus convenir pour prédire le comportement d’un système de couverture.

Le présent rapport vise à déterminer quelle approche numérique permet le mieux de simuler la végétation dans le cadre de la conception d’un système de couverture. Nous commençons par passer en revue les propriétés physiques, physiologiques et écologiques pertinentes de la végétation, puis nous présentons un sommaire des codes de modélisation actuellement utilisés et des lacunes de chacun. Nous proposons ensuite quelques exemples de modèles dont la formulation permet de prendre en compte de manière exacte les processus végétaux. Nous présentons enfin un ensemble de conclusions et de recommandations.

Cette étude explore l’utilisation de résidus (exempts de matières acidogènes) dans le cadre d’une couverture multicouche sur des parcs à résidus existants. La couverture multicouche considérée ici comprend les couches suivantes (en commençant par la couche supérieure) :

• Couche A – couche humide supportant et favorisant la végétation;
• Couche B – couche de matières grossières contenant une grande proportion de galets pour empêcher les intrusions biologiques des racines et des animaux;
• Couche C – matériau sableux agissant comme une couche de drainage;
• Couche D – matériau à grain fin agissant comme une zone de rétention de l’humidité;
• Couche E – couche non capillaire pour arrêter la montée capillaire de la couche sous jacente;
• Couche F – résidus réactifs.

La fraction fine des résidus (boues), obtenue par ségrégation naturelle ou par hydrocyclones, pourrait être utilisée pour construire la couche capillaire (couche D) qui est l’élément le plus critique de ce système de couverture. Les fractions grossières de résidus (sables) pourraient être utilisées dans les couches C et E en fonction de leur disponibilité et de leurs propriétés hydrogéologiques. La couche B pourrait inclure des galets du mort terrain ou des stériles de la mine. Enfin, la couche humide A pourrait être fabriquée avec le sol du mort terrain excavé, la couche arable d’origine (empilée et protégée) étant utilisée comme couche végétale finale. L’étude a conclu qu’une couche d’une épaisseur d’un mètre composée de matière fine saturée au delà de 90 %, intercalée entre deux couches de sable, pourrait réduire le flux d’oxygène par un facteur 1 000, voire plus.

Ce rapport résume également d’autres rapports intermédiaires et des études universitaires. Ce faisant, il offre une perspective sur les technologies de couverture avec leurs toutes dernières avancées, examine les effets de barrière capillaire créés dans les couvertures en couches, considère les propriétés des matériaux pertinents et présente les résultats du modèle.

Ce rapport présente les résultats préliminaires d’une étude détaillée sur le comportement d’une couverture avec effets de barrière capillaire (CCBE) utilisée comme une barrière à oxygène pour réduire la production de drainage acide. Un élément clé de ce système de couverture était que l’une des couches se composait de « résidus propres » (résidus ayant une très faible teneur en sulfures). Ce rapport présente les résultats préliminaires de six cellules expérimentales construites sur le site Norebec Manitou (près de Val d’Or au Québec) pour étudier le comportement des systèmes de couverture artificiels sur le terrain.

Ce rapport présente les résultats d’une étude détaillée sur le comportement d’une couverture avec effets de barrière capillaire (CCBE) utilisée comme barrière à oxygène pour réduire la production de drainage acide. Un élément clé de ce système de couverture était que l’une des couches retenant l’humidité se composait de « résidus propres » (résidus ayant une très faible teneur en sulfures). Ce rapport présente les résultats définitifs de six cellules expérimentales construites sur le site Norebec Manitou (près de Val d’Or au Québec) pour étudier le comportement des systèmes de couverture artificiels sur le terrain. Les aspects financiers de la mise en œuvre de la technologie CCBE sont également pris en compte par la simple évaluation du modèle du coût de remise en état. Ce modèle permet une comparaison des coûts encourus en fonction de l’application de diverses techniques, notamment :

• traitement chimique (chaux) du drainage acide;
• utilisation d’une couverture d’eau avec des digues imperméables;
• construction d’une couverture de type CCBE fabriquée à partir de sols, de résidus propres ou des deux;
• inclusion d’un processus de désulfuration pour produire des « résidus non acidogènes » qui pourraient être utilisés en tant que couche de matière fine dans un système de couverture.

Ce modèle montre qu’une couverture de type CCBE fabriquée à partir de résidus propres peut être une technique de fermeture très compétitive pour contrôler le drainage acide.

Ce rapport présente les résultats d’une application pratique sur le terrain d’une couverture composite. L’étude a évalué la performance d’une couverture composite placée sur le parc de résidus Les Terrains Aurifères (LTA) de la Barrick Gold Corporation. La couverture composite à grande échelle a été construite à l’hiver 1996 sur le site de 60 hectares. Des résidus alcalins ont été utilisés pour la couche de matière fine. Les différentes phases du projet LTA, de l’étude de définition de la couverture à la construction et au suivi ultérieur, sont décrites dans ce rapport.

Ce rapport présente les résultats d’une application pratique sur le terrain d’une couverture composite. L’étude a évalué la performance d’une couverture composite placée sur le parc de résidus Les Terrains Aurifères (LTA) de la Barrick Gold Corporation. La couverture composite à grande échelle a été construite à l’hiver 1996 sur le site de 60 hectares. Des résidus alcalins ont été utilisés pour la couche de matière fine. Les différentes phases du projet LTA, de l’étude de définition de la couverture à la construction et au suivi ultérieur, sont décrites dans ce rapport.

Ce rapport présente les résultats de l’étude liée à la fermeture du site Les Terrains Aurifères (LTA Barrick Bousquet) à Malartic. Cette étude a évalué le rendement d’une couverture composite construite sur le parc à des résidus acidogènes. On a également construit une cellule d’essai de barrière hydraulique pour étudier le rendement de la barrière hydraulique. Les résultats du suivi recueillis entre 1996 et 1998 sont présentés dans le rapport. La principale conclusion est que, par action capillaire, la couverture est demeurée quasi saturée sur une période de trois ans. Le flux moyen d’oxydation des résidus a également été réduit de 95 % au cours de la période d’observation de trois ans. Bien que certaines zones aient affiché par endroits des teneurs en eau inférieures à l’objectif de conception, le rendement observé sur les cellules d’essai de barrière hydraulique indique que ce type de structure serait efficace dans ces zones plus sèches.

Ce rapport présente les résultats de l’étude liée à la fermeture du site Les Terrains Aurifères (LTA Barrick Bousquet) à Malartic. Cette étude a évalué le rendement d’une couverture composite construite sur le parc à des résidus acidogènes. On a également construit une cellule d’essai de barrière hydraulique pour étudier le rendement de la barrière hydraulique. Les résultats du suivi recueillis entre 1996 et 1998 sont présentés dans le rapport. La principale conclusion est que, par action capillaire, la couverture est demeurée quasi saturée sur une période de trois ans. Le flux moyen d’oxydation des résidus a également été réduit de 95 % au cours de la période d’observation de trois ans. Bien que certaines zones aient affiché par endroits des teneurs en eau inférieures à l’objectif de conception, le rendement observé sur les cellules d’essai de barrière hydraulique indique que ce type de structure serait efficace dans ces zones plus sèches.

La division Kidd Creek de Falconbridge Ltd. a utilisé la méthode de déposition des résidus épaissis (TTD) sur son site métallurgique près de Timmins en Ontario. Ce rapport présente les résultats d’une étude de deux ans qui a mesuré les propriétés hydrauliques du parc à résidus afin d’analyser les répercussions à long terme pour l’environnement.

La méthode TTD consiste à épaissir les résidus et à les déverser dans une conduite centrale surélevée produisant un dépôt conique. À l’heure actuelle, le dépôt de résidus de Kidd couvre une superficie de 1 215 ha et ressemble à un large cône en pente douce (+ 1 %). Les résidus contiennent environ 5 % de soufre et sont considérés comme de puissants producteurs nets d’acide. Dans cette étude, les principaux composants de l’hydrologie ont été évalués pour obtenir une vérification de la rétention de l’humidité élevée du dépôt TTD. Les gradients hydrauliques suggèrent que l’eau interstitielle dans la zone saturée tend à se déplacer vers le bas à proximité du centre du cône et vers le haut le long de la pente des résidus. Les gradients hydrauliques à proximité de la surface sur la partie supérieure du cône indiquent que l’écoulement ascendant domine durant le retrait de la nappe phréatique l’été, tandis que l’écoulement descendant domine durant la période de recharge qui suit.

L’analyse de l’eau interstitielle montre que l’oxydation des sulfures se produit dans la masse des résidus. On s’attend à de faibles répercussions du dénoyage durant une année sèche sur la saturation à long terme des résidus. Cependant, au cours de ces périodes, l’oxydation est favorisée plus profondément dans les résidus. On s’attend à ce que la saturation des résidus et la position de la nappe phréatique ressemblent à celles actuellement observées dans les zones du cône où le dépôt n’est pas actif. Le taux de rejet de contaminants à partir des résidus dans l’environnement devrait rester similaire à ce qu’il est actuellement, du fait des faibles vitesses de l’eau interstitielle et du maintien de conditions saturées à proximité de la surface.

La division métallurgique Kidd de Falconbridge Ltd. a entrepris en 1992 une étude portant sur l’injection de deux composés traceurs dans des résidus épaissis, suivie d’un échantillonnage et des analyses de l’eau interstitielle en aval en 1993 et en 1996. Contrairement aux résidus conventionnels, les résidus épaissis ne produisent pas de ségrégation des sédiments, mais restent homogènes lorsqu’ils sont placés.

L’objectif principal de cette étude était de vérifier le mouvement prévu de l’eau interstitielle dans les résidus épaissis. L’eau interstitielle observée était principalement en aval et suivait la pente des résidus conformément à la modélisation précédente. Les plus grandes vitesses étaient dans la direction horizontale, la vitesse de descente moyenne allant de 8 % à 16 % de la vitesse horizontale moyenne.

Ce rapport présente les résultats d’une étude géochimique, hydrogéologique et hydrologique du parc à résidus épaissis de Kidd Creek. Elle fait partie d’une étude plus vaste destinée à aider à l’élaboration d’un programme complet de gestion environnementale à long terme des résidus de Kidd Creek.

La pratique actuelle de coélimination de la natrojarosite avec les résidus riches en sulfures à Kidd Creek introduit de la natrojarosite au sein d’un environnement au pH neutre et à faible EH dans lequel elle est instable d’un point de vue thermodynamique. Les résultats indiquent que la natrojarosite se dissout, libérant du Na, du K, du Mg, du Mn, du Fe, du Zn, du Pb, de l’As, du HCO3 et du SO4 dans l’eau interstitielle. Les études minéralogiques montrent également qu’une masse importante de natrojarosite reste dans les résidus, représentant une source de contamination à long terme.

Les effets de la dissolution de la natrojarosite sur la composition de l’eau interstitielle se distinguent des effets de l’oxydation des sulfures. L’oxydation des sulfures produit des conditions de faible pH dans l’eau interstitielle à proximité de la surface et provoque la dissolution des carbonates, ce qui augmente au départ la concentration de HCO3 dans l’eau interstitielle. En revanche, la poursuite de l’oxydation consommera la capacité de neutralisation carbonate-acide des résidus et réduira subséquemment l’alcalinité de l’eau interstitielle. Étant donné que l’oxydation des sulfures a été limitée par le dépôt continu de résidus sur la majeure partie du cône principal de résidus, il n’y a pas de diminution discernable des sulfures à la surface. En supposant qu’il n’y ait pas de changements à la surface des résidus présents du fait de l’érosion ou d’opérations de remise en état, la modélisation de l’oxydation des sulfures donne à penser que ce processus sera le plus intense durant les vingt premières années d’exposition des résidus à l’atmosphère. Cependant, le temps de résidence des produits issus de la réaction dans les interstices avant rejet pourrait excéder mille ans.

Des études hydrologiques ont également été menées pour déterminer la quantité d’eau interstitielle de faible qualité ayant contribué au ruissellement de surface à partir du parc lors d’événements pluviohydrologiques. Durant un épisode de précipitations de longue durée et d’intensité modérée, la contribution maximale mesurée de l’eau interstitielle au ruissellement était de 23,5 %. Les épisodes de précipitations de longue durée entraînant la montée de la nappe phréatique à travers le parc à résidus représentent le potentiel le plus important de contribution d’une eau interstitielle de faible qualité aux effluents des eaux de surface.

Ce rapport présente les résultats d'une étude hydrogéologique du parc à résidus miniers de Fault Lake. Les résidus ont été déposés dans une dépression d’un lac de kettle qui s’est formée dans un dépôt d’épandage fluvioglaciaire de sable et de gravier. Les objectifs spécifiques de l'étude étaient d'analyser l'hydrogéologie chimique et physique du site pour délimiter les zones touchées par le drainage acide provenant des résidus, et de vérifier la présence de l'effet d’enveloppe poreuse. Cet effet unique se produit lorsque l'écoulement à travers les résidus est suffisamment faible par rapport au till environnant plus perméable, de telle sorte que les impacts sur les eaux souterraines résultant de l'oxydation des résidus sont insignifiants à l'échelle régionale.

Les résultats indiquent que, bien que l'oxydation des sulfures ait été à son plus haut niveau depuis la cessation des dépôts en 1978, l'oxydation des sulfures a eu peu d'impact dans les eaux souterraines du till environnant. Les produits d'oxydation de sulfures issus de la lixiviation des résidus semblent être atténués par l'effet de l'enveloppe poreuse. Plusieurs facteurs favorables contribuent à la création de cet effet et limitent les concentrations de métaux en aval des résidus, comprenant :

• la différence de conductivité hydraulique entre les résidus et les sédiments environnants;
• l’infiltration limitée à travers la surface des résidus;
• la dilution des métaux provenant des résidus, lessivés par l'eau circulant autour et en dessous des résidus; et
• l’atténuation chimique des métaux, qui joue probablement un rôle important à l'intérieur de la masse des résidus et dans les sédiments environnants.

Ce manuel présente des méthodologies complètes pour la végétalisation des parcs à résidus sulfurés réactifs au Canada. Il s’agit notamment des procédures de préparation, de neutralisation, de fertilisation, d’ensemencement et d’entretien de suivi, s’il y a lieu. Les éléments de base suivants sont décrits en détail :

• Les macroclimats, les microclimats et leurs effets;
• Les propriétés physiques et chimiques des sols;
• Les types de matériaux (morts-terrains, stériles et résidus) rencontrés dans une mine;
• Les effets généraux de la chaux, des engrais et des autres amendements sur les sols et les résidus.

On présente un programme de végétalisation des résidus s’étalant sur une période de deux à trois ans incluant au moins deux saisons de croissance. Ce programme est divisé en sept segments : évaluation; planification du programme; préparation du site; chaux et engrais; sélection de la végétation; paillis, stabilisants chimiques et autres amendements; établissement de la végétation. On illustre également un certain nombre des outils et des équipements agricoles les plus répandus nécessaires pour préparer, pour ensemencer et pour entretenir les zones de résidus miniers. Enfin, on propose une brève analyse des problèmes liés à la mise en œuvre de programmes de végétalisation au nord du 60e parallèle conjointement avec des études de cas sur des initiatives de végétalisation entreprises dans des sites miniers.

The report examines use of municipal solid waste (MSW) as an oxygen barrier on tailings to prevent oxidation and production of acidic drainage. MSW disposal is an increasing problem for municipalities. This approach may be a “win-win” situation, provided it is technically feasible, environmentally safe and socially acceptable.

Objectives were to :
1. Review current status of remediation of acidic mine tailings,
2. Determine the characteristics of MSW compost and other organic matter, and their use in tailings reclamation,
3. Examine regulations and socioeconomic concerns on use of MSW and other sources of organic matter,
4. Examine the availability and cost of MSW compost, and
5. Recommend studies to address unresolved questions.

The review showed that a compost layer on tailings offered several benefits. However, there is a risk of contaminants in the compost, which depends on the quality of feedstocks and the composting process. Transportation cost and regulations may prohibit this application. Laboratory studies and field work are needed to verify this application and determine environmental risk. Discussions need to be held among provincial and municipal governments and communities if applied for tailings reclamation.

Ce rapport présente les résultats d’une étude portant sur trois modèles de couvertures de compost qui pourraient favoriser la suppression de l’oxydation des résidus et du drainage acide. Des études en laboratoire ont été menées pour évaluer les avantages potentiels d’une couverture de compost et pour faciliter la conception d’essais sur le terrain. Deux qualités de compost de déchets solides municipaux (DSM) – l’un produit à partir de déchets non arrivés à maturité (datant de 4 semaines) et l’autre à partir de déchets arrivés à maturité (datant de 14 semaines) – ont été comparées. Des analyses de la qualité du lixiviat des couches de compost et de résidus ont été conduites pour le potentiel des DSM à rejeter des métaux à l’état de traces, des produits chimiques organiques et des pathogènes dans le bassin versant. Une expérience de simulation en laboratoire permettant de comparer les trois modèles de couverture et les deux qualités de compost a été menée dans des colonnes de Plexiglas pendant plus de 290 jours. Cette étude préliminaire a permis de conclure que le modèle de compost utilisant du compost de DSM non arrivés à maturité constituait la solution de couverture des résidus la plus simple et celle qui présentait le meilleur rapport qualité-prix.

Cette étude a évalué l’efficacité des couvertures organiques pour la réduction de la production d’acide à partir de résidus sulfurés. Les matériaux suivants ont été évalués :

• boues d’épuration stabilisées à la chaux (LSSS);
• compost de déchets solides municipaux (DSM);
• tourbe.

À des fins de comparaison, on a également évalué des résidus désulfurés (DST) et un matériau non organique. L’étude comportait trois volets : caractérisation physique et chimique des résidus et des matériaux de couverture; essais en colonne sur la migration du sel; cellules pilotes.

La caractérisation des matériaux a montré que les résidus étaient dotés de grains plus fins et d’une conductivité hydraulique inférieure par rapport aux LSSS, au compost et à la tourbe. Le compost et la tourbe avaient tendance à se décomposer et à devenir plus compacts au fil du temps. Les LSSS, le compost et la tourbe étaient plus facilement drainés que les résidus.

Les essais en cellules pilotes ont montré une réduction de la production d’acide dans les résidus recouverts par des LSSS. Le pH de l’eau interstitielle et du lixiviat a augmenté, tandis que la concentration des métaux dissous et des sulfates a diminué. Les LSSS ont montré une forte capacité à la consommation d’oxygène et ont maintenu plus de 90 % de saturation d’eau sur toute la profondeur de la couverture. La couverture de DST a maintenu des niveaux d’humidité élevés, inhibant le mouvement de l’eau et de l’oxygène dans les résidus sous-jacents. La valeur d’entrée d’air élevée et une faible conductivité hydraulique ont conduit à une réduction des volumes de lixiviat. Cependant, on a observé des taux d’évaporation élevés et des fissures de dessiccation, ce qui indique l’inadéquation des DST comme matériau de couverture à une couche.

Les résultats indiquent que les LSSS et les DST offrent le potentiel le plus important de réduction des métaux et de charge des sulfates à partir des résidus oxydés. Les avantages des LSSS relèvent de modifications chimiques dans l’eau interstitielle des résidus, tandis ceux liés aux DST sont d’ordre physique et comprennent une faible conductivité hydraulique et un degré élevé de saturation.

Un projet a été lancé pour élaborer et mettre à l’essai des stratégies de gestion à long terme des stériles acidogènes sur le site de la mine Heath Steele au Nouveau-Brunswick. Ce rapport décrit les résultats des trois premières phases de ce projet. La phase I a consisté à sélectionner quatre haldes expérimentales de stériles acidogènes qui seraient les plus propices à un suivi et à une évaluation des mesures correctives. La phase II a consisté à installer des équipements pour recueillir les caractéristiques détaillées et les données de base sur ces quatre haldes expérimentales. Durant la phase III, les sols naturels dans un rayon de 15 km autour du site de la mine Heath Steele ont été évalués pour une éventuelle utilisation comme couvertures pour les stériles.

Enfin, une couverture de sol composite a été conçue en utilisant des matériaux naturels du sol. Une couverture composite à trois couches, constituée d’un till saturé à grains fins inséré entre deux couches à grains grossiers, a été proposée comme matériau imperméable à l’oxygène. La modélisation informatique a montré que l’on pouvait s’attendre à des flux d’oxygène beaucoup plus faibles avec ce système composite par rapport à une couche unique de till.

Ce rapport présente les résultats de la quatrième phase d’un projet mis en place pour élaborer et mettre à l’essai des stratégies pour la gestion à long terme des stériles acidogènes sur le site de la mine Heath Steele au Nouveau-Brunswick. Il décrit la conception et la construction d’une couverture de sol composite de 130 cm d’épaisseur construite sur une halde expérimentale de stériles sur le site de la mine. La couverture se composait d’une base de sable de 30 cm d’épaisseur, d’une couche de till glaciaire compacté de 60 cm d’épaisseur et d’une dernière couche de gravier de 10 cm d’épaisseur pour la protection contre l’érosion. Les résultats ont indiqué une réduction des concentrations d’oxygène gazeux dans la halde, passées de 20 % avant la mise en place de la couverture à environ 1 % après sa mise en place. La diminution de la pénétration de l’oxygène est synonyme d’une réduction des flux d’oxygène et de la production d’acide.

Les températures dans la halde expérimentale ont diminué après l’installation de la couverture, mais semblent avoir été plus influencées par la variabilité climatique que par une diminution de la production de chaleur et de l’oxydation des minéraux sulfurés. Les débits observés à partir de deux lysimètres installés sous la couverture ont indiqué une infiltration de 2 % des précipitations pendant une période de 55 jours lorsque les précipitations étaient importantes. Le volume des eaux d’infiltration s’est réduit sans toutefois que la qualité de l’eau provenant de la halde évolue depuis l’installation de la couverture. Un suivi supplémentaire serait nécessaire pour confirmer la réduction de la production d’acide. Les résultats montrent qu’il faudra 30 ans pour lessiver un volume poreux de la halde.

Ce rapport résume les résultats d’un projet en quatre phases lancé pour élaborer et mettre à l’essai des stratégies de gestion à long terme des stériles acidogènes sur le site de la mine Heath Steele au Nouveau-Brunswick, incluant toutes les données du suivi collectés depuis la mise en œuvre du projet. Les données recueillies sur 72 mois ont confirmé que les haldes de stériles acides sans couverture fournissaient un environnement favorable pour l’oxydation des matériaux sulfurés et donc pour la production de lixiviats acides. Inversement, la construction d’une couverture composite sur la halde de stériles expérimentale a réduit la concentration en oxygène, la température de la halde et le volume de lixiviat. En outre, la couche de till glaciaire intégrée à la couverture a conservé son taux d’humidité pendant la période d’évaluation de 36 mois. Ces résultats prouvent que la couverture de sol composite s’est montrée efficace pour réduire la réaction d’oxydation dans la halde et, par conséquent, le taux de production de lixiviat acide. Les résultats des essais d’analyse du lixiviat ont indiqué une absence d’amélioration voire une baisse de la qualité de l’eau immédiatement après la construction de la couverture. Cependant, on a constaté, après 1994, une amélioration bien définie et constante de la qualité de l’eau, ce qui suggère que la qualité du lixiviat n’a cessé de s’améliorer depuis lors.

Les haldes expérimentales de stériles de la mine Heath Steele sont petits par rapport aux haldes de stériles présentes sur de nombreux autres sites et des mécanismes de transfert de gaz pourraient s’appliquer ailleurs. En dépit des résultats prometteurs à ce jour, un suivi supplémentaire de la couverture demeure nécessaire avant que la stabilité à long terme de cette pratique puisse être correctement évaluée et recommandée en tant que mesure de fermeture définitive à échelle réelle. En outre, le rendement de la couverture dépend du maintien de son intégrité, eu égard à la prévention des dommages susceptibles d’être causés par les racines, les animaux fouisseurs et les impacts physiques. La couche de till glaciaire doit également rester saturée. C’est pourquoi il faudrait un faible niveau d’entretien pour une halde recouverte par du sol.

Ce rapport présente les résultats du suivi dans le cadre d’un projet lancé afin de mettre à l’essai des stratégies pour la gestion à long terme des stériles acidogènes sur le site de la mine Heath Steele au Nouveau-Brunswick. Le projet comprenait la construction d’une halde expérimentale de stériles couvert par un sol composite afin de limiter le taux d’oxydation des minéraux sulfurés. Après la construction de la couverture, le suivi s’est poursuivi pendant cinq ans pour évaluer son efficacité.

Les résultats ont montré des réductions des concentrations d’oxygène gazeux dans la halde de stériles après la mise en place de la couverture, signe d’une réduction des taux d’oxydation. De même, les températures dans la halde ont diminué et semblaient être contrôlées principalement par les conditions climatiques. Depuis la mise en place de la couverture, les concentrations de métaux et de sulfates dans le lixiviat ont affiché un déclin progressif, accompagné toutefois de fluctuations saisonnières. On prévoit une amélioration progressive de la qualité de l’eau interstitielle du fait d’un faible taux de lessivage.

Les charges dans les effluents ont diminué immédiatement après la construction de la couverture du fait d’une infiltration réduite, et, depuis lors, grâce à la baisse des concentrations dans l’eau interstitielle. On a calculé, en fonction des charges améliorées, qu’on réalisait des économies sur le coût de la chaux de 196 $ par an par millier de tonnes de stériles. On a observé 94 % de ces économies peu après la construction de la couverture en raison d’une réduction des débits de lessivage à travers la couverture. Le traitement présentait également d’autres avantages, notamment le faible volume du débit à traiter et la constance de la qualité de l’eau des effluents. Les résultats de cinq années du suivi indiquent que les couvertures de sol composites sur les haldes de stériles sont efficaces pour limiter le taux d’oxydation des sulfures. Pour une application spécifique, le coût et les économies, ainsi que la stabilité à long terme, doivent être évalués.

Cette étude a examiné le potentiel de drainage acide sur le site prévu de la mine Kutcho Creek (Colombie-Britannique) et la viabilité du mélange de stériles pour atténuer le drainage acide. Des études préliminaires sur le drainage acide ont indiqué que le mélange de stériles potentiellement acidogènes avec des stériles avides d’acide sur une halde soigneusement conçue permettrait d’atténuer la production d’acide.

La recherche comprenait des tests statiques (détermination acide-base) et des expériences cinétiques (essais en laboratoire en cellules d’humidité et essais sur site d’altération climatique à l’échelle pilote). Les résultats des essais de détermination acide-base ont confirmé que les roches du mur étaient potentiellement acidogènes et que celles du toit étaient susceptibles de neutraliser l’acide. Les essais en laboratoire en cellules d’humidité, composées de stériles mélangés dans différentes proportions, ont montré des réductions importantes du taux de production d’acide. En revanche, les résultats obtenus à partir des essais sur des parcelles expérimentales ne sont pas montrés aussi concluants. En effet, la qualité du lixiviat dépendait des taux de lessivage plutôt que du taux réel de génération d’acide.

Sur la base d’extrapolations à long terme, le mélange de stériles en provenance de Kutcho, même dans une proportion de 1 pour 1, ne semble pas constituer une stratégie d’atténuation viable pour le drainage acide. Une analyse séparée a également déterminé que les coûts associés au mélange de grandes quantités de rejets sur une halde à échelle réelle seraient excessifs. Ainsi, l’élimination des rejets réactifs dans un parc à residus inondé est généralement considérée comme la méthode la plus réalisable pour l’élimination à long terme des rejets réactifs pour la mine de Kutcho Creek.

Ce rapport décrit la mise en œuvre de techniques d'assainissement du drainage acide à quatre mines norvégiennes. Ces techniques comprennent :
• mise en place d’une couverture géosynthétique composite sur les stériles;
• mise en place d’une couverture de till sur les stériles;
• collecte et traitement des eaux de ruissellement;
• inondation des travaux miniers souterrains;
• disposition des stériles dans un lac, avec la construction d’une digue connexe;
• évaporation.

Le rapport décrit les techniques de mise en œuvre appliquées aux divers sites et, lorsque c’est possible, il fournit une évaluation de la performance fondée sur la base des données du suivi de la qualité de l'eau du site. Des résumés des frais engagés pour la mise en œuvre des différentes mesures sont également fournis.

La couverture géosynthétique a été efficace pour : prévenir l'infiltration d'eau, ce qui réduit la charge globale de métal provenant des stériles; réduire la pénétration d'oxygène dans la halde de stériles et réduire le processus d'oxydation. L'efficacité de la couverture de till n'a pas pu être évaluée à partir des données disponibles.

Les stériles n'ont pas été traités avec de la chaux avant d'être placés dans le lac; ainsi, l'eau dans la halde immergée a un pH d'environ 2,5. Le suivi suggère que des valeurs de pH de 4,5 seront atteintes à long terme dans le lac.

On a lancé une étude d’évaluation du rendement d’une couverture cimentaire pour stériles acidogènes à la mine Myra Falls en Colombie Britannique. Ce rapport présente les résultats de la phase 3 de cette étude qui comprenait une application à grande échelle d’une couverture de béton projeté sur une halde de stériles. On a appliqué, en août 1992, un mélange humide de béton projeté. On a essayé des mélanges utilisant des agrégats importés et des résidus miniers. On a effectué un suivi en laboratoire et sur le terrain jusqu’en 1995, pour déterminer les propriétés mécaniques du béton projeté et pour évaluer le rendement à long terme de la couverture.

Sur une période de trois ans, des inspections visuelles de la couverture de béton projeté ont montré une bonne durabilité globale. On n’a mis en évidence ni dommage causé par le gel ni mouvement de la couverture. Les résultats en laboratoire ont indiqué que la résistance à la compression des mélanges dépassait l’objectif de conception. On a toutefois observé, après 400 jours, une certaine diminution de la résistance à la compression du mélange de résidus. On pense qu’il s’agit d’une conséquence de l’oxydation des minéraux sulfurés présents dans les résidus. Une évaluation des coûts a montré que le transport de l’agrégat jusqu’au site de la mine représentait la partie la plus coûteuse de l’application de béton projeté.

Les recommandations pour de futures études comprennent l’évaluation des effets sur la couverture de béton projeté de la mise en place de morts terrains et de végétation, et de l’efficacité de la couverture de béton projeté pour réduire la production d’acide dans les stériles. En outre, étant donné que le succès à long terme des couvertures sèches dépend de la stabilité de la halde de stériles, des études géotechniques sont requises pour estimer tout mouvement de la pente prévue dans la conception définitive.

Cette étude a évalué l'efficacité relative de quatre techniques de contrôle du drainage acide dans les stériles :
• couverture d'eau;
• couverture du sol;
• couverture d'écorce de bois;
• ajout de calcaire et de phosphate (apatite).

Des échantillons d'essai ont été prélevés dans la mine Heath Steele (Nouveau-Brunswick) et Les Mines Selbaie (Québec). L'étude a porté sur des essais lysimétriques en plein air et des expériences en colonne en laboratoire.

La roche de Heath Steele générait de l’acide à un taux plus élevé que la roche de Selbaie, bien que cette dernière ait une teneur plus élevée en pyrite. Cela est dû à la composition de la gangue de la roche de Heath Steele, qui a eu une influence majeure sur sa capacité de production d'acide. Les techniques de contrôle les plus efficaces étaient, dans l'ordre décroissant : la couverture d'eau, le calcaire, la couverture du sol et l'ajout de phosphate. Toutes les techniques, à l'exception de la couverture d'eau, se sont révélées être légèrement plus efficaces en laboratoire qu'à l'extérieur. L'efficacité de la couverture d'eau peut être améliorée en augmentant la profondeur de l'eau ou en appliquant une couche organique par-dessus les stériles. Une augmentation de 10 à 15 % de l'efficacité a été observée lorsque la quantité de calcaire ajoutée à la roche a été portée de 1 à 3 %. Une augmentation similaire de la quantité de phosphate a abouti à une efficacité élevée, soit de 10 à 70 %. L'efficacité relative des différentes techniques est susceptible de changer au cours du temps, en raison de l'épuisement des matières qui sont sources d'alcalinité ou du phosphate.

En raison de l'activité bactérienne, l'écorce de bois a accéléré la production d'acide d'environ 60 % en laboratoire et 500 % à l'extérieur. Une couverture d'écorce de bois n’est donc pas considérée comme une bonne technique pour réduire la production d'acide dans les stériles de mine sulfurés.

Examen des pratiques de disposition dans des fosses pour la prévention du drainage acide – Études de cas

Ce rapport traite du remplissage de fosses de mines à ciel ouvert et indique une gamme d’approches pour la disposition dans des fosses des rejets miniers. Il présente quatre concepts de base pour l’entreposage de résidus miniers dans des fosses :
* confinement subaquatique;
* nappe d’eau surélevée;
* confinement sous couverture sèche;
* nappes d’eau perchées.

Le rapport présente également les principaux aspects dont il faut tenir compte lorsqu’on envisage la disposition des rejets miniers dans des fosses. Ainsi, il faut examiner certains facteurs techniques, comme les caractéristiques géotechniques, les prévisions concernant la qualité de l’eau interstitielle, de l’eau de la mine et de l’eau souterraine, de même que l’hydrologie de la mine à ciel ouvert. Il faut également prendre en compte les contraintes liées à la mine, notamment la stabilité des parois, les mesures de sécurité et la proximité des travaux souterrains par rapport à la fosse. Il ne faut pas ignorer les répercussions à court et à long terme de l’entreposage des rejets dans les fosses. Enfin, les coûts éventuel des rejets dans les fosses doivent faire partie des évaluations économiques préliminaires à partir desquelles seront établies les limites définitives des mines.

Des exemples choisis d’applications en recherche et sur le terrain, tirés de documents publiés, sont inclus dans le rapport. En outre, douze études de cas portant sur la disposition actuelle et planifiée de rejets miniers dans des fosses y sont décrites. Cette étude indique que les fosses ne se prêtent pas toutes à la disposition de rejets miniers.

Les options de disposition de rejets miniers qui représentent de faibles responsabilités à long terme se limitent à une grande proportion de sites miniers. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un nouveau processus, l’élimination des rejets miniers dans les fosses des mines à ciel ouvert a fait l’objet, au cours des dernières années, d’une acceptation accrue, […]

Ce rapport présente les résultats de la première phase d'un projet de recherche entrepris pour comprendre les interactions géochimiques et hydrologiques entre l'eau et les stériles partiellement oxydés de la halde Stratmat à la mine Heath Steele. Cette étude a examiné les effets de l’immersion de stériles oxydés au moyen de colonnes de lixiviation en laboratoire.

La densité apparente des stériles a été mesurée sur le terrain et des échantillons ont été caractérisés physiquement et géochimiquement en laboratoire. Les résultats ont été utilisés pour prédire la qualité de l'eau pour un scénario hypothétique dans lequel les stériles auraient été remblayés dans la fosse Stratmat. Les expériences de dissolution en colonne ont indiqué que le dépôt des stériles dans la fosse Stratmat inondée libérerait des métaux et des sulfates. La libération séquentielle de divers métaux en réponse aux changements de pH et à l'épuisement des sulfates a été observée.

La modélisation géochimique suggère le recours à divers mécanismes de contrôle de la concentration pour des métaux différents. En présence du mouvement des eaux souterraines non contaminées, la qualité de l'eau s'améliorerait progressivement à mesure que l'eau interstitielle initiale serait déplacée ou diluée. Il faudrait neuf volumes d’eau interstitiellede lessivage pour réduire les concentrations de la plupart des métaux au-dessous de 0,1 mg/L. La réduction des concentrations de plomb exigerait toutefois beaucoup plus de liquide. Les résultats indiquent que cela prendrait beaucoup de temps pour que les concentrations dans l'eau présente dans les pores des stériles remblayés atteignent des niveaux qui seraient acceptable pour le rejet dans la nappe phréatique réceptrice.

Ce rapport présente les résultats de la deuxième phase d'un projet de recherche entrepris pour comprendre les interactions géochimiques et hydrologiques entre l'eau et les stériles partiellement oxydés de la halde Stratmat à la mine Heath Steele. L'objectif principal de cette phase était de comprendre l'hydrologie et le transport de solutés dans les haldes de stériles lors de l'infiltration et du drainage associés aux précipitations. Des essais en colonne de grande taille ont été effectués pour atteindre cet objectif.

Géochimiquement, les résultats expérimentaux indiquent que les concentrations de Ca, Pb, Al de l’effluent sont contrôlées par leurs solubilités, tandis que les concentrations de Zn, Fe et SO4 2-ne le sont pas. Sur le plan hydrologique, les expériences ont démontré que le cheminement préférentiel (canalisation) est un phénomène omniprésent dans les stériles étudiés. Il est plus prononcé au cours des premiers stades du drainage et a tendance à s’atténuer à mesure que le processus de purge se poursuit. La stabilité des canaux formés est influencée par des variables liées aux propriétés du fond rocheux et aux caractéristiques simulées de la pluie.

Les principaux enjeux que rencontre la modélisation de l’écoulement et du transport des solutés sont le cheminement préférentiel et les interactions entre les flux et les processus géochimiques. Les facteurs influant sur les flux d'eau et les effets des flux qui contribuent à l’hétérogénéité de l’écoulement sont discutés et une représentation mathématique des phénomènes de cheminement préférentiel est élaborée. Le modèle de l'onde cinématique a été appliqué aux données expérimentales, mais il ne semble pas prédire adéquatement les caractéristiques d'écoulement par cheminement préférentiel dans les stériles. Ce modèle convient peut-être mieux à des stériles plus grossiers.

Évaluation de la stabilité du confinement subaquatique de stériles oxydés

Cette étude avait pour objet d’évaluer les processus qui se produisent dans des stériles entreposés sous l’eau. L’objectif de ce projet était de concevoir un protocole d’essai en laboratoire qui pourrait servir à quantifier la stabilité chimique des produits d’oxydation des stériles dans divers milieux subaquatiques. Le rapport :

* examine les mécanismes régissant la formation et la stabilité des minéraux secondaires dans les haldes de stériles;
* identifie les minéraux pouvant être présents dans les haldes (y compris les produits de la réaction des stériles altérés);
* évalue la stabilité subséquente des minéraux dans un milieu subaquatique;
* examine les méthodes de laboratoire disponibles et la possibilité de les appliquer à l’évaluation de la libération des métaux par les stériles oxydés.

On a examiné un certain nombre de méthodes d’essai pour évaluer la stabilité subaquatique des stériles oxydés, notamment l’agitation en flacon, les essais en colonne et en réservoir, les extractions partielles et les extractions séquentielles. L’agitation en flacon, les essais en colonne et en réservoir ont été utilisés pour déterminer la stabilité subaquatique des produits d’oxydation. Toutefois, ces méthodes ne permettent pas de distinguer les processus géochimiques des phases minérales responsables de la dissolution des métaux. Les essais d’extraction partielle ne permettent de simuler qu’une condition environnementale. L’extraction séquentielle convient surtout comme méthode de sélection initiale pour l’évaluation de la libération des métaux par les stériles subaquatiques et peut servir à évaluer la libération d’espèces métalliques pour toute une gamme de conditions environnementales extrêmes.

On propose une méthode d’extraction à quatre étapes pour étudier le partage des espèces métalliques dans les stériles oxydés. Elle permet d’évaluer efficacement les associations métal-phase dans un stérile, lorsque les méthodes plus directes (p. ex., microscopie électronique à balayage, diffraction des rayons X, etc.) deviennent trop coûteuses et exigent trop de temps en raison de la nature amorphe/à grains fins de nombreux minéraux secondaires. Lorsqu’elle est couplée à des essais cinétiques ou in situ, cette méthode devient un outil efficace permettant d’évaluer les risques environnementaux associés au confinement subaquatique des stériles oxydés.

2.37.1
Ce rapport présente la théorie générale derrière le mélange et la stratification des stériles pour la prévention et le contrôle du drainage acide. Il décrit des études de cas sélectionnées portant à la fois sur des mines de charbon et de métaux.
Les études sur les rejets de charbon tendaient à examiner l’ajout de substances alcalines plutôt que le mélange délibéré de stériles acidogènes et avides d’acide. Ces études ont montré que des substances alcalines fines uniformément réparties dans une halde de stériles s’avéraient efficaces pour retarder l’apparition d’un effluent acide. La poussière de four à chaux était plus efficace que le calcaire pour réduire l’acidité nette et prévenir l’apparition d’un effluent acide. L’ordre dans lequel les morts-terrains ont été placés par rapport aux couches génératrices d’acide a eu un effet significatif sur la qualité des lixiviats. Le placement des morts-terrains dès que possible après l’exploitation s’est avéré bénéfique pour réduire le drainage acide.

On a recensé peu de sites miniers de métaux ayant délibérément examiné ou appliqué le mélange, la stratification ou les deux. Les résultats disponibles ont montré que le mélange ne réduisait pas le taux d’oxydation des sulfures dans les matériaux susceptibles d’être acidogènes, sauf si un matériau hautement réactif neutralisant (le calcaire) était appliqué et que le mélange était proche de l’idéal. Le mélange parfait n’était généralement possible que lors des essais en colonne ou en cellules d’humidité. Le mélange et la stratification se sont avérés efficaces pour retarder l’apparition d’effluents acides et pour réduire les charges métalliques et acides. Cependant, la prévention des effluents acides des matériaux mélangés ou stratifiés n’a pas nécessairement empêché les concentrations de métaux dissous d’être problématiques.

L’examen a révélé que le mélange et la stratification de stériles acidogènes et avides d’acide pouvaient être une méthode légitime pour neutraliser le drainage acide. Il demeure cependant une incertitude considérable et il serait nécessaire de conduire des recherches plus approfondies sur l’application et la pratique de cette méthode.

Méthodes pour retarder le drainage minier acide – examen d’une étude de cas

La présente étude porte sur l’évaluation de diverses méthodes permettant de retarder l’apparition du drainage acide :
• application d’un bactéricide;
• dépôt dans le pergélisol;
• application de phosphate;
• ajout d’une solution alcaline;
• couvertures simples utilisant des matériaux meubles;
• couvertures organiques consommant de l’oxygène;
• mélange;
• épandage de chaux.

Les renseignements sur chacune de ces méthodes ont été recueillis dans la littérature et lors d’entretiens avec des exploitants miniers et des chercheurs. Le rapport présente un aperçu de chaque méthode, de même que des études de cas particulières. On examine également dans quelle mesure les études de cas permettent d’établir l’efficacité de chacune des méthodes. D’après cet examen, on constate que l’on dispose de peu d’études bien conçues et documentées sur les méthodes permettant de retarder l’apparition du drainage acide. Toutefois, plusieurs des méthodes examinées semblent suffisamment prometteuses pour justifier la poursuite de la recherche. On formule des recommandations sur les exigences relatives aux études qui porteront sur chaque méthode.

La mine Samatosum en Colombie-Britannique a mis en œuvre la stratification à échelle réelle des stériles acidogènes et avides d’acide sur sa halde de stériles. Dans cette étude, l’information existante a été examinée, les anciennes données réinterprétées et de nouvelles données obtenues pour la halde de stériles stratifiée et les essais en colonne l’ayant simulée.

Les prédictions et les données du suivi ont été rapprochées en s’appuyant (1) sur les observations dans les colonnes montrant que la stratification ne supprimait pas les taux de réaction dans les stériles potentiellement acidogènes et (2) sur le fait que la roche plus grossière pouvait préférentiellement canaliser l’eau au travers d’une couche. En conséquence, l’apparition d’acidité nette dans certains drainages de la halde était simplement le résultat des conditions physiques plutôt que d’un échec des principes géochimiques. Cela met en évidence l’importance de la conception physique et de l’hydrogéologie physique dans toute future conception et construction d’une halde stratifiée. Si le drainage ne passe pas à travers toutes les couches de neutralisation disponibles, le drainage acide peut apparaître même en présence d’un potentiel de neutralisation en excès.

Bien que le pH acide puisse être évité grâce à une stratification soigneusement conçue et mise en œuvre, la lixiviation des métaux ne peut pas être si facilement maîtrisée. À Samatosum, étant donné que les taux de réaction dans les petites (de l’ordre de 20 cm) couches de roches productrices d’un flux net d’acide ont été en mesure de se produire sans atténuation par les roches neutralisantes adjacentes, la lixiviation des métaux peut éventuellement survenir à des taux accélérés dans les haldes stratifiées. Si les solubilités de minéraux secondaires propres au site sont relativement élevées, les concentrations de métaux peuvent dépasser les exigences en matière de qualité de l’eau, même dans le contexte d’un drainage quasi neutre. Par conséquent, la stratification ne constitue pas nécessairement une technique de contrôle de la lixiviation des métaux.

Cette étude a examiné la possibilité qu’une couverture microbienne sur les résidus d'uranium pourrait réduire la pénétration d'oxygène et d'eau. Il était prévu que les ultramicrobactéries pourraient consommer de l'oxygène et que la couverture de biomasse produite pourrait bloquer les pores. Ceci permettrait d'éviter la croissance des bactéries Thiobacillus ferrooxidans qui oxydent les sulfures métalliques en acide sulfurique et métaux solubles, créant un drainage acide.

Les résidus d’uranium oxydés et grossiers de Denison Mines en Ontario ont été testés. Des essais en colonne ont été réalisés pour examiner les meilleures conditions pour la formation de la couverture microbienne. Des deux critères majeurs pour la formation d’une couverture efficace, soit la diminution de la perméabilité et la fixation de l'oxygène par les bactéries, seulement ce dernier a atteint un certain degré d’efficacité. De plus, l'utilisation des ultramicrobactéries ne s’est pas avérée indispensable, car l’essai en colonne avec des nutriments liquides a donné des résultats équivalents à l’essai en colonne avec des nutriments liquides et des ultramicrobactéries. Il est probable que les éléments nutritifs aient augmenté l'activité métabolique des bactéries indigènes déjà présentes dans les résidus.

Ce rapport présente un examen des technologies de traitement des minéraux et de leur application à l’élimination des sulfures des résidus de traitement. L’étude comprenait un examen descriptif ainsi que des essais à l’échelle du laboratoire. Des échantillons provenant de mines du Québec et de l’Ontario ont été traités au moyen de processus de séparation gravimétrique et par flottation afin de les diviser en fragments sulfurés et non sulfurés. Les procédés de séparation à l’essai comprenaient :

• l'utilisation d’un concentrateur Falcon;
• l'utilisation d'un concentrateur Knelson;
• l'utilisation d'un plateau Reichert;
• l'utilisation d’une table à secousses de Wilfley 1/8;
• l'utilisation d'un concentrateur à spirale Carpo LC3000;
• la flottation directe avec diverses étapes de prétraitement et de collecteurs.

On a initialement caractérisé les échantillons, on les a traités selon les techniques ci-dessus, puis on les a réanalysés pour déterminer l’efficacité de la séparation des sulfures. Les caractérisations comprenaient les essais en cellule d’humidité et la détermination acide-base, l’analyse ICP et une évaluation minéralogique. Les résultats de l’étude ont prouvé que les techniques gravimétriques essayées n’étaient pas en mesure de suffisamment bien séparer les sulfures pour éliminer le potentiel acidogène des résidus. La flottation directe a cependant été couronnée de succès pour l’élimination du potentiel acidogène des échantillons de résidus.

Ce rapport présente les résultats de la troisième année d’une étude de séparation des minéraux sulfurés comme stratégie visant à prévenir le drainage minier acide. Les résultats ont été rapportés à partir de résidus à faible, moyenne et haute teneur en sulfures ayant fait l’objet d’essais en lysimètres sur le terrain et d’essais en colonnes en laboratoire dans des conditions de débit saturées. Après plus de trois années d’études sur le terrain, le pH de l’eau interstitielle dans les lysimètres contenant des résidus à faible teneur en soufre est resté proche du neutre. En revanche, l’eau interstitielle dans les lysimètres contenant des résidus à teneur moyenne et élevée en soufre a affiché une acidité et des concentrations de métaux élevées. Les expériences en colonnes étaient encore en cours pour évaluer la capacité de neutralisation de l’acide. Les auteurs ont conclu que les résidus à faible teneur en soufre pouvaient être utilisés comme remblai pour les digues de rétention des stériles ou comme couverture pour recouvrir les résidus les plus réactifs. Toutefois, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ce point.

On a réalisé une étude afin d’évaluer les avantages d’un encapsulage des résidus acidogènes au moyen de résidus avides d’acide. On a eu recours à des essais en colonne en laboratoire pour évaluer les effets de différents matériaux sources et de différentes épaisseurs de la couche de résidus sous-jacente. On a utilisé des modèles pour évaluer l’atténuation de l’arsenic et pour guider la détermination de l’épaisseur de la couche supérieure requise pour éviter l’oxydation des résidus à haute teneur en soufre.

Les essais en colonne ont été conçus pour simuler la mise en place de résidus acides à faible pH pris entre deux couches de résidus neutres avec potentiel de neutralisation en excès. On a ajouté de l’eau au-dessus des résidus que l’on a laissée migrer à travers eux. On a collecté des échantillons de drainage à la sortie de la colonne ainsi qu’au moyen de lysimètres placés dans les différentes couches de résidus afin de prélever sur place de l’eau interstitielle.

Les résultats ont confirmé que les couches neutres pourraient consommer l’acidité existante dans les résidus à faible pH et prévenir le drainage acide et le drainage chargé de métaux. On a observé une meilleure efficacité pour une plus grande épaisseur et un temps de séjour plus long de l’eau interstitielle dans la couche de résidus neutres sous-jacente. La modélisation de l’atténuation de l’arsenic a montré qu’une élimination efficace de l’arsenic était très sensible à la quantité de matériaux d’oxyhydroxyde ferrique dans la couche inférieure de résidus neutres.

Les résultats de la modélisation de l’oxydation de la pyrite suggèrent que le soufre résiduel des résidus agira comme un piège à oxygène, alors que le potentiel de neutralisation prévient la production d’acide dans cette couche. Les résultats de la modélisation suggèrent qu’une couche de résidus neutres d’une épaisseur de 3 m avec une faible teneur en sulfures serait suffisante pour empêcher la production continue d’acide dans la couche à haute teneur en soufre.

RÉSUMÉ Les parcs à résidus miniers présentent des risques tant physiques que géochimiques qui doivent être gérés tout au long de leur durée de vie, depuis leur conception et leur construction, jusqu’à la fermeture de la mine et au-delà. Au Canada, la plupart des mines gèrent leurs résidus sous la forme de boues accumulées derrière […]

Ce rapport contient les résultats d’une recherche de quatre ans sur l’usage potentiel de l’écologie et de la microbiologie des terres humides ou marécages pour traiter le drainage acide provenant des mines métallifères. L’étude a porté sur les processus écologiques microbiens qui se produisent naturellement dans les sédiments des terres humides, des lacs et des océans. Des cellules d’essai ont été construites au périmètre d’une digue d’un parc à barrage de résidus et une couverture flottante de quenouilles a été établie. Des amendements organiques ont été ajoutés à deux des cellules. Au cours de la troisième année de l’étude, le procédé a été mis à l’essai dans des conditions d’écoulement définies. Des réductions du cuivre et du nickel ont été observées.

Ce rapport contient un résumé des composants de l’écosystème microbien qui ont joué des rôles majeurs dans le processus. Les résultats sont utilisés pour définir les paramètres de fonctionnement, comme l’approvisionnement en nutriments et les conditions chimiques. Les limites de l’approche microbienne et diverses considérations économiques sont également présentées. Les résultats de ce projet apportent une base technique pour définir les conditions requises en vue de l’amélioration microbienne du drainage acide dans la fermeture des bassins de collecte des eaux de percolation, des fosses à ciel ouvert et des bassins de polissage.

Cette étude a examiné les terres humides naturelles à proximité de six mines de métaux communs de l’est du Canada à la recherche de preuves d’atténuation biologique du drainage acide. Menée au début de l’automne, la campagne sur le terrain visait à décrire et à comparer les sites selon les caractéristiques chimiques de l’eau et des sédiments, de l’hydrologie et de la végétation.

De grandes différences ont été observées dans les terres humides en ce qui a trait aux charges polluantes en métaux, à l’apport d’eaux souterraines, aux temps de rétention d’eau, aux concentrations de métaux dans les sédiments et aux communautés végétales. Cependant, ces sites ne semblent pas réduire de façon significative les charges polluantes en métaux ou les teneurs en acidité en aval pendant la période d’échantillonnage automnale. Cela découlait très vraisemblablement des basses températures, des profils d’écoulement canalisés dans les terres humides et du contact limité du drainage acide avec les sédiments anoxiques. Les apports d’autres infiltrations et d’eaux souterraines vers les terres humides étaient des facteurs de complication significatifs. Cependant, des concentrations en métaux élevées dans les sédiments des terres humides indiquent que ces dernières avaient retiré des métaux dans un passé récent.

Cette étude a analysé les mécanismes de l’atténuation des effets du drainage acide dans un écosystème de terres humides naturelles contenant des résidus d’uranium submergés dans une aire de gestion des rejets près d’Elliott Lake, en Ontario. Elle visait à déterminer si les terres naturelles humides existantes et le couvert aqueux sur les résidus acidogènes constituaient un traitement du drainage acide. Elle visait également à caractériser dans les terres humides la teneur en métaux des résidus et des substrats sédimentaires, la spéciation des sulfures et des sulfates de soufre ainsi que ses populations oxydantes et réductrices de microbes, et à déterminer leurs rôles dans les interactions géochimiques et biologiques.

Les résidus ont été déposés dans le bassin à la suite d’un déversement de résidus en amont, à la fin des années 1950. L’épaisseur moyenne des résidus dans le bassin était de 0,92 m (3 pi). Sous les résidus, le bassin contenait une couche de tourbe de 0,3 à 4 m (1 à 13,1 pi) d’épaisseur, reposant sur des dépôts de sable et de gravier. Un barrage de castors à l’extrémité est du bassin régulait le niveau de l’eau et le débit de la décharge. Au centre et dans la partie est du bassin, où se trouvait un cours d’eau permanent, la surface de l’eau était soit presque neutre, soit modérément alcaline, avec de faibles concentrations de solides dissous, de fer, de calcium et de sulfates.

À cause de ses divers contrôles physiques, chimiques et biologiques, le système de terres humides existant retenait ou recyclait environ 96 % de l’ensemble du fer produit par l’oxydation de la pyrite. Dans toute la végétation, les concentrations de métaux observées étaient inférieures aux degrés de toxicité des plantes, sans accumulation notable. Les auteurs ont conclu que le système de terres humides et d’eau dans le bassin du marécage de Panel contrôlait effectivement le drainage acide provenant de résidus d’uranium pyritiques partiellement submergés. Son efficacité pourrait cependant être davantage améliorée si tous les résidus étaient complètement submergés.

Cette étude a examiné des technologies de traitement passif et présente un résumé de ses paramètres de conception, de ses exigences opérationnelles, de ses données de rendement ainsi que des renseignements sur ses coûts. Même si l’efficacité des systèmes passifs a été démontrée à de nombreux endroits dans le monde, le climat et les milieux aquatiques canadiens posent des difficultés considérables à leur usage à grande échelle au Canada.

Quatre types de technologies passives pour le traitement du drainage acide ont été examinés :
• drains anoxiques calcaires (DAC);
• milieux humides aménagés;
• systèmes de réacteurs microbiens;
• systèmes de biosorption.

Les exigences de maintenance et du suivi, les conséquences à long terme, les estimations de coûts, la capacité à satisfaire aux normes réglementaires et les études de cas ont été discutées pour chacune de ces technologies. L’étude indiquait que le traitement passif du drainage acide a un avenir au Canada, mais qu’il se limite aux applications où les débits sont relativement constants, où la température de l’eau est supérieure à 7 °C (45 °F), où l’eau est d’une acidité de faible à moyenne et présente de faibles concentrations en métaux.

Plus de recherches et d’expériences sur le terrain sont nécessaires afin que la réglementation sur les effluents des mines de métaux soit respectée de façon constante. Aucun « traitement passif » n’est vraiment passif. Tous les systèmes requièrent un suivi et le remplacement des nutriments dont l’alcalinité ou la base organique est consumée pour la régénération bactérienne. Les précipités métalliques doivent aussi être supprimés, et, dans certaines régions, les boues sont assujetties aux règlements sur les « déchets dangereux », et leur élimination peut représenter d’importantes difficultés.

Cette étude évalue les technologies de séparation par membrane pour le traitement du drainage acide. Les systèmes à membranes hybrides disponibles qui appliquent des combinaisons de microfiltration ou d’ultrafiltration avec osmose inverse ou nanofiltration sont examinés en même temps que d’autres approches novatrices. Des études de cas sur l’application de la séparation par membrane dans les opérations minières sont aussi présentées.

L’étude démontre que la séparation par membrane est une technologie efficiente et d’un bon rapport coût-efficacité pour le traitement de l’eau d’exhaure et des eaux usées ainsi que pour les applications d’atténuation. Une comparaison avec les technologies de traitement classiques démontre que la séparation membranaire, si elle est adéquatement conçue et effectuée, peut donner des résultats de traitement supérieurs pour des investissements et des coûts d’exécution inférieurs. Les membranes ne peuvent pas remplacer complètement les technologies de traitement classiques ni constituer une option de traitement autonome. Elles peuvent toutefois représenter un outil puissant pour la réduction du volume et la minimisation des rejets en permettant la récupération et le recyclage de l’eau et de divers sous-produits de valeur.

Cette étude a évalué différentes approches traditionnelles et alternatives pour l'élimination et le recyclage des métaux et autres sous-produits du drainage acide. Les alternatives de traitement considérées comprennent le traitement chimique, l'extraction par solvant, l’échange d'ions, la bioadsorption et l’extraction électrolytique. La faisabilité technique et économique des techniques est évaluée dans le but de rechercher un processus qui produit un effluent de haute qualité, assure des revenus satisfaisants et minimise ou élimine la production de boues dangereuses.

Cette étude a évalué l'extraction de métaux particuliers (Sb, Cd, Cu, Ni et Zn) du drainage acide en utilisant des échangeurs d'ions. Des essais de laboratoire par lots et des essais en colonne ont été effectués à pH faible, neutre et légèrement acide. Les résultats ont indiqué que la plupart des échangeurs d'ions commerciaux ne présentent pas une sélectivité marquée pour les métaux présentant un intérêt. Par conséquent, la co-extraction du fer est un obstacle majeur pour l'application d'échange d'ions pour le traitement du drainage acide. La co-extraction du calcium devient un problème à un pH plus élevé lorsqu’on utilise de la chaux pour neutraliser la solution. Les résultats les plus prometteurs ont été obtenus avec du cuivre et de l'antimoine, qui étaient même réactifs à l'extraction à faible pH. Fait intéressant, tandis que l'extraction sélective du Cd, Ni ou Zn n'a pas été possible dans la plupart des conditions, l'extraction simultanée de l'ensemble des trois métaux peut être effectuée à un pH neutre en utilisant soit une résine chélatante ou une zéolite synthétique.

Cette étude a examiné la possibilité de récupérer des métaux à partir du drainage acide tout en maintenant la qualité des effluents et en réduisant la production de boues. Plusieurs procédés chimiques ont été évalués pour précipiter et récupérer sélectivement des ions métalliques, conduisant à la mise au point d'un schéma conceptuel d'un processus de précipitation en trois étapes. Plusieurs préoccupations ont été soulevées, cependant, lorsque ce processus a été étudié à l'échelle du laboratoire. D'autres procédés ont donc été recherchés. Malheureusement, les processus étudiés ont des coûts élevés par rapport au traitement classique à la chaux. En particulier, le coût des réactifs sulfurés et du H2 O2 est élevé. En conséquence, de nouvelles recherches visant à optimiser le schéma existant sont déconseillées, à moins qu’elles ne portent sur de nouveaux concepts qui réduisent radicalement les coûts ou les étapes de séparation. Néanmoins, quelques solutions alternatives sont proposées pour l'élaboration d'un schéma de traitement afin de guider la recherche future.

Ce rapport présente une compilation des caractéristiques de 72 sources de drainage acide non traitées au Canada. Ces caractéristiques comprennent les sources, les débits, les teneurs en métaux lourds, l’acidité, les conditions d’oxydation et la teneur en matières en suspension dans les effluents. Ces données sont présentées sous forme de tableaux afin de permettre les comparaisons saisonnières, et il en ressort les tendances suivantes :

• les concentrations de cuivre et de zinc sont en général plus élevées au printemps;
• les concentrations de plomb, de fer et de cobalt sont en général plus élevées en hiver;
• les concentrations de zinc sont en général plus faibles en été et à l’automne;
• les concentrations de cuivre et de cobalt sont en général plus faibles à l’automne;
• les concentrations de sulfate et l’acidité sont en général plus élevées en hiver et plus faibles au printemps.

Plusieurs facteurs de confusion, comme les phénomènes d’adsorption, les interactions le long du trajet de migration du drainage acide ou d’autres particularités du site qui ne sont pas saisonnières ont un effet prédominant sur les caractéristiques du drainage acide. L’étude présentait très peu de données sur les conditions d’oxydation dans les sources de drainage acide, probablement parce que ces paramètres sont difficiles à mesurer et que les résultats sont souvent douteux. Cette information est toutefois nécessaire lorsqu’on envisage différents modes de traitement.

Ce manuel décrit le traitement chimique du drainage acide et dans les pratiques de gestion des boues sur les sites d'exploitation, minéralurgiques et fermer au Canada. Il représente une référence utile pour les procédés de traitement chimique, y compris le traitement par lots des eaux acides accumulées, le traitement à la chaux classique et le procédé de traitement à base de chaux de la boue à haute densité. Ce manuel démontre que le système de traitement doit être compatible avec les conditions spécifiques au site, y compris la collecte du drainage acide et le système de gestion des eaux pluviales, ainsi que la durée de séjour dans le système et la qualité du drainage traité.

La première partie examine les pratiques de traitement chimique actuelles et alternatives. Celles-ci comprennent les procédés de traitement classiques, tels que la précipitation et la neutralisation à la chaux, ainsi que des procédés non conventionnels, tels que la cémentation du cuivre, l’échange d'ions et l'extraction par solvant. Le traitement à la chaux est ensuite caractérisé et des commentaires sont formulés sur la stabilité des boues, la déshydratation des boues et du confinement des boues. Enfin, des questions clés sur le traitement après fermeture sont considérées.

La deuxième partie se penche sur le traitement du drainage acide et les coûts à long terme liés à l’après-fermeture. Elle comprend les coûts en capital et les coûts d'exploitation pour les installations de traitement des boues classique, à haute densité et à haute densité améliorée. Enfin, des études de cas sont présentées pour illustrer les procédés de traitement chimique et les coûts associés.

Cette étude a été effectuée pour caractériser les boues de traitement du drainage acide et pour étudier les facteurs qui affectent la stabilité des boues. L’envergure des travaux pour cette étude comprenait :

• un programme de levés et d'échantillonnage des boues de traitement du drainage acide à 11 sites miniers au Canada (sept sites de métaux communs, deux sites d'uranium, un site d'or et un site de charbon);
• une caractérisation détaillée de la boue échantillonnée, comprenant des analyses physiques, chimiques, minéralogiques et thermiques;
• le lessivage des échantillons de boues à l'aide de deux tests distincts.

Des échantillons de boues fraîches (p. ex. à l’extrémité d’un conduit) et vieilles (au centre de bassins de boues) ont aussi été prélevés pour étudier l’effet du vieillissement naturels des boues. Selon le programme d’échantillonnage entrepris, un protocole général d’échantillonnage des boues a été recommandé. La lyophilisation a été sélectionnée en tant que méthode la plus appropriée pour maintenir l’intégrité des échantillons de boues. Enfin, dans la plupart des provinces et territoires, les essais de traitement des boues ainsi que leur stockage et leur confinement sont contrôlés par des licences ou des permis propres aux sites en fonction des lois applicables. Une revue des règlementations canadiennes et américaines sur les déchets dangereux et d’autres règlementations et lignes directrices pertinentes applicables aux essais de lixiviabilité des boues de traitement du drainage acide a donc aussi été fournie.

Cette étude a évalué les effets du vieillissement des boues ainsi que des paramètres de procédés utilisés pour le traitement du drainage acide sur la lixiviabilité des métaux et la densité des boues. Une usine pilote modulaire de neutralisation à la chaux a été utilisée pour cette recherche. Au cours des essais continus à l’usine pilote, différents paramètres de procédés ont été examinés, notamment : le taux de recyclage, le taux d’agitation, l’usage de floculants et le rapport de fers ferrique vs ferreux. Les boues produites étaient caractérisées par des analyses de lixiviation physiques, chimiques, minéralogiques et métalliques afin de déterminer les conditions optimales pour la production de boues de traitement denses et stables. Des essais en lots ont aussi été effectués pour étudier l’effet de la concentration en sulfates dans le drainage acide.

Les résultats de l’étude ont démontré que le recyclage peut influencer plusieurs facteurs relatifs au traitement et avoir des répercussions sur la densité des boues et sur leur stabilité à long terme. Tout en étant favorable à l’efficacité de l’usine et aux coûts des réactifs, le recyclage accru a augmenté le contenu en métaux lourds des boues et a conduit à une plus grande lixiviabilité des métaux.

La neutralisation lente et contrôlée a augmenté les taux de sédimentation. La consommation de chaux a pu être réduite par la sélection d’une méthode de neutralisation contrôlée ou par étapes, ce qui a diminué de 10 % à 15 % les coûts en réactifs. L’ajout d’un excédent de chaux aux boues de traitement de type haute densité (BHD) a conduit à une lixiviabilité moindre des métaux; cependant, les propriétés physiques des boues étaient amoindries par cette technique potentielle de réhabilitation. Enfin, les résultats ont indiqué que lorsque le temps de vieillissement augmentait, le degré de mobilité des métaux dans les échantillons de boue diminuait et la proportion de calcite et de gypse augmentait.

Ce rapport passe en revue les technologies utilisées pour la gestion des boues de traitement du drainage acide, notamment :

• les technologies classiques de confinement, comme les bassins de confinement, la codisposition avec les résidus, l’utilisation de boues pour recouvrir les résidus et l’entreposage dans les galeries de mine;
• les options de retraitement pour la récupération des métaux;
• la stabilisation et la solidification des boues;
• les options de réutilisation des boues, comme dans les matériaux de construction et les applications aux terres agricoles.

Des considérations sur la remise en état sont également discutées de façon détaillée. Enfin, le rapport met en évidence un certain nombre de lacunes et recommande la poursuite des travaux.

Ressources naturelles Canada a réalisé un sondage sur les pratiques de traitement des eaux de drainage minier et de gestion des boues. Le sondage détaillé visait à obtenir des renseignements sur le contexte et l’historique des sites miniers, les caractéristiques des eaux de drainage minier, les types de traitement et de réactifs utilisés, les problèmes liés au traitement, la composition des boues ainsi que les pratiques et problèmes de gestion des boues. Des données sur les pratiques de traitement et la gestion des boues ont ainsi été recueillies sur plus de 100 sites miniers. La plupart des sites se trouvent au Canada, mais d’autres sont situés aux États-Unis, au Royaume-Uni, en Australie, au Mexique, au Pérou, en Chine, en Afrique du Sud, en Allemagne, au Brésil, en Nouvelle-Zélande et en Hongrie.

Comme les responsables de la majorité des sites ont indiqué qu’ils prévoient traiter les eaux de drainage à perpétuité, leur choix du type de traitement est déterminant pour des raisons non seulement économiques, mais aussi environnementales. Des bassins de boues sont utilisés dans la plupart des sites pour déshydrater les boues et les stocker en permanence. En général, les sites disposent d’une capacité de stockage des boues de 25 ans en moyenne.

Les solides contenus dans la boue de chaux ont une granulométrie extrêmement fine et sont souvent amorphes (non cristallins), de sorte qu’ils sont difficiles à caractériser par des méthodes classiques de microscopie. Dans ce rapport, nous avons examiné des boues de haute densité provenant de sept sites miniers à travers le Canada à l’aide de techniques de microscopie à haute résolution en combinaison avec une caractérisation de l’influent et de l’effluent. Nos objectifs étaient de comprendre les associations de phases métalliques présentes dans les boues et de déterminer les liens entre la composition chimique de l’influent/effluent du drainage rocheux acide (DRA), les procédés de traitement et la composition des boues.

Les boues de traitement présentent des compositions élémentaires variables, mais, dans tous les cas, les abondances élémentaires et les phases métallifères dominantes peuvent être liées à la composition chimique de l’influent du DRA. Les matières cristallines relevées par diffraction des rayons X (XRD) comprennent la calcite ou la calcite magnésienne et le gypse. Cependant, aucune de ces phases ne s’est avérée être un dépôt important de métaux traces précipités.

Les résultats de l’évaluation soulignent le potentiel pour l’élaboration d’un cadre de gestion des boues, ce qui permettrait de prédire le « type de boue » d’après la composition du DRA.

Les responsables du Programme NEDEM ont chargé l’entreprise Hatch de compléter une étude visant à établir les Meilleures techniques existantes d’applicable rentable (MTEAR) pour gérer et contrôler les effluents provenant des mines de métaux, de diamants et de charbon au Canada. L’objectif de l’étude était de fournir des données de référence pour les changements futurs potentiels, qui seront apportés au Règlement sur les effluents des mines de métaux (REMM) et qui visent les types d’installations minières réglementées, la liste de paramètres de l’annexe 4 ainsi que les concentrations maximales permises selon l’annexe 4 pour les effluents rejetés dans l’environnement.

L’étude décrit les technologies ainsi que les techniques de gestion et de traitement des effluents utilisées à l’heure actuelle dans les opérations des mines de métaux (métaux communs, métaux précieux, uranium, minerai de fer) de diamants et de charbon au Canada. Le document présente un aperçu des pratiques de traitement des effluents et de gestion de l’eau de chaque sous secteur et établit un procédé modèle pour le traitement des effluents ainsi que la qualité des effluents traités pour aller de l’avant avec l’utilisation de la sélection des MTEAR.

L’étude identifie les technologies de traitement des effluents qui pourraient être considérées comme les meilleures techniques disponibles (MTD) du secteur minier canadien. Les technologies ont été sélectionnées en fonction de critères et ceux qui respectaient les critères ont été considérées comme les MTD et ont été mises de l’avant pour être considérées comme MTEAR. Une caractérisation technique est présentée pour chaque MTD, qui décrit les procédés d’élimination des contaminants, le rendement d’élimination et/ou les concentrations atteignables, l’équipement majeur, les synergies avec d’autres technologies, les défis opérationnels, leur application actuelle à des entreprises canadiennes ainsi que les coûts de capitaux et de l’exploitation.

Pour chaque secteur/sous secteur, les technologies MTD ont fait l’objet d’un examen plus poussé dans le but d’identifier les MTD qui pourraient être appliquées pour perfectionner le système de traitement des effluents modèle. Des estimations des coûts de capitaux et d’exploitation provenant des vendeurs et des entreprises, des informations à l’interne et de la documentation ont été préparées. Les MTEAR destinées à l’amélioration du système de traitement des effluents modèle pour chaque secteur/sous secteur ont été sélectionnées en se fondant sur une évaluation comparative des coûts- avantages des technologies MTD applicables.

Finalement, les MTDAR pour toute exploitation minière donnée sont propres à un site et découlent d’une multitude de facteurs géographiques et opérationnels ayant une incidence sur la qualité des effluents, la faisabilité technique des technologies de traitement et imposent des contraintes financières sur le capitaux et les frais d’exploitation qui peuvent être assumés par les entreprises tout en maintenant la rentabilité du secteur.

SOMMAIRE L’industrie minière reconnaît depuis longtemps la valeur potentielle des fosses des mines à ciel ouvert comme solution de gestion des passifs environnementaux en particulier lors de la fermeture des mines. Habituellement, on dépose les rejets miniers dans ces fosses, en particulier dans le cadre d’une stratégie de gestion des rejets potentiellement réactifs. L’utilisation des […]

Cette étude a évalué les préoccupations relatives à la solubilité des hydroxydes métalliques dans les solides issus de la neutralisation d’hydroxyde de calcium dans des conditions de lixiviation acide. L’étude a porté principalement sur la lixiviation agressive d’échantillons frais et vieillis de solides prélevés de l’usine de traitement des eaux Fire Road de la NB Coal Ltd. Les résultats des essais ont indiqué que les précipités solides issus d’une usine de traitement des eaux peuvent être réintroduits dans l’eau acide sans dissoudre de nouveau des quantités importantes de métaux ni avoir d’effet nuisible sur la consommation de calcaire dans l’usine de traitement ou sur la qualité de l’effluent traité.

Cette étude a exploré l’utilisation de boues de neutralisation à la chaux pour recouvrir la roche acidogène à la mine abandonnée de Fire Road. L’étude comprenait des évaluations chimiques, morphologiques et géotechniques des boues, le suivi de la qualité du lixiviat au moyen de réacteurs cylindriques et de cellules d’altération sur place, de même qu’un essai sur le terrain visant à évaluer les résultats du laboratoire géotechnique sur les applications de boues à différents stades de vieillissement sur les stériles.

Des pratiques de déplacement impliquant le dragage de vieilles boues sur la surface des stériles ont apporté plusieurs avantages, dont l’alcalinité pour réduire l’acidité de l’eau de la mine et une disposition finale des boues à faible coût. Les boues de neutralisation à la chaux se sont avérées un amendement efficace pour les stériles acidogènes.

Ce manuel décrit les méthodes d’échantillonnage des résidus. Il présente des directives et des recommandations pour le choix de méthodes appropriées d’échantillonnage des solides, des liquides et du gaz interstitiel dans les résidus, tout en reconnaissant l’importance des conditions propres à chaque site et la valeur que représente la prise de décisions sur place. Les auteurs insistent sur le fait que, pour maximiser la qualité des échantillons, il faut réduire au minimum la perturbation et la contamination artificielle des échantillons pendant l’échantillonnage. Les divers chapitres traitent de la collecte des échantillons de solides, de liquides et de gaz interstitiel, ainsi que les différents types d’équipement requis pour chaque échantillonnage. Enfin, les auteurs formulent des recommandations touchant le contrôle de qualité afin d’assurer le prélèvement d’échantillons de qualité pour les différentes phases (solides, liquides et gaz interstitiel).

Ce rapport offre un aperçu des cadres réglementaires du Canada et des États Unis, tels qu’ils existaient en septembre 1993, pertinents pour la fermeture des sites miniers présentant un drainage acide. Il présente également une synthèse des divers critères utilisés par les différents organismes réglementaires afin d’évaluer le rendement en la matière des sites fermes. Cet examen a montré que le Canada participait activement à des recherches sur la prévision et le contrôle du drainage acide, notamment en ce qui concerne l’extraction de minerais métalliques. Il est, en revanche, probable que les États Unis soient plus en avance sur le drainage acide des mines de charbon.

D’une façon générale, les stratégies réglementaires spécifiquement orientées vers les sites devant être fermés qui présentent un drainage acide sont encore en phase d’élaboration au Canada et aux États Unis. Dans l’ensemble, la législation environnementale est plus normative aux États Unis qu’au Canada. La qualité des effluents quittant le site de la mine et celle des eaux souterraines et des eaux de surface en aval du site constituent certains des critères généralement utilisés pour évaluer le succès de la fermeture d’un site présentant un drainage acide. Aux États Unis, on a élaboré, à l’échelon fédéral, des restrictions sur les effluents, des normes en matière d’eau potable et des critères de qualité relatifs aux eaux de surface qui ont force exécutoire soit au fédéral, soit à l’échelon des États, selon qu’un État particulier dispose ou non d’un programme réglementaire en la matière approuvé par le gouvernement fédéral.

D’un autre côté, au Canada, la norme consiste plutôt en des lignes directrices ou des objectifs en matière de qualité de l’eau. Cependant, on peut intégrer, dans les permis ou les licences d’exploitation minière, des paramètres propres au site ayant, eux, force exécutoire, s’appuyant sur lesdites lignes directrices ou lesdits objectifs. En outre, plusieurs provinces ont adopté leurs propres critères en matière de qualité des eaux de surface, des eaux souterraines, ou les deux.

Ce rapport passe en revue les différentes techniques d’échantillonnage et présente des directives pour la conception des programmes d’échantillonnage de stériles pour les phases d’exploration, d’exploitation et de fermeture d’une mine. La partie A contient une revue de la littérature, puis traite de diverses techniques d’échantillonnage des stériles. Ces techniques comprennent entre autres la caractérisation chimique, la stabilité physique, les essais de porosité et la détermination de la teneur en eau. La partie B présente des conseils sur les techniques d’échantillonnage et les méthodes suggérées pour les phases d’exploration et d’exploitation d’un projet minier. L’objectif consiste à obtenir des données appropriées pour établir une base de données suffisamment volumineuse pour évaluer le potentiel acidogène des stériles. Enfin, pour démontrer l’application de ces techniques, la partie C présente un exemple concret de la façon dont les données ont été recueillies et utilisées pour évaluer le potentiel acidogène à La Mine Doyon, au Québec.

Ce manuel examine les techniques du suivi des écoulements d’eaux de surface autour des haldes et présente un résumé concis des techniques d’échantillonnage des stériles. Ce résumé s’appuie sur un examen détaillé des pratiques d’échantillonnage des stériles en divers endroits en Amérique du Nord, en Australie et en Europe, ainsi que sur le compte rendu d’un atelier tenu avec des spécialistes du domaine. Au début, le manuel traite brièvement de l’échantillonnage représentatif, de la conception d’un programme d’échantillonnage, de la gestion des données et de l’assurance et du contrôle de la qualité. Suit une description détaillée des différentes techniques d’échantillonnage (caractérisation chimique, essais statiques et dynamiques, suivi de l’eau, échantillonnage du gaz, mesure de la température, etc.). Enfin, le manuel présente sommairement une série de techniques recommandées pour l’obtention d’information sur divers aspects : estimation des coûts pour la prise de décisions touchant la gestion, la maintenance, le suivi et la fermeture où il y a un drainage acide; prévision (modélisation) du drainage acide potentiel; emplacements d’échantillonnage additionnels et types d’échantillons, et analyses connexes afin d’étayer la prise de décisions. Les auteurs indiquent que les mesures de débit instantanées dans un cours d’eau ou un chenal devraient être réalisées à des emplacements qui représentent la meilleure coupe transversale pour effectuer les mesures.

Ce rapport examine les protocoles d’assurance de la qualité/contrôle de la qualité (AQ/CQ) pour les études sur le terrain. Il porte plus particulièrement sur les programmes visant à prévoir ou à détecter le drainage acide et ses effets sur l’environnement. Un programme d’AQ/CQ commence par l’établissement d’un objectif en matière de qualité des données, qui définit le niveau d’incertitude qu’un décideur est disposé à accepter pour prendre des décisions à partir de données environnementales. Le volet d’assurance de la qualité (AQ) du programme représente l’ensemble des principes opérationnels qui, s’ils sont strictement observés, devraient produire des résultats qui répondent à cet objectif de qualité des données. Le volet de contrôle de la qualité (CQ) consiste à évaluer si cet objectif de qualité des données a été réalisé.

Les éléments communs des programmes d’AQ/CQ pour les études sur le terrain comprennent le choix des emplacements d’échantillonnage, le prélèvement d’échantillons en double, le choix des dispositifs d’échantillonnage, la prise de notes de terrain, la formation et l’évaluation des techniciens, ainsi que la normalisation de la collecte d’échantillons, leur préservation et les protocoles d’entreposage.

Ce document examine les éléments des programmes d’AQ/CQ sur le terrain pour l’échantillonnage des eaux de surface et des eaux souterraines, des effluents, des sédiments, des sols, des résidus et des stériles afin de déterminer les paramètres chimiques associés au drainage acide. Les auteurs examinent également les programmes d’AQ/CQ touchant d’autres paramètres d’intérêt, notamment la mesure du débit des cours d’eau et le suivi des effets biologiques, y compris l’échantillonnage des populations de poisson, d’invertébrés benthiques, de périphyton, de zooplancton et de phytoplancton, ainsi que les métaux dans les tissus des poissons et la présence de la bactérie Thiobacillus.

Document d’orientation pour le suivi du drainage minier acide

Le présent manuel constitue un guide d’introduction, de source unique, au suivi du drainage acide et offre de l’information sur les sources documentaires en lien avec les préoccupations propres aux sites et les nouvelles méthodes de suivi. Le manuel porte principalement sur la phase préopérationnelle des nouvelles mines. Toutefois, des renseignements supplémentaires sont fournis sur les mines en exploitation ou en fermeture qui font face à des problèmes de drainage acide. Le manuel passe en revue les méthodes d’échantillonnage des eaux de surface et traite des exigences en matière du suivi des milieux d’eau douce, tant les milieux sources (c.-à-d. la voie d’eau douce entre la source acidogène et le point désigné de rejet) que les milieux récepteurs. Les questions de mesure de l’écoulement souterrain et de l’infiltration de contaminants des eaux souterraines vers les eaux de surface sont également abordées. En outre, le manuel contient de l’information détaillée sur l’échantillonnage des sédiments, y compris des études de caractérisation chimique, des études sur les communautés benthiques in situ et des essais de toxicité des sédiments. Il présente également des méthodes d’échantillonnage du plancton et des poissons.

En premier lieu, le manuel décrit les notions et les principes de base. Il s’agit d’une description générale des processus géochimiques et biologiques associés à la génération de drainage acide, suivie du cadre de travail de base pour l’élaboration d’un programme de suivi. Des chapitres distincts sont consacrés au suivi régulier des sources et au suivi des milieux récepteurs. Ce dernier chapitre couvre à la fois les composantes abiotiques (c.-à-d., hydrologie, qualité de l’eau et sédiments) et les composantes biotiques (limitées ici aux indices des communautés de macro-invertébrés benthiques et des poissons). Une introduction élémentaire présente le rôle des essais de toxicité dans un plan du suivi environnemental d’une mine.

En dernier lieu, des notes techniques de synthèse, comportant des renseignements détaillés sur des techniques d’échantillonnage particulières, sont intégrées dans une annexe qui accompagne le document (voir 4.5.4 du NEDEM – Annexe). Le rapport souligne que l’analyse des échantillons composites doit être réexaminée soigneusement à la lumière de la perte d’information liée aux propriétés chimiques variables de l’eau, en raison de la stratification de la colonne d’eau.

Annexe – Document d’orientation pour le suivi du drainage minier acide – Annexe A : Notes techniques de synthèse

La présente annexe accompagne le rapport 4.5.4 du NEDEM et contient des notes techniques de synthèse. Ces notes sont conçues pour fournir des renseignements de base sur des outils ou des protocoles spécifiques d’échantillonnage, notamment sur les avantages et les désavantages de chacun, dans la mesure du possible, ainsi que sur l’évaluation des rapports coût-efficacité correspondants.

Application de méthodes géophysiques pour le suivi du drainage minier acide

Ce rapport présente l’application de méthodes géophysiques pour le suivi du drainage minier acide. Cette application est possible parce que l’augmentation des matières dissoutes totales dans les eaux souterraines entraîne une hausse de la conductivité électrique. On peut ensuite cartographier la variation latérale et verticale de la conductivité au moyen de méthodes géophysiques. D’autres méthodes géophysiques peuvent également servir à cartographier la répartition des sulfures disséminés et les zones de réactions d’oxydation active ou de réduction. Lorsque les conditions le permettent, une combinaison de méthodes géophysiques peut être utilisée pour cartographier les sulfures (c.-à-d., la source du drainage acide), les zones d’oxydation active et la répartition du drainage acide.

Dans le cadre de l’étude, des données géophysiques de levés aériens, de levés au sol et de diagraphies de forage d’une grande qualité ont été acquises dans des zones comportant des problèmes bien documentés de drainage acide. Les données géophysiques ont été mises en corrélation avec les données hydrologiques et chimiques des eaux souterraines afin d’établir l’utilité des méthodes. Les résultats ont confirmé que les méthodes électromagnétiques qui permettent de mesurer à distance la conductivité de la subsurface sont très utiles pour la cartographie tridimensionnelle détaillée du drainage acide dans les eaux souterraines. Les levés aériens peuvent fournir rapidement des levés de reconnaissance, tandis que les levés au sol et les diagraphies de forage offrent des données plus détaillées. Toutefois, toutes ces méthodes exigent de mesurer les propriétés électriques de la subsurface, alors que le bruit électrique des lignes de transport d’électricité, de même que le métal en surface et enfoui nuisent à la prise de mesures. La réponse du drainage acide peut également être masquée par des eaux souterraines, des lithologies du substratum rocheux et des sols argileux qui sont naturellement conducteurs.

Le rapport constitue un recueil d’information sur les méthodes en usage actuellement et offre des listes sous forme de tableaux en vue d’aider les lecteurs à évaluer les possibilités d’application des techniques existantes pour déceler et de faire un suivi du drainage acide.

Application de la télédétection et des méthodes géophysiques à la détection et au suivi du drainage minier acide : Recueil de techniques

Ce manuel passe en revue et décrit diverses technologies pour le suivi utilisées pour déterminer la présence et la progression du drainage acide. Il présente un résumé des méthodes à la fine pointe, de même qu’un recueil de renseignements sur les méthodes utilisées à l’heure actuelle, les organisations actives dans le domaine, les fournisseurs de matériel et de services, ainsi que sur les produits et l’équipement disponibles. Des guides sous forme de tableaux aident les utilisateurs à évaluer l’applicabilité et l’efficacité des méthodes permettant de déceler et de faire un suivi du drainage acide.

La partie 1 de ce manuel traite de la télédétection. Cela comprend des instruments permettant de produire de l’imagerie sur film et sur vidéo, ainsi que de l’imagerie radar et de l’imagerie multispectrale. Certains des instruments présentés font appel à la technologie par satellite, aux imageurs aéroportés, à la photographie aérienne et au radar. L’application de ces instruments est envisagée en fonction de trois critères : la végétation, l’humidité et le sol ou la roche. La partie 2 du manuel porte sur la géophysique. Elle présente l’instrumentation utilisée en géophysique, notamment : les systèmes électromagnétiques et aéroportés, les appareils de mesure de la résistivité en courant continu et le géoradar.

Relevé des taux de consommation d’oxygène in situ dans des résidus miniers sulfurés : Étude sur les résidus exposés et les résidus munis de couvertures

La présente étude comprenait la collecte de données à des parcs à résidus miniers comportant diverses conditions, notamment :
• minéralogie des sulfures (pyrite ou pyrrhotite);
• teneur en sulfures;
• acidité par rapport à la neutralité;
• âge depuis la déposition dans le parc à résidus;
• sites dotés de couvertures contre l’oxygène sur des résidus miniers existants.

Une méthode de consommation d’oxygène a été utilisée pour produire une évaluation quantitative des vitesses d’oxydation in situ des résidus sur six sites. Les résultats ont été étudiés en vue d’évaluer la vitesse d’oxydation in situ des résidus sur chacun des sites et d’examiner les tendances possibles en matière de vitesses de consommation d’oxygène et d’autres caractéristiques physiques des sites. On a observé que la vitesse de consommation d’oxygène tendait clairement à augmenter en fonction de l’augmentation de la teneur en sulfures.

On a observé que les vitesses de consommation d’oxygène avaient tendance à être moins élevées dans des conditions climatiques plus fraîches et plus humides que dans des conditions climatiques plus sèches et plus chaudes. On a également observé que les vitesses de consommation d’oxygène diminuaient avec la durée d’exposition des résidus. Les vitesses de consommation d’oxygène mesurées dans des résidus hautement saturés étaient notamment plus basses que dans le cas de résidus semblables où une zone vadose était présente. Les vitesses de consommation d’oxygène mesurées dans des résidus totalement saturés et fraîchement déposés, et dans des résidus hautement saturés indiquent que les charges peuvent être importantes dans les eaux réceptrices. Les mesures des vitesses de consommation d’oxygène utilisées pour évaluer l’efficacité de divers scénarios en matière de couverture ont révélé que l’ajout d’une couche de matériaux non réactifs peut réduire considérablement le flux d’oxygène dans les résidus. La présente étude a démontré clairement que la méthode de consommation d’oxygène constitue une technique d’évaluation rapide et rentable par rapport aux coûts permettant d’obtenir des données utiles et précieuses relativement à une vaste gamme de sites qui contiennent des résidus sulfurés.

4.6.5b – Technique cinétique rapide permettant de mesurer la réactivité des stériles sulfurés : Méthode de consommation d’oxygène

Nous avons adapté la méthode de mesure de la vitesse de consommation d’oxygène, initialement mise au point pour évaluer les résidus réactifs en laboratoire et sur le terrain, en vue de déterminer les vitesses de réaction d’échantillons de stériles dans le cadre d’expériences de courte durée. Cette technique consiste à placer un échantillon de stérile dans une cuve de réaction étanche aux gaz, puis à mesurer la concentration d’oxygène dans la phase gazeuse sur une période de 2 à 3 jours à une température et une teneur en humidité constantes. Cette technique permet d’obtenir des données sur les vitesses de réaction qui viennent compléter celles obtenues avec les cellules d’humidité. Comme elle traite simultanément de nombreux échantillons, cette technique fournit un plus grand nombre de données cinétiques qui permettent de procéder de façon plus rentable à l’évaluation statistique et à l’interprétation. La présente étude porte sur la mise au point de cette technique, sur la démonstration de l’interprétation et sur une comparaison de plusieurs types de stériles.

Selon les prévisions, la vitesse de consommation d’oxygène augmenterait en présence d’une diminution de la granulométrie, d’une augmentation de la température, d’une teneur en soufre plus élevée et après inoculation bactérienne de T. ferrooxidans. En général, les résultats expérimentaux concordaient avec les tendances prévues. La vitesse de consommation d’oxygène surestimait régulièrement la vitesse de dégagement de sulfate par les échantillons contenant de la pyrrhotite. Inversement, les échantillons contenant de la pyrite comme minéral sulfuré principal présentaient une consommation d’oxygène à des vitesses qui concordaient étroitement avec la quantité de sulfates dégagés.

L’étude a démontré que les mesures de la consommation d’oxygène permettent de déterminer les vitesses de réaction dans les échantillons de stériles, que l’on peut utiliser pour interpréter les risques de production d’acide et les vitesses de lixiviation de métaux. La méthode est simple, rapide et peu coûteuse et offre la possibilité d’effectuer plusieurs essais simultanément. Les données peuvent servir à évaluer les vitesses d’épuisement des minéraux sulfurés, ainsi que le potentiel de neutralisation. Bien que la méthode ne permette pas d’établir les propriétés chimiques de l’eau, les vitesses de consommation d’oxygène peuvent servir à déduire la composition chimique des eaux de drainage et à fournir des données complémentaires lors d’autres essais cinétiques, comme les cellules d’humidité. De plus, les résultats des essais de consommation d’oxygène peuvent être utilisés comme intrants dans des modèles perfectionnés de stériles.

Suivi du drainage minier acide

Ce rapport présente un modèle de suivi pour les sites aux prises avec des problèmes de drainage acide, avec une attention particulière aux fréquences optimales d’échantillonnage de la qualité de l’eau et aux paramètres mesurables les plus représentatifs en matière de drainage acide. Le rapport se penche d’abord sur les méthodes de suivi utilisées dans les permis de gestion des rejets pour les mines de la C.-B. ayant un potentiel acidogène. Les échantillons non répétés, prélevés à intervalles fixes, s’avèrent peu fiables pour estimer les concentrations moyennes. En outre, ils ne permettent pas de déterminer les valeurs de crête et les fluctuations de courte durée. Par conséquent, d’autres méthodes, tirées de la documentation sur le suivi et d’études statistiques, sont envisagées.

Le rapport traite de différents objectifs de suivi se rapportant aux diverses méthodes de surveillance possibles. Les statistiques d’échantillonnage de base sont ensuite examinées, étant donné qu’elles s’appliquent aux données sur la qualité de l’eau. Le rapport contient également une description des méthodes servant à réaliser des études préliminaires sur l’échantillonnage. Ces études déterminent les écarts entre les différentes composantes d’un site, permettant ainsi de déterminer la taille des échantillons et les strates afin d’optimiser l’efficacité de l’échantillonnage. Les variations saisonnières sont prises en compte et les données quotidiennes sont comparées au dossier de suivi mensuel officiel, afin de montrer les lacunes d’un échantillonnage mensuel dans un système qui évolue rapidement. En dernier lieu, le rapport présente des lignes directrices générales pour le suivi de l’eau de la mine non traitée et des milieux récepteurs, et traite brièvement de le suivi biologique comme solution de rechange au suivi de la qualité de l’eau.

Analyse documentaire pour le suivi biologique des métaux lourds dans les milieux aquatiques

Ce rapport présente les résultats d’une analyse documentaire rigoureuse sur les méthodes de suivi biologique relativement aux métaux lourds dans les milieux aquatiques. Il fournit des détails sur la gamme étendue des indicateurs possibles et souligne les méthodes de suivi biologique les plus prometteuses ou éprouvées. L’utilisation d’une série de tests d’évaluation biologique permettant d’évaluer les réponses à l’échelle des individus, des populations et des communautés est fortement recommandée; l’utilisation d’une seule méthode ou d’un seul niveau d’examen ne peut fournir toute l’information nécessaire. Pour être d’une utilité maximale, les indicateurs biologiques doivent s’appuyer sur des données d’analyse des tissus et des niveaux de contaminants dans l’environnement, sur de l’information concernant l’histoire de l’exposition des organismes à des habitats contaminés et sur une certaine compréhension de la vulnérabilité des espèces à des contaminants particuliers.

On peut évaluer la santé d’un écosystème par un suivi exercé de deux façons : selon une approche ascendante ou une approche descendante (réductionniste). Le rapport traite des avantages et des désavantages de chacune des approches. De façon générale, l’utilisation de critères physicochimiques a probablement obtenu le moins de succès dans la gestion et la conservation à long terme des écosystèmes naturels. Par conséquent, il n’est pas souhaitable de réglementer uniquement en fonction des changements physiologiques observés chez les algues, les invertébrés ou les poissons.

On obtiendra une meilleure connaissance des effets du drainage minier acide grâce à une progression des études, depuis le niveau de la communauté jusqu’au niveau des réponses biochimiques chez les individus. Il est également essentiel de lier les changements chez le poisson et le benthos aux changements dans les paramètres de la qualité de l’eau. Les paramètres appropriés comprennent notamment la température, la turbidité, la chlorophylle a, l’oxygène dissous, les concentrations de nutriments, le pH, les sulfates, la conductivité, la dureté et les concentrations de métaux.

Environnement Canada entreprend une revue décennale du Réglement fédéral sur les effluents des mines de métaux (REMM) régissant les composés que les 105 mines métallifères actives au Canada peuvent rejeter dans les voies navigables. Ce règlement comprend des lignes directrices pour le suivi des effets sur l’environnement (SEE), qui consistent en des études biologiques sur le terrain que les mines doivent réaliser. Dans le cadre de ces études biologiques, les mines examinent, en aval de leur site d’exploitation, des paramètres comme l’âge, le poids et l’état des poissons, ainsi que la taille de leurs gonades et la grosseur de leur foie, pour évaluer si leurs activités ont des effets sur le milieu récepteur. La majorité de ces 105 mines ont entrepris trois phases de suivi; nous avons obtenu la plupart de ces données d’Environnement Canada, mais le jeu de données est cependant incomplet. Avec les données que nous avions, nous avons évalué si les poissons en aval des mines métallifères au Canada sont touchés par ces mines. Nous avons constaté une détérioration de l’état des poissons en aval des mines de métaux communs (phases 1, 2 et 3/4) et précieux (phases 2 et 3/4), ainsi qu’une hypertrophie du foie des poissons en aval des mines de métaux communs (phases 1 et 2) et précieux (phase 2). Les effets sur la taille des gonades variaient d’une phase à l’autre. Les données étaient insuffisantes pour évaluer les mines de minerai de fer, d’uranium et d’autres métaux durant les phases 1 et 2, tandis que les résultats de phase 3/4 n’ont démontré aucun effet sur les paramètres pour ces mines, mais ils montrent toutefois une réduction de la taille du foie et l’amélioration de l’état pour les mines de minerai de fer. Toutefois, puisque nos données sources étaient incomplètes, nos résultats doivent être interprétés avec prudence.

L’expérience liée aux dix années d’études sur les SEE montre qu’il y a un grand nombre de résultats faussement positifs, ce qui signifie que les études sur les SEE montrent un effet sur les poissons en aval dans des cas où il n’y en a peut-être pas. Par conséquent, Environnement Canada et l’Association minière du Canada ont suggéré deux changements importants à la méthode : la mise en oeuvre de seuils critiques des effets [ce qui signifie que la différence entre les poissons en amont et en aval doit être suffisamment grande pour donner lieu à un « échec ») et l’utilisation d’une correction de Bonferroni (qui nécessiterait que le niveau de certitude dépende du nombre de tests effectués). Nous avons étudié l’incidence qu’auraient ces changements sur les conclusions. Nous avons constaté que l’utilisation des seuils critiques des effets réduirait de plus de moitié le nombre de mines comportant une cote d’échec. Puisque le nombre de résultats faussement positifs obtenus dans le cadre du programme d’origine était élevé, nous suggérons que cela réduira le taux de résultats faussement positifs sans réduire la protection de l’environnement. Toutefois, nous ne sommes pas d’avis que le taux de résultats faussement positifs rende nécessaire une correction de Bonferroni. Nous croyons en fait que l’utilisation de cette correction pourrait être trop prudente et faire en sorte qu’un certain nombre de mines n’échoueraient pas au test de SEE alors que cela devrait être le cas.

Nous concluons ainsi qu’il y a bel et bien des effets biologiques mesurables en aval des mines de métaux à l’échelle du Canada, surtout des mines de métaux communs et précieux, mais nous soulignons que notre jeu de données est incomplet et que l’interprétation des données doit être effectuée avec prudence. Nous concluons aussi que la mise en pratique des seuils critiques des effets influencera avantageusement le taux de résultats faussement positifs des études sur les SEE, mais qu’une correction de Bonferroni n’est pas nécessaire puisqu’elle est trop prudente et qu’elle pourrait entraîner la réduction de la protection de l’environnement.

Cette étude a utilisé un système de « mésocosmes » pour examiner l’effet de l’ajout de drainage acide traité sur la composition et l’abondance d’algues périphytiques et d’invertébrés aquatiques en aval de la décharge d’Equity Mine, en Colombie-Britannique. Un dispositif composé de dix bacs à écoulement continu, adaptés à la colonisation et à la croissance des invertébrés et des algues périphytiques, a été installé et mis à l’essai sur place. Après trois semaines d’écoulement de l’eau à travers les bacs pour permettre la colonisation par les invertébrés du cours d’eau, un drainage acide traité a été ajouté à cinq bacs choisis au hasard pour une période de trois semaines. Des échantillons d’eau, d’algues et d’insectes (de dérive, émergents adultes et du benthos) ont été prélevés aux fins d’analyse. Les résultats ont démontré qu’à une dilution de 10 %, l’ajout de drainage acide traité n’avait pas d’effet sur la composition et l’abondance des insectes aquatiques.

L’étude a démontré que l’application de l’approche des mésocosmes, moyennant un modèle expérimental rigide et bien structuré, peut être un outil puissant pour déterminer avec exactitude les courbes de réponse de l’écosystème pour les rejets d’effluents pendant les activités de la mine ou à la fermeture. Un important avantage de la méthode en comparaison des bioessais plus communs sur des espèces uniques est la puissance de la prédiction des changements du fonctionnement de l’écosystème, fondamentale pour l’établissement de critères de qualité de l’eau pour un site particulier.

Cette étude était la suite d’une recherche menée antérieurement à Equity Mine, en Colombie-Britannique, pour vérifier les effets de l’ajout de drainage acide à un système de mésocosmes. Six bacs ont été ajoutés à la configuration précédente de dix pour décrire quantitativement la relation entre la dilution de drainage acide brut et les indices d’abondance et de composition du macrobenthos et des communautés de périphyton.

À des dilutions inférieures à 1:1000, la capacité du système de mésocosmes à neutraliser l’acide était nettement surpassée. Les teneurs en métaux ont augmenté de plusieurs ordres de grandeur en proportion de la dilution amoindrie du drainage acide. Les métaux qui ont le plus changé à la suite d’ajouts de drainage acide étaient ceux reconnus comme les plus toxiques pour les organismes aquatiques. Un groupe distinct de procédés ayant potentiellement contribué à la toxicité comprenait l’ingestion de métaux liés à une série de sites de fixation à basse et à haute énergie sur des particules de nourriture. L’abondance de la communauté de périphyton dominée par les diatomées et du benthos dominé par l’éphémère commun et le chironome a diminué avec les doses accrues de drainage acide. Parmi le taxon qui a dominé la communauté benthique, seule l’abondance de l’Orthocladiinae n’a pas changé en fonction des ajouts de drainage acide. Les analyses des dérives des insectes indiquaient une réaction d’évitement immédiate aux ajouts de drainage acide.

Cette étude suggère que les modèles basés sur les réactions à l’échelle de la communauté aux dilutions expérimentales de mélanges chimiques sont des prédicteurs appropriés à utiliser après une sélection initiale. Les résultats ont aussi indiqué que la concentration, dans une solution, d’un métal qui cause un changement dans une structure communautaire peut être plus faible lorsque ce métal fait partie d’un mélange acide complexe contenant d’autres métaux, que si le même métal agit individuellement sur des organismes simples ou sur des populations simples.

Cette revue de la littérature porte sur l’évaluation de la qualité des sédiments par l’analyse chimique des sédiments, des essais biologiques et l’étude de la structure de la communauté des macro invertébrés benthiques. Les auteurs examinent et résument les méthodes d’analyse chimique des sédiments. De plus, ils évaluent les divers aspects de l’échantillonnage (dispositifs à employer, conception du plan d’échantillonnage, manutention et préparation des échantillons) pour les essais de toxicité des sédiments. Le document traite ensuite des essais biologiques des sédiments d’eau douce pour évaluer les bactéries, les algues, les invertébrés et les poissons. Les auteurs recommandent l’application de plusieurs essais biologiques dans une approche multitrophique ou d’une batterie d’essais. Les auteurs traitent de l’utilité de la structure et de la fonction des communautés de macro invertébrés benthiques comme indicateurs de la qualité des sédiments. Ils examinent ensuite les méthodes et la conception de l’échantillonnage, et ils recommandent l’échantillonnage de substrats naturels au lieu des substrats artificiels. Ils présentent des recommandations au sujet du tri, de l’identification taxonomique et de l’analyse statistique des ensembles de données sur l’endofaune benthique. Enfin, les auteurs présentent des directives au sujet de l’analyse chimique des sédiments, des essais biologiques (batterie d’essais) et de l’évaluation des communautés de macro invertébrés benthiques.

Ce rapport présente un modèle pour la prédiction de la spéciation des métaux traces dans l'environnement. Dans ce modèle, des espèces ioniques spécifiques sont évaluées et les interactions d’espèces cationiques avec des espèces anioniques sont envisagées. Les données de la rivière Tsolum en Colombie-Britannique ont ensuite été appliquées au modèle. En se basant sur les résultats, on a formulé des recommandations pour améliorer la base de connaissances pour la prise de décisions réglementaires afin d’évaluer l'effet de l'augmentation des charges de métal dans l'environnement.

Utilisation de méthodes paléolimnologiques pour évaluer les effets du drainage rocheux acide

Des études à grande échelle en Amérique du Nord et en Europe ont utilisé avec succès des indicateurs paléolimnologiques pour démontrer que les précipitations acides ont eu une incidence sur les lacs. La présente étude a été réalisée en vue d’examiner la possibilité d’utiliser des méthodes paléolimnologiques pour fournir des données « de base » permettant d’évaluer les incidences du drainage acide provenant des mines. Afin d’appliquer ces méthodes paléolimnologiques, élaborées pour des études sur les pluies acides aux fins du suivi pour le drainage acide dans les lacs de la Colombie-Britannique, il faut d’abord établir un ensemble de données d’étalonnage qui met en relation les assemblages d’espèces du taxon indicateur choisi et les niveaux des paramètres liés au drainage acide (pH, aluminium, cuivre, zinc ou autres métaux) dans les lacs de la province.

Le présent rapport recommande une méthodologie permettant de réaliser l’étude d’étalonnage nécessaire. Parmi ses suggestions figurent des tests statistiques pour l’analyse des données, des techniques de carottage pour obtenir un profil de sédiments non perturbés, des techniques d’analyse en laboratoire et des procédures d’assurance et de contrôle de la qualité.

Nota : La recherche paléolimnologique, dans son sens le plus large, vise à reconstituer l’histoire d’un lac.

Évaluation d’une sonde utilisée sous l’eau pour localiser et estimer l’impact de la résurgence des eaux souterraines dans les eaux de surface adjacentes à des sources potentielles de drainage minier acide (DMA)

Dans de nombreux contextes géologiques, l’infiltration des eaux souterraines dans les eaux de surface est invisible, parce qu’elle passe par des fractures submergées et les sédiments du fond. La présente étude visait à évaluer une utilisation novatrice d’une sonde à conductance électrique (sonde de sédiments) permettant de déterminer les emplacements de l’émergence des eaux souterraines au fond des lacs et des cours d’eau. Dans le cadre de l’étude, cette méthode a été appliquée aux activités d’exploitation minière près de Sudbury et de Timmins, en Ontario. Une sonde de sédiments était remorqué derrière un bateau se déplaçant lentement, sur plus de 21 kilomètres linéaires au fond de lacs et de cours d’eau. Cette méthode a permis de déterminer efficacement le rejet de drainage acide dans les eaux de surface. En quantifiant l’eau souterraine et le transport de soluté, la méthode a également permis de faire des estimations des impacts à des points précis.

Le présent rapport contient une liste complète des exigences en matière d’information et des facteurs à prendre en considération dans l’évaluation et l’atténuation du drainage acide. Les exigences particulières sont divisées en deux catégories :

1. Caractérisation des matériaux et prévisions relatives au drainage acide :
• géologie et minéralogie;
• essais statiques pour déterminer la composition des matériaux;
• essais cinétiques pour mesurer les vitesses de réaction et la composition chimique des eaux de drainage;
• évaluation des rejets et éléments du site;
• interprétation des résultats des analyses géochimiques.

2. Mesures d’atténuation :
• immersion des rejets et des chantiers de mine;
• mesures pour réduire l’infiltration d’eau de drainage et/ou la pénétration d’oxygène;
• traitement des eaux de drainage;
• ajout de matières neutralisantes;
• désulfuration des résidus miniers.

Cette liste peut servir à déterminer les facteurs à prendre en considération et les renseignements à fournir lors de l’élaboration ou de la révision des plans de mine. Bien que cette liste permette de s’assurer que tous les aspects pertinents seront pris en compte, il ne s’agit que d’un point de départ. Pour un site particulier, il est possible que plusieurs des facteurs énoncés ou des renseignements exigés ne soient pas pertinents. Par contre, il y aura des cas où des renseignements et des facteurs supplémentaires devront être envisagés. Nous encourageons les utilisateurs à adapter les suggestions générales précédentes à leurs propres sites et exigences en intégrant les mesures appropriées propres à chaque site.

Le présent rapport contient une liste complète des exigences en matière d’information et des facteurs à prendre en considération dans l’évaluation et l’atténuation du drainage acide. Les exigences particulières sont divisées en deux catégories :

1. Caractérisation des matériaux et prévisions relatives au drainage acide :
• géologie et minéralogie;
• essais statiques pour déterminer la composition des matériaux;
• essais cinétiques pour mesurer les vitesses de réaction et la composition chimique des eaux de drainage;
• évaluation des rejets et éléments du site;
• interprétation des résultats des analyses géochimiques.

2. Mesures d’atténuation :
• immersion des rejets et des chantiers de mine;
• mesures pour réduire l’infiltration d’eau de drainage et/ou la pénétration d’oxygène;
• traitement des eaux de drainage;
• ajout de matières neutralisantes;
• désulfuration des résidus miniers.

Cette liste peut servir à déterminer les facteurs à prendre en considération et les renseignements à fournir lors de l’élaboration ou de la révision des plans de mine. Bien que cette liste permette de s’assurer que tous les aspects pertinents seront pris en compte, il ne s’agit que d’un point de départ. Pour un site particulier, il est possible que plusieurs des facteurs énoncés ou des renseignements exigés ne soient pas pertinents. Par contre, il y aura des cas où des renseignements et des facteurs supplémentaires devront être envisagés. Nous encourageons les utilisateurs à adapter les suggestions générales précédentes à leurs propres sites et exigences en intégrant les mesures appropriées propres à chaque site.

Manuel NEDEM, volume 1 – Sommaire

Le manuel publié par le Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier (NEDEM) est une référence à source unique pour la recherche sur le drainage acide, entreprise dans le cadre du programme NEDEM entre 1989 et 2000, ainsi que pour certains travaux complémentaires réalisés hors du programme NEDEM. Il décrit les technologies mises au point au cours du NEDEM et la manière dont elles peuvent s’appliquer aux coûts, à la pertinence du choix de l’emplacement et aux incidences environnementales – essentiellement, une boîte à outils de techniques et d’options. Il renferme des renseignements sur la chimie, l’ingénierie, l’économie, des études de cas et des données scientifiques concernant les activités d’extraction et de concentration.

Le manuel NEDEM comporte un volume de synthèse (volume 1) et cinq volumes techniques portant sur les sujets suivants :
• Volume 2 : Échantillonnage et analyses (rapport 5.4.2b du NEDEM);
• Volume 3 : Prédiction (rapport 5.4.2c du NEDEM);
• Volume 4 : Prévention et contrôle (rapport 5.4.2d du NEDEM);
• Volume 5 : Traitement (rapport 5.4.2e du NEDEM);
• Volume 6 : Surveillance (rapport 5.4.2f du NEDEM).

Le présent rapport (volume 1) est conçu comme un sommaire détaillé, indépendant du manuel. Il présente le programme NEDEM et fournit un résumé détaillé des cinq autres volumes du manuel. Nous invitons les lecteurs à lire le volume 1 pour avoir une bonne idée du contenu du manuel complet. Pour les personnes qui veulent connaître les progrès de la recherche sur le drainage acide, y compris les méthodes possibles de prévention et de contrôle des processus acidogènes ou de traitement du drainage acide, ce volume peut être suffisant pour leurs besoins. Des renseignements de base sur le drainage acide, de même que le passif environnemental estimé au Canada, se trouvent également à l’annexe A.

5.4.2b – Manuel NEDEM, volume 2 – Échantillonnage et analyses

Le manuel publié par le Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier (NEDEM) est une référence à source unique pour la recherche sur le drainage acide, entreprise dans le cadre du programme NEDEM entre 1989 et 2000, ainsi que pour certains travaux complémentaires réalisés hors du programme NEDEM. Il décrit les technologies mises au point au cours du NEDEM et la manière dont elles peuvent s’appliquer aux coûts, à la pertinence du choix de l’emplacement et aux incidences environnementales – essentiellement, une boîte à outils de techniques et d’options. Il renferme des renseignements sur la chimie, l’ingénierie, l’économie, des études de cas et des données scientifiques concernant les activités d’extraction et de concentration.

Le manuel NEDEM comporte un volume de synthèse (volume 1) et cinq volumes techniques portant sur les sujets suivants :
• Volume 2 : Échantillonnage et analyses (rapport 5.4.2b du NEDEM);
• Volume 3 : Prédiction (rapport 5.4.2c du NEDEM);
• Volume 4 : Prévention et contrôle (rapport 5.4.2d du NEDEM);
• Volume 5 : Traitement (rapport 5.4.2e du NEDEM);
• Volume 6 : Surveillance (rapport 5.4.2f du NEDEM).

Ce rapport (volume 2) offre un aperçu du prélèvement d’échantillons et des méthodes d’analyse qui ont été évaluées et utilisées au cours du NEDEM et d’autres programmes, dans le cadre de leurs études portant sur la prédiction, la prévention, le contrôle et le traitement du drainage acide. Il constitue une référence générale sur les méthodes utilisées pour prélever des échantillons (eau de surface, eau souterraine, matières solides, stériles, surfaces de la mine, boues, sédiments, échantillons biologiques et géophysiques) en vue d’effectuer des analyses liées au drainage acide ainsi que les analyses chimiques qui y sont associées. Compte tenu des complexités intrinsèques du prélèvement d’échantillons à des fins d’analyse scientifique dans des conditions diverses, le volume 2 n’indique pas de façon précise tous les aspects dont il faut tenir compte dans le prélèvement d’un échantillon. Cependant, il offre une orientation générale en indiquant les méthodes d’échantillonnage et en traitant de questions pertinentes relatives à l’échantillonnage. Afin d’aider davantage les lecteurs, le volume 6 (surveillance) porte sur l’élaboration de stratégies du suivi du drainage acide et de l’environnement.

5.4.2c – Manuel NEDEM, volume 3 – Prédiction

Le manuel publié par le Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier (NEDEM) est une référence à source unique pour la recherche sur le drainage acide, entreprise dans le cadre du programme NEDEM entre 1989 et 2000, ainsi que pour certains travaux complémentaires réalisés hors du programme NEDEM. Il décrit les technologies mises au point au cours du NEDEM et la manière dont elles peuvent s’appliquer aux coûts, à la pertinence du choix de l’emplacement et aux incidences environnementales – essentiellement, une boîte à outils de techniques et d’options. Il renferme des renseignements sur la chimie, l’ingénierie, l’économie, des études de cas et des données scientifiques concernant les activités d’extraction et de concentration.

Le manuel NEDEM comporte un volume de synthèse (volume 1) et cinq volumes techniques portant sur les sujets suivants :
• Volume 2 : Échantillonnage et analyses (rapport 5.4.2b du NEDEM);
• Volume 3 : Prédiction (rapport 5.4.2c du NEDEM);
• Volume 4 : Prévention et contrôle (rapport 5.4.2d du NEDEM);
• Volume 5 : Traitement (rapport 5.4.2e du NEDEM);
• Volume 6 : Surveillance (rapport 5.4.2f du NEDEM).

Ce rapport (volume 3) a pour objet de donner au lecteur un aperçu des techniques de prédiction actuelles. Il décrit les méthodes utilisées en laboratoire et sur le terrain, ainsi que les modèles servant à prédire le comportement géochimique des rejets miniers. Cela comprend le potentiel acidogène, la qualité du drainage au fil du temps et les effets des stratégies de fermeture.

5.4.2d – Manuel NEDEM, volume 4 – Prévention et contrôle

Le manuel publié par le Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier (NEDEM) est une référence à source unique pour la recherche sur le drainage acide, entreprise dans le cadre du programme NEDEM entre 1989 et 2000, ainsi que pour certains travaux complémentaires réalisés hors du programme NEDEM. Il décrit les technologies mises au point au cours du NEDEM et la manière dont elles peuvent s’appliquer aux coûts, à la pertinence du choix de l’emplacement et aux incidences environnementales – essentiellement, une boîte à outils de techniques et d’options. Il renferme des renseignements sur la chimie, l’ingénierie, l’économie, des études de cas et des données scientifiques concernant les activités d’extraction et de concentration.

Le manuel NEDEM comporte un volume de synthèse (volume 1) et cinq volumes techniques portant sur les sujets suivants :
• Volume 2 : Échantillonnage et analyses (rapport 5.4.2b du NEDEM);
• Volume 3 : Prédiction (rapport 5.4.2c du NEDEM);
• Volume 4 : Prévention et contrôle (rapport 5.4.2d du NEDEM);
• Volume 5 : Traitement (rapport 5.4.2e du NEDEM);
• Volume 6 : Surveillance (rapport 5.4.2f du NEDEM).

Ce rapport (volume 4) traite des technologies de prévention et de contrôle du drainage acide, notamment : couvertures aqueuses, saturation, couvertures sèches, co-disposition des résidus miniers et des stériles, mélange et stratification, séparation et ségrégation, pergélisol et remblayage. Les résultats des études du NEDEM indiquent que les mesures de prévention et de contrôle ne sont pas nécessairement applicables partout et que les conditions propres aux sites doivent être prises en compte. La bonne qualité des données à long terme est également importante. Le processus de sélection de la technologie la plus appropriée de prévention ou de contrôle du drainage acide doit inclure, dans la plupart des cas, une évaluation des technologies disponibles. À certains endroits, il serait possible d’élaborer une stratégie rentable comprenant plus d’une technologie de prévention et de contrôle du drainage acide.

5.4.2e – Manuel NEDEM, volume 5 – Traitement

Le manuel publié par le Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier (NEDEM) est une référence à source unique pour la recherche sur le drainage acide, entreprise dans le cadre du programme NEDEM entre 1989 et 2000, ainsi que pour certains travaux complémentaires réalisés hors du programme NEDEM. Il décrit les technologies mises au point au cours du NEDEM et la manière dont elles peuvent s’appliquer aux coûts, à la pertinence du choix de l’emplacement et aux incidences environnementales – essentiellement, une boîte à outils de techniques et d’options. Il renferme des renseignements sur la chimie, l’ingénierie, l’économie, des études de cas et des données scientifiques concernant les activités d’extraction et de concentration.

Le manuel NEDEM comporte un volume de synthèse (volume 1) et cinq volumes techniques portant sur les sujets suivants :
• Volume 2 : Échantillonnage et analyses (rapport 5.4.2b du NEDEM);
• Volume 3 : Prédiction (rapport 5.4.2c du NEDEM);
• Volume 4 : Prévention et contrôle (rapport 5.4.2d du NEDEM);
• Volume 5 : Traitement (rapport 5.4.2e du NEDEM);
• Volume 6 : Surveillance (rapport 5.4.2f du NEDEM).

Ce rapport (volume 5) traite des méthodes actives et passives de traitement du drainage acide. Les principaux objectifs du traitement du drainage acide consistent à neutraliser l’acidité libre et à réduire les concentrations de contaminants préoccupants à des niveaux très faibles afin que la qualité des affluents soit suffisamment acceptable pour leur remise en circulation ou leur rejet.

Les méthodes de traitement actives présentées comprennent le traitement chimique, la récupération ou le recyclage des métaux et les sous-produits de traitement. Le traitement actif est habituellement réalisé par des procédés à base de chaux qui varient du traitement discontinu au traitement en continu des eaux acides retenues en utilisant une installation de traitement des boues à haute densité. Ces traitements entraînent la formation d’une boue de gypse/d’hydroxydes métalliques/de carbonate qui doit être éliminée.

Les méthodes de traitement passives examinées comprennent les drains calcaires, les zones humides aérobies, le traitement anaérobie passif, le procédé de biosorption et le traitement in situ. Les coûts associés à ces méthodes sont également commentés. L’objectif principal d’un système de traitement passif est la neutralisation durable à long terme de l’acide et l’immobilisation des métaux à faible coût et en utilisant relativement peu de main-d’œuvre, de matières premières ou d’intrants énergétiques. Le défi de l’industrie minière consiste à concevoir un système de traitement passif capable de réduire les concentrations de contaminants de façon constante, selon un délai d’exécution mesuré en heures ou en jours plutôt qu’en siècles. Jusqu’à maintenant, l’expérience canadienne indique qu’on ne peut se fier uniquement aux systèmes passifs pour satisfaire systématiquement aux normes sur le drainage acide. Cependant, grâce à la recherche réalisée dans le cadre du programme NEDEM, il est désormais possible de fonder les évaluations de la faisabilité d’un traitement passif sur une bien meilleure compréhension des principes de conception et sur une base expérimentale qui s’enrichit constamment.

Manuel NEDEM, volume 6 – Surveillance

Le manuel publié par le Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier (NEDEM) est une référence à source unique pour la recherche sur le drainage acide, entreprise dans le cadre du programme NEDEM entre 1989 et 2000, ainsi que pour certains travaux complémentaires réalisés hors du programme NEDEM. Il décrit les technologies mises au point au cours du NEDEM et la manière dont elles peuvent s’appliquer aux coûts, à la pertinence du choix de l’emplacement et aux incidences environnementales – essentiellement, une boîte à outils de techniques et d’options. Il renferme des renseignements sur la chimie, l’ingénierie, l’économie, des études de cas et des données scientifiques concernant les activités d’extraction et de concentration.

Le manuel NEDEM comporte un volume de synthèse (volume 1) et cinq volumes techniques portant sur les sujets suivants :
• Volume 2 : Échantillonnage et analyses (rapport 5.4.2b du NEDEM);
• Volume 3 : Prédiction (rapport 5.4.2c du NEDEM);
• Volume 4 : Prévention et contrôle (rapport 5.4.2d du NEDEM);
• Volume 5 : Traitement (rapport 5.4.2e du NEDEM);
• Volume 6 : Surveillance (rapport 5.4.2f du NEDEM).

Ce rapport (volume 6) décrit le processus du suivi en ce qui a trait à la collecte stratégique et à l’évaluation des données pertinentes pour la prédiction, la prévention, le contrôle et le traitement du drainage acide. Les principaux objectifs, communs aux programmes du suivi du drainage acide, comprennent : l’évaluation des risques de drainage acide; la détection du déclenchement du drainage acide afin de permettre la prise de mesures d’atténuation; l’évaluation de l’efficacité des mesures de prévention, de contrôle et de traitement; la création et la mise à jour régulière de bases de données du suivi de sites particuliers; l’apport de données pour appuyer le processus décisionnel en gestion. L’information présentée porte sur le suivi du drainage acide et les méthodes d’échantillonnage, ainsi que de façon plus générale, sur les programmes du suivi de l’environnement.

Cette étude évalue les coûts de l’application de diverses technologies aux rejets miniers réactifs dans le but de prévenir, contrôler et traiter le drainage acide. Les technologies évaluées comprenaient une couverture multi-couche de sol, des couvertures aqueuses auto-entretenues et aménagées, une combinaison de ces dernières, une couverture de plastique, le déplacement des rejets ainsi que l’option de collecte et de traitement à long terme avec ou sans une simple couverture de sol (ou de végétation).

Les résultats de l’étude indiquent que la couverture aqueuse auto-entretenue et les technologies de collecte et de traitement représentent peut-être les meilleures options dans la perspective des coûts de mise en œuvre. Les coûts unitaires du traitement du drainage acide sont cependant propres aux sites et peuvent varier grandement. Cela est particulièrement vrai des couvertures aqueuses auto-entretenues pour les résidus et pour les technologies de collecte et de traitement des rejets miniers. En règle générale, les technologies de couverture multi-couche de sol et de couverture de plastique sont reconnues comme étant les plus coûteuses. Les résultats de l’étude indiquent également qu’il est peu vraisemblable qu’une stratégie de sortie soit choisie pour une haldes de stérile majeure générant une acidité nette au moment de la fermeture.

Ce rapport résume les résultats d’un atelier de deux jours sur la remise en état des mines et sur les responsabilités financières qui s’y rattachent. L’atelier réunissait des représentants de l’industrie minière et des ministères fédéral et provinciaux responsables des mines. Les questions discutées ont été notamment les formes d’assurance financière, les frais marginaux d’exploitation, la cohérence des normes de fermeture, le financement des mines orphelines, les garanties après la fermeture des mines et les « billets de sortie » (décharge de la responsabilité). Ce rapport fournit aussi des évaluations des rejets miniers acidogènes et acidivores au Canada, ainsi qu’une évaluation des responsabilités.

French version of MEND 5.8e: This report summarizes the result of a two-day workshop on mine reclamation and associated financial liability. The workshop was held between representatives from the mining industry and provincial and federal mining ministries. Questions concerning forms of financial assurance, marginal operators, consistent closure standards, funding for orphaned sites, post closure security and exit tickets were discussed. Estimates of acid-consuming and acid-producing mine wastes in Canada are also provided, along with an estimate of liabilities.

Le Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier (NEDEM) est un programme de recherche coopérative parrainé, financé et administré sur une base volontaire par un consortium composé de membres de l’industrie minière, du gouvernement du Canada et de huit gouvernements provinciaux. Ce programme favorise la mise au point de technologies de prévention et de contrôle du drainage minier acide, qui constitue le principal impact environnemental auquel est confrontée l’industrie minière.

Ce rapport présente les résultats d’une évaluation de performance visant à déterminer si le programme NEDEM a rejoint les principaux utilisateurs et intervenants ciblés, et s’il a obtenu les résultats directs et intermédiaires établis lors de sa création et associés logiquement à ses objectifs à long terme. L’évaluation portait sur plusieurs points. Comment le programme NEDEM a t il dépensé ses ressources, réalisé ses activités et produit des résultats? Avec qui le programme a t il travaillé en ce qui concerne les utilisateurs et les intervenants? Quel était le but initial du programme et quels ont été les résultats et impacts directs, intermédiaires et à long terme? Les résultats de cette évaluation ont démontré que le programme NEDEM a établi un modèle de collaboration entre les secteurs public et privé, et que, grâce à son exemple, la collaboration et la confiance dans les possibilités de prévention et de traitement du drainage minier acide ont augmenté dans le secteur minier canadien et sur le marché. Cela a produit des résultats tangibles, et a permis de réduire les coûts d’exploitation et d’améliorer la protection de l’environnement. Il faudra toutefois attendre encore un certain temps pour être en mesure d’évaluer pleinement les retombées économiques et environnementales du programme.

Prévention du DMA par l’élimination de résidus réactifs dans le pergélisol

Le rapport présente une vue d’ensemble sur le drainage acide dans le pergélisol. Il commence par une description du milieu nordique, notamment la présence et la répartition du pergélisol dans différentes régions. L’effet de la température sur la production d’acide est ensuite expliqué. Des histoires de cas sur les régimes thermiques dans des sites miniers existants sont passées en revue, afin de faciliter la compréhension et fournir une information de base sur la température du sol, les changements des profils de température au cours de l’année et les facteurs qui influent sur l’évolution du pergélisol. Vient ensuite un aperçu de considérations qui peuvent servir à la conception de mines ou à l’élaboration de plans de fermeture dans des zones pergélisolées. Le rapport aborde également les aspects de la prévention du drainage acide par l’élimination des résidus dans des conditions de pergélisol. En outre, il traite des options qui consistent à geler les résidus miniers et à les maintenir gelés dans des régions de pergélisol continu et discontinu. Enfin, le rapport présente des options conceptuelles de couverture, les aspects techniques et les estimations de coût pour des parcs à résidus dans le pergélisol continu et discontinu.

Cette étude a testé l’utilisation d’un polymère super-absorbant (PSA) pour créer une couverture imperméable sur les résidus. Le PSA était composé d’argile additionnée de polyacrylamide. Pleinement hydraté, un gramme de PSA peut absorber plus de 650 grammes d’eau douce, augmentant notablement son volume. Des essais préliminaires avec un mélange PSA/sable ont montré un potentiel important pour l’application de PSA en vue de la réduction du drainage acide des résidus. La conductivité hydraulique dans le sable a été sensiblement réduite, tandis que la capacité de rétention de l’humidité s’est accrue. L’utilisation de PSA comme membrane de fond d’un parc à résidus ne constitue pas une solution viable en raison de l’effet d’empoisonnement des cations multivalents sur le PSA. En revanche, une couverture revêtue de PSA devrait constituer une barrière hydraulique efficace. Le coût de ce matériau pourrait être compensé par des économies sur le transport d’un autre matériau isolant et sur la construction de la couverture.

Ce rapport a été rédigé à la suite d’une visite de reconnaissance de deux semaines au Japon en 1993. Lors de cette visite, on a rencontré le gouvernement, les laboratoires industriels et universitaires ainsi que les instituts de recherche entreprenant des études sur le drainage acide. On a détecté un degré élevé de collaboration entre les différents secteurs concernés par ces recherches qui, en outre, formulaient des objectifs identiques. On pourrait donc considérer que la démarche japonaise en la matière constitue un effort national intégré. Il semblait y avoir un consensus sur le fait que l’élaboration de nouvelles technologies de traitement constituerait la base pour une nouvelle industrie lucrative, et ce, aussi bien à l’échelon national qu’international. Les différentes parties semblaient également d’accord sur le fait que pour protéger son approvisionnement en minéraux dans les pays en développement, le Japon devait aider ces pays dans tous les aspects de l’exploitation minière, y compris en matière de mesures de protection environnementale.

On a mené à bien dans ce pays l’élaboration de certaines nouvelles technologies qui ont ensuite été introduites avec succès, notamment celles s’appuyant sur une oxydation bactérienne du fer ferreux. On utilise maintenant largement les procédés à base de ferrite et de poudre de fer pour le traitement des effluents industriels métallifères. On exploite également avec succès, dans plusieurs usines, le procédé de densification des boues basé sur la recirculation des particules de boue précipitées du réservoir de décantation vers le réservoir de neutralisation. On a également poussé loin l’élaboration d’autres technologies émergentes qui n’ont toutefois pas encore été introduites. Il s’agit notamment de systèmes de récupération des ferrites et de l’hématite des eaux de drainage minier riches en fer, et d’un procédé de flottation pour la récupération des métaux présents dans les eaux du drainage minier.

En outre, on étudie actuellement au Japon un éventail complet de nouvelles approches technologiques qui n’en sont encore qu’à un stade intermédiaire d’élaboration. Les plus marquantes de ces approches sont des procédés mettant en jeu la technologie d’échange d’ions, la technologie des membranes, les bactéries sulfatoréductrices, les bactéries oxydant le soufre et les organismes absorbant les métaux. On s’intéresse également de près à des plans prévoyant l’utilisation des chantiers de mines abandonnées pour l’élimination des boues et des déchets solides.

Après l'achèvement des programmes NEDEM et NEDEM 2000, un nouveau programme multipartite appelé « NEDEM3 » a été lancé en 2001. L'objectif de NEDEM3 est de mener au Canada des recherches nationales et/ou régionales bien ciblées qui permettront d'améliorer la performance et l'intendance environnementales et de réduire les responsabilités financières liées au drainage acide et à la lixiviation des métaux. Au lancement de NEDEM3, ce projet a été chargé de déterminer, au moyen d’ateliers et de consultations, les objectifs que les activités de recherche devraient viser. Les résultats indiquent que les plus grandes lacunes technologiques touchent :

• la prédiction du comportement des mines souterraines, des mines à ciel ouvert et des haldes de stériles;
• l’application de mélanges de stériles et/ou de résidus comme mesure de contrôle;
• la pertinence des autres options aux couvertures sèches du sol classiques;
• l'application de basses températures pour prévenir et contrôler le drainage acide;
• l'utilisation de systèmes passifs de traitement de l'eau;
• la compréhension de la chimie des éléments mobiles dans des conditions non acides.

Les avantages de la recherche dans ces domaines seraient en partie régionaux et spécifiques à la phase d'exploitation de la mine. La recherche sur les mines souterraines présenterait un avantage national, alors que les mines à ciel ouvert et les haldes de stériles de grande taille sont principalement situées dans l'Ouest du Canada. La méthode du mélange est applicable à des mines proposées ou en exploitation où de nouvelles installations sont conçues. L’élaboration de matériaux de couverture serait surtout bénéfique à la réhabilitation des sites miniers historiques dans l'Est du Canada où se trouvent de grands dépôts de résidus. Enfin, la recherche sur l'application de basses températures profitera principalement aux mines de diamants dans les Territoires du Nord-Ouest et au Nunavut, mais elle sera également applicable à la fermeture des mines historiques dans les régions de pergélisol.

Ce rapport présente le résultat d'un atelier tenu afin d’établir le potentiel de la recherche sur le drainage acide et les problèmes connexes, et de dresser une liste des priorités en matière de recherche à présenter aux bailleurs de fonds potentiels. Un changement d’orientation a été relevé entre les premiers travaux, qui portaient principalement sur le contrôle et la limitation des responsabilités, et les travaux liés à une reconnaissance plus large des questions environnementales et du développement durable. Les participants ont convenu que NEDEM doit démontrer le respect des principes du développement durable. Cela comprend une discussion sur les impacts environnementaux, sociaux et économiques des activités minières, ainsi que l'identification des principaux enjeux de société pendant la durée de vie d'une mine.

Les participants ont également reconnu la valeur qu’aurait la réalisation d’une série d'études de cas qui permettrait à la fois de faire fond sur les études existantes et de fournir des informations sur de nouveaux sites. La vérification des technologies développées dans le cadre de NEDEM au moyen du suivi à long terme permettra également d'élargir la base de connaissances et, éventuellement, d’étendre les applications des technologies. Enfin, le rapport recommande en priorité que l'initiative NEDEM se poursuive avec un mandat élargi au-delà des problèmes de drainage acide.

Ce rapport présente une description détaillée de l'évaluation du drainage acide et de l'atténuation à la mine d'or Johnny Mountain en Colombie-Britannique, qui est fermée. Les éléments de la mine pris en compte comprennent les résidus, les stériles et les chantiers miniers souterrains. Les résidus ont le plus fort potentiel de production de drainage acide. Cela a été reconnu avant exploitation minière ne soit révélé, et les résidus étaient donc placés dans des bassins inondés. Le suivi du drainage révèle que l'inondation des résidus réussit à limiter l'oxydation des sulfures. Les autres éléments de travail, tels que l'augmentation de la stabilité géotechnique des digues et le nivellement des résidus, auront lieu après la mise en place des stériles dans les bassins.

La plus grande part des travaux portant sur le drainage acide depuis la fermeture de la mine a été axée sur les stériles. Une évaluation visuelle précoce du bilan de minéralisation et acidobasique obtenu de quatre échantillons avait révélé que les stériles ne présentaient que peu ou pas de potentiel de drainage acide. Les stériles ont donc été placés dans des haldes ou été utilisés pour la construction. Une analyse réalisée après la fermeture de la mine a montré que la plupart des stériles sont potentiellement générateurs d'acide et que la prévention du drainage acide exigerait une manutention coûteuse. Cette expérience démontre qu’il est risqué de se fier à des hypothèses géologiques ou à des observations visuelles de l'étendue de la minéralisation.

Le plan d’atténuation du drainage acide proposé pour les travaux souterrains consiste à limiter l'entrée d'oxygène en plaçant des cloisons dans les galeries d'accès et en posant des couvercles sur les cheminées d’aération. Les questions portent notamment sur l'efficacité des cloisons et des couvercles limitant l'entrée de l'air et sur l'impact des chutes progressives de la roche sur le potentiel de production d'acide, en particulier dans les zones de minerai ayant une teneur élevée en métaux et en pyrite. L'expérience de Johnny Mountain illustre certaines des lacunes de notre compréhension et les limites de notre capacité à recueillir les informations nécessaires à l'évaluation précise du drainage acide et aux méthodes d’assainissement efficaces et économiques. Cela inclut notre compréhension limitée du taux d'entrée d'air, des concentrations d'oxygène et des taux d'oxydation des sulfures dans les mines souterraines fermées et obturées en terrain montagneux.

Ce rapport présente une description détaillée de l'évaluation du drainage acide et de l'atténuation à la mine souterraine fermée Snip Mine, en Colombie-Britannique. Il discute des problèmes de drainage acides pendant la vie de la mine et après sa fermeture, des méthodes de gestion des rejets y compris l’inondation et les divers enjeux associés à l'évaluation du drainage acide et de l'atténuation. Du point de vue de la lixiviation des métaux et du drainage acide, les principales composantes du site sont les résidus miniers et les travaux souterrains. Les stériles ont été utilisés comme remblai souterrain, soit directement, soit broyés et passés au cyclone pour produire du sable de remblayage qui était placé dans des dépôts à l'embouchure de diverses ouvertures de mines et utilisé pour construire le parc à résidus. La majorité des résidus ont été passés au cyclone pour produire du sable de remblayage en vue d’une utilisation souterraine. Les boues, constituées de matières à fine granulation qui sont les restes du cyclonage des résidus, et les résidus entiers, lorsqu’il n’y a pas eu de cyclonage, ont été placés dans le parc à résidus.

Une des principales leçons retenues est l'importance de la reconnaissance précoce des risques de drainage acide et des lacunes en matière d'information. La reconnaissance précoce des risques géochimiques associés aux travaux souterrains aurait probablement abouti à des modifications du plan de la mine, qui auraient résulté en une diminution de la teneur en sulfure du remblai de la mine (par exemple, par désulfuration avant cyclonage) ou au non emploi des sables de résidus comme matériau de remblai. La prise en compte du drainage acide durant l'exploration aurait également entrainé une injection plus complète de coulis dans les trous de forage d'exploration. La reconnaissance antérieure de l'incertitude quant à l'avenir de la qualité de l'eau aurait permis à la mine d'utiliser ses installations d'exploitation et le personnel du site afin d’effectuer des études souterraines à long terme. La reconnaissance des lacunes en matière d'information sur le drainage acide plus tôt au cours de la vie de la mine est particulièrement importante pour les mines souterraines dont l'accès est limité une fois l'exploitation minière terminée.

Ce rapport présente une description détaillée de l'évaluation et de l'atténuation du drainage acide au projet d'exploration avancée Sulphurets, en Colombie-Britannique. Les travaux ont principalement porté sur l'évaluation et l'atténuation du drainage acide associé aux stériles sur le site. Les solutions de remise en état et d'atténuation sont examinées pour les stériles, ainsi que les conditions de l'autorisation finale pour la disposition des stériles dans un lac voisin.

Cette étude a révélé que, malgré la taille relativement petite de l’amas de stériles, les coûts et les impacts potentiels rendent très ardue l'atténuation de la lixiviation des métaux et du drainage acide aux lieux historiques d’exploration et d’extraction minière, comme Sulphurets. Comme à de nombreux autres sites historiques d’exploration et d’extraction minière, les défis à Sulphurets comptent les informations limitées au sujet du site et des matières, les difficultés d'accès et un climat défavorable. Les coûts d'accès élevés, le manque de personnel au site et le petit budget ont rendu difficile la collecte d’informations supplémentaires. Les difficultés d'accès et les contraintes climatiques ont également été un facteur important dans l'examen des mesures d'atténuation possibles. Les contraintes s’opposant à l'atténuation comportent notamment un manque probable de matière appropriée, du sol, pour la construction de couvertures et de digues, une épaisse couche de neige une bonne partie de l'année et le ruissellement important qui en résulte, ainsi que les difficultés liées au suivi et à l'entretien des installations d'exploitation dans un tel climat rude et à un emplacement aussi distant.

L'expérience à Sulphurets illustre la nécessité de considérer l'hydrogéologie lors de la sélection d'un site pour les rejets et l'importance de la caractérisation de l'hydrologie du sol avant la disposition des stériles. Même s’il s’agit seulement d’un projet d'exploration, du soin et de l'attention doivent être apportés à la sélection d'un site de disposition des stériles rocheux sulfurés. Les facteurs qui peuvent devoir être pris en considération comprennent les entrées d'eau souterraine, le détournement du drainage vers l’amont, la collecte du drainage en aval de la pente et la facilité d’enlèvement. Une étude des sols et de la végétation devrait être menée pour recueillir les informations nécessaires sur la hauteur de la nappe phréatique tout au long de l'année.

Ce rapport présente les travaux de réhabilitation du site sur les résidus sur le site fermé de la mine d’or souterraine Dona Lake en Ontario. Cette étude de cas fournit un exemple d’application du concept de nappe phréatique surélevée pour le déclassement d’une installation de gestion des résidus. Le parc à résidus se trouve dans une dépression de terrain et est entouré de hauteurs topographiques à l’est et à l’ouest. La nappe phréatique surélevée, maintenue par la topographie du site, minimise l’entrée d’oxygène dans les résidus saturés et, finalement, réduit leur oxydation. En outre, une couverture d’enrochements a été installée sur les résidus exposés afin de réduire la superficie des résidus susceptibles d’être exposés à l’oxydation.

Un pH neutre et une faible concentration en métaux dans le liquide surnageant dès les résidus ainsi que des concentrations définitives de contaminants dans l’effluent bien en dessous des critères constituent des indicateurs de la réussite de la réhabilitation sur le site de la mine Dona Lake. Toutefois, l’efficacité des enrochements n’a pas été pleinement démontrée sur le terrain.

Évaluation d’étude de cas – Confinement subaquatique des résidus miniers dans le lac Mandy, Flin Flon, Manitoba

Cette étude visait à évaluer l’effet du confinement subaquatique des résidus sulfurés dans le lac Mandy (Manitoba) en 1943 et 1944. Ce site fournit des renseignements précieux sur le comportement à long terme des résidus réactifs immergés dans des eaux naturelles. La mine a fait l’objet de deux programmes de suivi depuis qu’elle a cessé ses activités en 1944. Les conclusions de ces études sont présentées dans le rapport et indiquent que les milieux physiques et biologiques du lac se sont rétablis depuis le dépôt des résidus. La qualité de l’eau est bonne et la vie aquatique est diversifiée, abondante et relativement en bonne santé. Une couche de matière organique recouvre les résidus à faible profondeur et semble agir comme un puits d’oxygène, réduisant ainsi les concentrations d’oxygène à l’interface eau-sédiments, malgré la haute teneur en métaux dans les résidus.

Les auteurs du rapport soulignent l’importance de déterminer le taux de rétablissement d’un écosystème lacustre après l’immersion des résidus miniers. À tout le moins, on devrait envisager un projet pilote à long terme sur un lac choisi, où des données de base appropriées auraient déjà été recueillies, afin de documenter les processus qui régissent le rétablissement et le taux de rétablissement.

This report presents a case study on the management of tailings at the Heath Steele Mine in New Brunswick. The mine and milling operations ended in 1999. During operations, tailings in the North Cell were deposited underwater, while in the Upper Cell, the deposition of tailings was sub-aerial. Providing a water cover as an oxygen barrier to prevent and reduce acid generation and metal leaching was the preferable option for the tailings basin. Tailings in the Upper and North Cell were dredged to lower elevations and a large volume of potentially oxidized tailings in the Upper Cell was moved to the North Cell. The water level in the Old Tailings Area was allowed to equilibrate with the water level in the Upper Cell by hydraulic connection created through a permeable sludge pond dam built on top of the old tailings dam.

Heath Steele Mine monitors the performance of the water cover in terms of surface water quality. It has observed a pH variation between the North and Upper Cells. The addition of lime at the internal dam has been necessary to raise the pH to meet the final effluent requirement. Two years after the completion of the water cover, a reduction of the metal loadings to the environment was observed.

Ce rapport décrit l’utilisation des techniques d’inondation comme mesures correctives du drainage acide en provenance des résidus sur le site minier de Solbec. Le parc à résidus de Solbec a été actif de 1962 à 1977. Plus de 2,5 millions de mètres cubes de résidus sulfurés ont été déposés sur le site et des opérations sporadiques d’échantillonnage, effectuées entre 1972 et 1980, ont confirmé la présence de drainage acide. Un rapport de 1987 de caractérisation du parc à résidus présentait l’inondation des résidus comme la solution la plus appropriée au problème. Cette conclusion a conduit à une série d’études réalisées entre 1989 et 1993 visant à tester l’efficacité et la viabilité des techniques d’inondation. À la suite de ces essais, l’inondation a été déclenchée en 1994. Depuis lors, la qualité de la couverture aqueuse et des eaux souterraines associées au parc à résidus a fait l’objet d’un suivi important. Ce programme du suivi comprend une évaluation de la viabilité et du niveau d’activité des micro organismes oxydants ainsi que de l’hydrologie et de l’impact des vagues sur le site.

Le pH est maintenant pratiquement neutre et les concentrations anormales de fer, de zinc et de cuivre sont en train de se résorber. En outre, le bassin retient suffisamment d’eau pour maintenir les résidus submergés et empêcher ainsi une action nuisible des vagues. La diminution de la population microbienne oxydante, l’interruption de son activité d’oxydation et l’apparition de bactéries sulfatoréductrices étayent l’efficacité de cette solution. Ces bactéries contribuent à l’inversion du processus d’oxydation en réduisant les ions sulfate en ions sulfure qui précipitent à nouveau les métaux sous une forme plus stable de sulfures métalliques.

Le parc à résidus miniers Solbec a été actif de 1962 à 1977. Plus de 2,5M m

RESUME Devant l’intérêt général porte aux résultats d’essais de toxicité obtenus en temps opportun par les industries responsables de rejets, y compris par les membres du secteur des mines de métaux et les organismes gouvernementaux de réglementation, on a étudié plusieurs méthodes de microessai de dépistage de la toxicité dont l’apparition sur le marché est […]

SOMMAIRE En se basant sur une étude de la littérature, on a recommandé huit tests sublétaux pour une évaluation ultérieure en laboratoire, et peut-être aussi pour validation subséquente sur le terrain.  Il s’agit du test chronique MicrotoxMD, des tests à microplaque à Selenastrum, à microplaque algale multi-espèces, à lentilles d’eau, à Ceriodaphnia, à nématodes, des […]

RESUMÉ L’objet de la présélection était d’évaluer neuf tests de détermination de la toxicité sublétale, au moyen de huit effluents miniers représentatifs. L’évaluation a porté sur la sensibilité, le coût et le domaine d’application de chaque test. Les tests toxicologiques évalués comprenaient le test Microtox de détermination de la toxicité chronique, le test de mesure de la survie […]

  SOMMAIRE Les mines se trouvent dans des régions d’anomalies géologiques dont la caractéristique commune est la richesse en métaux.  Les zones minéralisées de surface sont à l’origine d’une forte concentration de métaux dans les milieux terrestres et aquatiques. Les organismes vivants, par l’acclimatation, témoignent aussi de I’existence de ces environnements fortement minéralisés. L’étude vise à […]

SOMMAIRE Dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), une étude visant à résumer l’expérience de l’industrie minière canadienne dans les domaines de l’évaluation des mesures d’identification des causes de toxicité (IT) et de réduction de la toxicité (RT) a été entreprise. Les objectifs visés étaient les suivants : i) réaliser une […]

SOMMAIRE Dans le cadre du programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique, on a entrepris un examen critique portant sur l’utilisation de substrats artificiels pour la collecte d’échantillons d’invertébrés benthiques et sur l’utilité et les limites de cette méthode en tant qu’outil économique de surveillance environnementale pour l’industrie minière canadienne. Cet examen comportait une étude de […]

SOMMAIRE Le Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA) a commandé une évaluation technique des méthodes utilisées sur le terrain et en laboratoire pour récolter et dénombrer les invertébrés benthiques aux fins de la surveillance des effets biologiques des effluents miniers. Cette évaluation technique comportait trois grands objectifs : 1) effectuer une analyse critique […]

SOMMAIRE Portée Le Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA) a commandé une évaluation technique des méthodes d’analyse et d’interprétation des données sur les invertébrés benthiques aux fins de la surveillance des effets biologiques des effluents miniers. Cette évaluation avait pour objectif d’examiner la documentation récente sur le sujet et de recommander des méthodes d’analyse […]

SOMMAIRE Les invertébrés benthiques sont couramment utilisés pour la surveillance des incidences spatiales et temporelles sur les écosystèmes aquatiques. Comme tout autres méthodes de surveillance, ces méthodes doivent être appliquées adéquatement par des personnes compétentes et expérimentées afin d’assurer la qualité des données. Malheureusement, bien que depuis plusieurs décennies les évaluations de la communauté d’invertébrés benthiques aient été la […]

SOMMAIRE Dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), une étude documentaire visant à évaluer l’utilité de huit paramètres de l’état des populations de macro-invertébrés benthiques susceptibles d’être utilisés à des fins de surveillance biologique par l’industrie minière canadienne a été réalisée. L’évaluation des paramètres a été effectuée principalement en fonction des […]

SOMMAIRE Introduction Le Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique(ETIMA) a pour objet d’aider I’industrie minière canadienne à surveiller les effets de ses activités sur les écosystèmes aquatique et à s’acquitter de ses obligations connexes, dans une perspective coût-efficacité. Sa coordination relève du Centre canadien de la technologie des minéraux et de […]

SOMMAIRE Ce rapport présente les résultats d’une évaluation technique entreprise dans le but d’évaluer l’utilité de l’histopathologie comme outil de surveillance environnementale pour l’industrie minière du Canada et met en évidence le rôle que peut jouer cet outil dans la détermination et le suivi des effets des activités minières sur la santé des poissons. Le lecteur trouvera […]

SOMMAIRE INTRODUCTION Dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), un examen des méthodes couramment utilisées au Canada pour évaluer les effets de l’exploitation minière des métaux sur les poissons au Canada a été réalisé. Le Comité technique de l’ETIMA a d’abord procédé à une sélection des outils de surveillance pouvant être […]

SOMMAIRE Introduction Le Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA) a pour objet d’aider l’industrie minière canadienne à surveiller les effets de ses activités sur les écosystèmes aquatiques et à s’acquitter de ses obligations connexes, dans une perspective coût-efficacité. Sa coordination relève du Centre canadien de la technologie des minéraux et de […]

SOMMAIRE Le programme d’Évaluation des Techniques de Mesures d’Impacts en Milieu Aquatique (ÉTIMA) a été mis sur pied afin d’assister l’industrie minière canadienne dans la sélection de techniques efficaces et peu coûteuses pour la surveillance environnementale («biomonitoring») des effets des métaux toxiques en milieu naturel. Le programme est géré par le Centre canadien de la technologie des […]

SOMMAIRE  Grâce aux améliorations récentes apportées aux techniques de chimie analytique, les scientifiques sont aujourd’hui capables de mesurer des concentrations de plus en plus faibles de métaux et d’autres contaminants dans l’eau. Dans le même ordre d’idées, une meilleure compréhension des incidences des contaminants sur l’environnement a également entraîné une réduction des concentrations de bon […]

SOMMAIRE Cette évaluation a porté sur la relation entre la qualité de l’eau et les effets biologiques dans les écosystèmes d’eau douce. La définition actuelle de métaux dissous, à savoir la fraction métallique d’un échantillon d’eau qui passe à travers un filtre de 0,45 µm, est inappropriée. Plus spécifiquement, la recherche récente a montré que des quantités substantielles […]

Phase I:  évaluation du type de bouteille, du nettoyage des bouteilles et du filtre, et de la méthode de conservation SOMMAIRE  Contexte Les lignes directrices et les normes applicables aux concentrations de métaux et de métalloïdes dans les eaux de surface (CCME, C.-B., Ontario, EPA) sont actuellement remises en question, la majorité des parties intéressées convenant de […]

SOMMAIRE Une étude documentaire des techniques d’établissement de profils par sonar et d’échantillonnage sur quadrillage, à l’aide d’une benne, a été effectuée en tant qu’étape d’évaluation pour la surveillance environnementale des sédiments lacustres. Les systèmes à sonar à évaluer comprennent le sondeur de sédiment avec ou sans balayage latéral et le sondeur à écho. Le sondeur de […]

Sommaire La toxicité de l’eau interstitielle (ou eau de porosité) et la chimie des sédiments occupent une place importante dans les évaluations visant à déterminer la biodisponibilité des contaminants dans les cours d’eau recevant des effluents miniers. Les méthodes et les approches utilisées dans le cadre de ces évaluations varient considérablement quant à leur portée, leur application, leur sensibilité, […]

SOMMAIRE La présente étude a été, réalisée dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), initiative conjointe du gouvernement et de l’industrie qui vise à examiner et à évaluer les techniques de surveillance environnementale permettant de déterminer f impact des activités minières sur les environnements aquatiques. L’objectif visé […]

RÉSUMÉ  B.A.R. Environmental Inc. a mené des tests de toxicité sur des effluents miniers et des eaux réceptrices provenant de Myra Falls (Westmin Resources, C.-B.), Sullivan Mine (Cominco Mine Ltd., C.-B.), Levack Mine (Inco Limitée Ont.), Onaping Site (Falconbridge Limitée, Ont), Dome Mine (Placer Dome Canada, Ont.), Division Gaspé (Mines et Exploration Noranda Inc., QC) et Heath Steele Division […]

SOMMAIRE Le Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ÉTIMA) a été créé dans le but d’évaluer et de comparer sur le terrain et en laboratoire certaines techniques de surveillance des effets environnementaux permettant de mesurer l’impact des effluents miniers sur le milieu aquatique. En 1996, on a procédé à des évaluations […]

SOMMAIRE Le Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ÉTIMA) a été créé dans le but d’évaluer et de comparer sur le terrain et en laboratoire certaines techniques de surveillance des effets environnementaux permettant de mesurer l’impact des effluents miniers sur le milieu aquatique. En 1996, on a procédé à des évaluations […]

  SOMMAIRE Dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ÉTIMA), une étude sur le terrain a été menée à la mine Lupin dans les Territoires du Nord-Ouest. L’endroit a été proposé comme site possible pour l’essai détaillé d’outils de surveillance aux fins de recherches prévues pour 1997 dans le cadre du […]

SOMMAIRE Dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ÉTIMA), une étude sur le terrain a été menée à la mine Myra Falls en Colombie- Britannique. L’endroit a été proposé comme site possible pour l’essai détaillé d’outils de surveillance aux fins de recherches prévues pour 1997 dans le cadre […]

SOMMAIRE L’étude du site de la mine Dome (Ontario) est l’une des quatre évaluations sur le terrain effectuées en 1997 dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), programme conjoint gouvernement-industrie destiné à évaluer le rapport coût-efficacité des technologies d’évaluation des impacts liés aux activités minières dans le […]

SOMMAIRE L’étude du site de la mine Heath Steele (Nouveau-Brunswick) est l’une des quatre évaluations sur le terrain effectuées en 1997 dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), programme conjoint gouvernement-industrie destiné à évaluer le rapport coût-efficacité des technologies d’évaluation des impacts liés aux activités minières dans […]

SOMMAIRE L’étude du site de la mine Mattabi (Ontario) est l’une des quatre évaluations sur le terrain effectuées en 1997 dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), programme conjoint gouvernement-industrie destiné à évaluer le rapport coût-efficacité des technologies d’évaluation des impacts liés aux activités minières dans le […]

SOMMAIRE  L’étude du site de la mine Myra Falls (Colombie-Britannique) est l’une des quatre évaluations sur le terrain effectuées en 1997 dans le cadre du Programme d’évaluation des techniques de mesure d’impacts en milieu aquatique (ETIMA), programme conjoint gouvernement-industrie destiné à évaluer le rapport coût-efficacité des technologies d’évaluation des impacts liés aux activités minières dans le milieu aquatique. Les […]

RÉSUMÉ  Le gouvernement du Canada s’est engagé à revoir le Règlement sur les effluents liquides des mines de métaux (RELMM) au début des années 90. Des discussions ont permis d’établir le besoin d’identifier les outils qui pourraient servir à surveiller les effets des effluents des opérations minières sur le milieu aquatique. Cela a fourni l’élan […]

Cette étude a été réalisée afin de mieux comprendre le drainage acide provenant des parois d’une mine. Le rapport commence par décrire les résultats d’un examen détaillé des publications en la matière ayant permis de relever des renseignements pertinents par rapport à la production d’acide et à sa migration selon différents modes de circulation de l’eau.

Les renseignements relatifs à la production d’acide, à la neutralisation de l’acide, à la lixiviation des métaux et à la circulation de l’eau au site Equity Silver Mine en Colombie Britannique ont ensuite été évalués en mettant l’accent sur la fosse Main Zone. Cette évaluation a mis en évidence les endroits produisant, ou qui finiront par produire, une acidité nette ainsi que les endroits dont on pense qu’ils ne produiront jamais d’acidité nette.

Le modèle prédictif MINEWALL a ensuite été appliqué aux données relatives à la fosse afin de déterminer si des conditions acides pouvaient survenir au cours du processus de fermeture de la mine. Pour que ses prévisions s’avèrent fiables, le modèle MINEWALL doit être alimenté par des données détaillées sur la circulation de l’eau, la conception de la fosse, les caractéristiques de fracture, la production et la neutralisation d’acide et la lixiviation des métaux. La simulation la plus adaptée de la fosse Main Zone à partir des données les plus récentes a montré que l’eau de la fosse restera proche d’un pH neutre, à l’exception d’une poussée d’acidité au début de l’inondation.

BCAMD3.31 – Évaluation du DRA de la mine Britannia et options possibles pour une remise en état à long terme des répercussions sur la baie Howe

Ce rapport présente les résultats de la première phase d’une étude sur les problèmes de drainage acide sur le site historique de la mine Britannia en Colombie Britannique. Le drainage acide et les quantités élevées de cuivre et de zinc associées émanant des anciennes galeries d’accès et des haldes de stériles constituent la préoccupation environnementale majeure sur ce site. Bien que les concentrations de cuivre dissous soient d’un ordre de grandeur inférieur à ce qu’il était lorsque la mine était en exploitation, il n’en demeure pas moins qu’elles ont toujours des répercussions sur les invertébrés et les poissons de la baie Howe.

Les objectifs de cette étude consistaient à examiner tous les renseignements disponibles, à critiquer le système actuel de contrôle du drainage acide et à recommander des solutions possibles à long terme pour le réduire ou l’éliminer. La gestion de l’eau par déviation, des systèmes de collecte de drainage et des traitements par divers procédés, notamment la neutralisation à la chaux, la dilution de l’eau de mer et l’échange d’ions, ont fait partie des options de remise en état envisagées. Le rapport inclut également des estimations des coûts en capital et des coûts d’exploitation ainsi qu’une analyse sur les conditions d’autorisation et sur les exigences du suivi.

Ce rapport décrit les études menées au cours d’un programme de trois ans d’évaluation de la production et du contrôle du drainage acide à la halde de stériles de Myra Falls. La caractérisation de la halde de stériles a montré que les zones d’oxydation les plus actives se situaient sur une profondeur de dix mètres à partir de la surface exposée de la halde de stériles, ainsi que dans des zones plus profondes présentant des teneurs relativement élevées de minéraux sulfurés. Les calculs suggèrent qu’une partie importante de la production annuelle d’acidité est conservée dans la halde et qu’elle peut être lessivée. Les plans de remise en état et de fermeture doivent donc traiter de la neutralisation de cette acidité ou du contrôle de l’infiltration et des variations de la nappe phréatique.

On a évalué deux méthodes de contrôle du drainage acide : l’utilisation de bactéricides de substitution pour réduire l’activité de Thiobacillus ferrooxidans et l’utilisation de rejets miniers solidifiés pour isoler hermétiquement les stériles afin de minimiser les transferts d’humidité et d’air. Les études en laboratoire et les résultats de l’étude de caractérisation de la halde suggèrent que l’approche bactéricide ne serait pas efficace pour contrôler le drainage acide de la halde de stériles. Les techniques d’application et la nécessité de contrôler la formation d’acide en profondeur représentent quelques unes des limitations de cette approche.

Le programme d’étude s’est ensuite concentré sur la formation éventuelle d’un matériau solidifié durable à partir des matériaux de rejets miniers tels que les boues d’épuration et les résidus miniers. Sur la base des études en laboratoire et d’un nombre limité d’études à grande échelle sur le terrain, l’approche consistant à utiliser des matériaux solidifiés de rejets miniers comme couverture et matière d’injection de remplissage semble prometteuse, et il conviendrait donc d’entreprendre des recherches supplémentaires sur les techniques d’application sur le terrain.

Ce rapport présente des notes de l’atelier sur les techniques de prévision des processus chimiques du drainage acide. Il commence par une introduction sur la prévision du drainage acide. Il offre ensuite une analyse sur la théorie de la prévision du drainage acide, notamment sur les réactions d’oxydation de la pyrite et sur les solutions tampons pour pH. Puis, il décrit en détail les méthodes prévisionnelles, notamment les inspections sur le terrain, les méthodes d’échantillonnage ainsi que les essais statiques et cinétiques. Enfin, il propose des études de cas portant sur deux mines au Yukon et une en Colombie Britannique.

Les notes de l'atelier de ce cours décrivent les principes de la modélisation réalisée pour prédire le drainage acide des stériles et des résidus. Il comporte des discussions sur les processus clés et les caractéristiques qui déterminent les réactions d'oxydation, la production d'acide et les charges de métal dans l'environnement. Des modèles informatiques spécifiques sont présentés, avec une discussion sur leur applicabilité à différents cas.

Ces diapositives de formation abrégée présentent les principes de conception, la caractérisation des matériaux, les méthodes d’analyse, la construction et le suivi du rendement des couvertures sèches placées sur les résidus miniers et les stériles. Elles décrivent des études de cas illustrant l’utilisation de couvertures sèches dans des applications minières. Elles sont, en outre, accompagnées d’un certain nombre d’études techniques.

Cette formation abrégée explore le traitement du drainage acide par traitement passif. L’analyse proposée traite des produits chimiques pertinents et des principes de conception, des études en laboratoire ainsi que des investigations en petites, pilotes et à grande échelle.

This short course discusses reclamation securities/bonds. Regulatory requirements under reclamation security legislation are described, including when security is required and acceptable forms of security. A case study is provided on the Equity Silver mine in BC to illustrate the application of reclamation security. Background information papers are also provided on government policy for reclamation securities in BC.

Hydrogéologie des haldes de stériles

Les prédictions concernant la possibilité et le moment où une halde de stériles peut commencer à produire de l’eau de drainage acide et le temps qu’elle peut mettre à rejeter des concentrations élevées de métaux dans l’environnement, sont liées à l’écoulement du fluide à l’intérieur d’une halde de stériles. Le présent rapport contient une analyse des propriétés hydrogéologiques des stériles, fondée sur une synthèse des données obtenues à quatre sites miniers : les mines Myra Falls, Island Copper et Elkview en Colombie-Britannique, ainsi que la mine Golden Sunlight au Montana. L’étude porte principalement sur :
• l’hydrostratigraphie des haldes et les propriétés texturales de la masse rocheuse;
• les variations spatiales et temporelles de la teneur en eau dans une halde de stériles;
• les profils de température à l’intérieur d’une halde de stériles et leur réponse à l’infiltration d’eau à la suite d’une chute de pluie;
• la caractérisation hydrogéologique à grande échelle d’une halde de stériles, déduite à partir d’hydrographes de l’écoulement enregistrés dans des drains de pied.

Les quatre modèles hydrostratigraphiques suivants sont proposés afin de caractériser les haldes de stériles :
1. des haldes de roches à grains grossiers sans ségrégation qui permettent à l’eau de s’acheminer rapidement à la base de la halde;
2. des haldes de roches à grains fins sans ségrégation qui comportent vraisemblablement une zone saturée à la base;
3. des haldes de roches avec ségrégation dont la crête constituée de matériaux à grains fins ne permet pas le passage de grandes quantités d’eau;
4. des haldes stratifiés, avec ségrégation, comportant une crête constituée de matériaux à grains fins ainsi que des couches de gravier sableux parallèles à la pente de la halde.

Afin de mieux comprendre l’hydrogéologie d’une halde de stériles, les auteurs recommandent d’accorder la priorité aux mesures qui suivent : profils de la teneur en eau et de la température dans la zone vadose, hauteur de la nappe phréatique, écoulement volumétrique aux drains de pied, précipitations et température de l’air. Enfin, des plans de travail sont présentés pour trois types d’études relatives au suivi : étude sur la construction d’une halde, étude sur le suivi des haldes et étude sur le démantèlement d’une halde.

Ce rapport décrit MINTOX, un nouveau modèle de simulation qui a été développé pour prédire le comportement d’oxydation cinétique de minéraux sulfurés dans les parc à résidus miniers. MINTOX peut simuler : la diffusion de l'oxygène dans un parc à résidus, l'oxydation cinétique ultérieure de minéraux sulfurés, la spéciation et les réactions des produits de l'oxydation et leur transport dans le parc et dans les aquifères en aval.

MINTOX a été testé par rapport aux données observées au parc à résidus miniers près d'Elliot Lake, en Ontario, et pour simuler les processus géochimiques qui se produisent au parc à résidus miniers de Nickel Rim. Des profils de profondeur simulés d'espèces sélectionnées, comprenant de l'oxygène et de la pyrite, concordaient bien avec les données observées. Des écarts dans les autres phases sont principalement attribuables à l'hypothèse de départ selon laquelle il y aurait un équilibre géochimique local.

MINTOX a également été appliqué pour simuler les effets de la réduction du taux de diffusion de l'oxygène dans les résidus à l'aide d'une couverture retenant l'humidité et l'ajout de calcaire pour augmenter la capacité d’effet tampon. Ces simulations suggèrent qu’il serait nécessaire de déterminer l'influence de la variation spatiale des propriétés physiques et chimiques sur l'évolution du drainage acide et d’intégrer l'incertitude à l'interprétation des résultats.

Cette étude a évalué la faisabilité du dépôt de résidus de pyrrhotite et de sulfure dans le système de traitement des résidus de Strathcona pour contrôler la production d’acide. Le système de traitement des résidus de Strathcona, près de Sudbury, s’étend sur une superficie d’environ 200 hectares, la profondeur maximale étant d’environ 55 mètres.

Ce programme de recherche portait notamment sur la caractérisation des résidus, sur le système de traitement des résidus de Strathcona et sur la zone des résidus de Strathcona et de Fecunis. Des essais chimiques, physiques et minéralogiques ont été conduits sur des résidus à haute teneur en sulfures (concentré de pyrrhotine) et sur des résidus à faible teneur en sulfures (résidus boueux au point de rejet). En outre, on a construit des colonnes pilotes afin d’observer les changements physiques et chimiques au sein de la couverture aqueuse et de l’eau interstitielle des dépôts subaquatiques de résidus. Sur la base des données disponibles, on a conclu que le dépôt de résidus de pyrrhotine sous une mince couche d’un substrat de sédiments constituerait la méthode la plus efficace pour réduire la production d’acide par rapport à d’autres scénarios de dépôt étudiés.

Cet atelier a été organisé pour présenter et analyser l’état des connaissances en matière de gestion des rejets miniers dans les zones de pergélisol et pour mettre en évidence les lacunes dans ces connaissances. L’atelier a montré que bien que des structures artificielles intégrant du pergélisol aient été utilisées avec succès pour le contrôle des rejets miniers, un déficit de connaissances fondamentales subsiste relativement aux aspects géochimiques du comportement des rejets dans des environnements nordiques. Un certain nombre de facteurs concomitants doivent être étudiés pour comprendre pleinement les fondements de l’oxydation des rejets miniers à basse température. Voici certaines questions techniques non encore résolues : cinétique d’oxydation à basse température; eau non gelée dans les résidus; abaissement cryoscopique au moyen de produits chimiques de traitement; effets thermiques de l’oxydation à basse température; couvertures efficaces dans les zones de pergélisol.