Depuis le milieu des années 1990, la plupart des ouvertures et des fermetures de mine au Canada ont eu lieu dans le Nord du pays. Conséquemment, une série de projets ont été lancés dans le cadre du Programme de neutralisation des eaux de drainage dans l’environnement minier ou NEDEM, ceux-ci comprenant l’étude d’ouvrages et la collecte d’une certaine quantité de données, en vue d’approfondir les connaissances sur l’évolution des rejets miniers dans un milieu froid et d’évaluer des moyens de profiter du climat froid pour maîtriser le drainage minier acide (DMA). Au cours des dix dernières années, des données sur les effets des températures froides ont été recueillies sur plusieurs sites. La présente étude a été entreprise pour compiler ces données dans le cadre du NEDEM.
L’étude portait sur huit phénomènes qui devaient se présenter différemment ou uniquement à faible température, soit le taux d’oxydation des sulfures de fer et des autres sulfures, l’activité de diverses bactéries, la solubilité et la réactivité des minéraux neutralisant, y compris les carbonates et les silicates, la formation et la solubilité des minéraux secondaires (issus de l’altération), les effets de concentration par le gel, les changements physiques dus au gel et au dégel, ainsi que la solubilité de l’oxygène dans les eaux servant à submerger les rejets réactifs. L’étude visait principalement à mieux comprendre ces phénomènes à petite échelle et, dans une moindre mesure, à en étudier les effets dans des installations grandeur réelle.
Les données utilisées aux fins de l’étude sont tirées des dossiers des auteurs, d’échanges avec des sociétés minières et des experts-conseils, ainsi que de recherches documentaires générales. Elles portent pour la plupart sur des sites particuliers. Au total, 14 cas ont été regroupés à l’appui de l’étude. Dans l’ensemble, les auteurs ont constaté que des données sur la réactivité des sulfures de fer à faible température ont été recueillies sur 11 sites, dont sept sur lesquels des données comparatives sur la température ont été obtenues lors d’essais en laboratoire. Ces données montraient que les diminutions de taux à faible température correspondaient généralement aux résultats de l’équation d’Arrhenius, hormis quelques exceptions évidentes pouvant être attribuées à l’effet composé des différences de température. Quant aux données sur la réactivité des autres sulfures, leur portée était très limitée.
Les connaissances sur l’activité bactérienne à faible température ont été considérablement approfondies. Il s’avère que des bactéries peuvent être actives à des températures inférieures au point de congélation et s’adapter à de telles conditions.
Aucune donnée sur la solubilité et la réactivité relatives des minéraux neutralisant n’a été trouvée. Des calculs théoriques ont démontré que les minéraux carbonatés sont plus solubles à faible température. Cela pourrait permettre le mélange des stériles, en raison d’une alcalinité disponible potentiellement supérieure. Aucune donnée pertinente n’a été trouvée sur l’altération des silicates à faible température. La solubilité des carbonates à faible température a pour effet particulier d’accroître celle des métaux lourds (p. ex. le zinc et le cadmium), ce qui pourrait expliquer la lixiviation accrue du zinc observée lors d’essais au fur et à mesure que la température baissait. Aucune donnée sur la solubilité d’autres minéraux secondaires à faible température n’a été obtenue, mais la solubilité devrait être inférieure à basse température.
Les effets de concentration dus au gel peuvent avoir un impact significatif, car ils entraînent une augmentation des concentrations de contaminants dissous, laquelle peut mener à l’expulsion des eaux renfermant des concentrations inacceptables, de même qu’un abaissement du point de congélation, qui s’avère important puisqu’il peut prévenir le gel des rejets.
Les changements physiques des minéraux dus au gel et au dégel peut exposer des minéraux réactifs à des conditions oxydantes. Toutefois, aucun renseignement sur les répercussions géochimiques de ce phénomène n’a été trouvé.
Enfin, la solubilité de l’oxygène dans l’eau est plus grande à faible température qu’à température élevée. Cependant, la diminution de la diffusivité de l’oxygène devrait contrebalancer cette augmentation de la solubilité. Aucune étude de cas sur ce phénomène n’a été trouvée.
Les auteurs ont conclu que les principales lacunes techniques et de données concernent les méthodes d’essai à faible température, la réactivité des sulfures autres que les principaux sulfures de fer à faible température, l’effet de la température sur la dissolution et l’altération des carbonates et des silicates, ainsi que la solubilité à faible température des minéraux secondaires (surtout les carbonates). Hormis la possibilité de mélanger les rejets miniers grâce à la plus grande solubilité des carbonates à faible température, les moyens d’utiliser des conditions froides pour maîtriser le DMA et la lixiviation des métaux demeurent les mêmes que ceux relevés lors d’études antérieures rattachées au NEDEM. Peu de travaux de recherche ont été exécutés au sujet de l’effet des températures froides sur la performance géochimique des installations de gestion de rejets miniers. On recommande donc d’effectuer davantage de recherche pour combler les lacunes susmentionnées.
Les spécialistes qui souhaitent présenter les avantages des températures froides devraient exécuter des essais complets à l’appui de projets de caractérisation de site minier, car les données témoignant des effets de telles températures sont rares et rattachées à des sites particuliers. Il est fortement recommandé de réaliser des expériences à grande échelle sur chacun des sites.
