Composantes du programme d`analyse

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Février 2012
Prévisions des eaux de drainage & programme d’essai de lixiviation des métaux: pratiques actuelles
CONFIDENTIEL
Sommaire
 Mise en contexte sur DMA / LM
 Objectifs du programme de DMA / LM
 Composantes du programme d’analyse
 Ressources d’information
2
maxxamanalytique.com
Qu’est ce que le drainage minier acide ?

Réaction naturelle à une perturbation du milieu

Oxydation atmosphérique (H2O, O2) des minéraux sulfurés exposés qui vont générer de l’acidité; Implication de bactéries (comme catalyseur)

Sulfures d’intérêts: pyrite (FeS2) & pyrrhotite (FeS)

Si l’acidité générée est > capacité de neutralisation (carbonates) il résulte un drainage acide (pouvant inclure une lixiviation métallique)

Problématique environnementale majeure de l’industrie minière (métaux et charbon) aujourd’hui. 3
Objectifs du programme d’analyse
 Évaluer ou Prédire le potentiel de drainage chimique
– Capacité à générer de l’acidité
– Capacité à neutraliser l’acidité
 Déterminer les propriétés et les procédés influents
 Prédire les changements temporels du drainage chimique
DMA = f (Physique – Chimique – Microbiologie – Minéralogique – Hydrogéologique)
Perméabilité
Porosité
4
PGA
PN
Cinétique
Bactéries
Taille des particules
Type de minéraux
Précipitation
Température
Composantes du programme d’analyse
1. Préparation de l’échantillon
2. Caractérisation – Géochimie et Minéralogie
3. Tests statiques 1. Bilan acide‐ base
2. Production d’acidité nette
3. Analyse des composantes solubles
4. Tests cinétiques
1. Cellules d’humidités
2. Tests « sur mesure »
5
Échantillonnage & Préparation des échantillons



6
Échantillonnage: « Action de fournir un échantillon, de taille suffisante pour le test, qui soit complètement représentatif du milieu sous tous les aspects »
Description / Préparation / Stockage des échantillons souvent négligées Méthodes convenables: Broyeurs / Diviseurs
7
Caractérisation – Granulométrie / Géochimie

Granulométrie influence la réactivité des minéraux, le mouvement de l’eau etc.

Détermination de la minéralogie par:
‐ Diffraction des rayons‐X (XRD)
‐ Microscope optique ‐ Microscope à balayage électronique (SEM)

Détermination de la composition: ‐ Concentration totale ou quasi‐totale en métaux ‐ ICP ou Fluorescence des rayons‐X (XRF)

Identifier & quantifier la composition minéralogique, mode de minéralisation & liaisons entre les minéraux présents
8
Analyse des métaux par ICP‐CRC‐MS
H
Li
Na
K
Rb
Cs
Fr
I
N
T
R
O
D
U
C
T
I
O
N
Lanthanides
Actinides
Sc
Y
L
A
Ti
Zr
Hf
Rf
V
Nb
Ta
Db
Cr
Mo
W
Sg
Mn
Tc
Re
Bh
Fe
Ru
Os
Hs
Co
Rh
Ir
Mt
Ni
Pd
Pt
Ce
Th
Pr
Pa
Nd
U
Pm
Np
Sm
Pu
Eu
Am
Gd
Cm
Tb
Bk
Cu
Ag
Au
Dy
Cf
Zn
Cd
Hg
Ho
Es
B
Al
Ga
In
Tl
Er
Fm
C
Si
Ge
Sn
Pb
Tm
Md
N
P
As
Sb
Bi
Yb
No
O
S
Se
Te
Po
F
Cl
Br
I
At
Lu
Lr
Sous vide
SOURCE
D’IONISATION
CELLULE À
COLLISION
QUADRUPOLE
DÉTECTEUR
Production d’ions
dans un plasma
Élimination des
interférences
polyatomiques
Séparation
des ions selon
leur rapport m/z
Mesure du courant
ionique pour chaque
rapport m/z
Avantages:
9
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Ra
Large balayage de m/z (6 à 238 uma)
Réduction des interférences
Faibles limites de détection (ppb)
He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
E
N
R
E
G
I
S
T
R
E
M
E
N
T
3. Tests statiques
1. Bilan acide‐ base
10
Composantes des tests statiques
 Bilan acide ‐ base (ABA) avec ou sans spéciation du S
 Test de production d’acidité nette (NAG)  Extractions aqueuses
11
Tests statiques – Bilan Acide‐Base (ABA)
 Plusieurs approches existent mais le principe reste le même :
– Déterminer le potentiel de génération d’acide – Déterminer le potentiel de neutralisation brut
– Calculer le potentiel de neutralisation net par différence
ABA inclut généralement : pH de la pâte, minéralogie, analyses élémentaires et la spéciation du S
1. Total‐S = Sulfate‐S + Sulfure‐S (spéciation partielle)
2. Total‐S = Sulfate‐S + Sulfure‐S + org.‐S (spéciation complète)
Choisir la méthode selon la minéralogie
12
Tests statiques – Production d’acidité nette




Un seul test NAG (SANAG) – pH & mesure de l’acidité
NAG séquentiel – SANAG répété sur les mêmes solides
NAG cinétique = SANAG mais pH, T, EC = f(t)
Courbe des caractéristiques de la neutralisation
pH = f (Vol. acide)
13
Tests statiques – Extractions à l’eau
TCLP (EPA 1311)
Meteoric Water MEND Shakeflask Extraction SPLP (EPA 1312)
Mobility Procedure
1:3 S:L – 24h – <9.5 mm
1:20 S:L – 18h – <9.5 mm
1:1 S:L – 24h – <5cm
14
15
Tests cinétiques – Tests sur cellules humides
 Cycles d’air sec (3j.), d’air humide (3j.) et d’eau (1j.)
 Étude d’érosion à long terme (>6 mois) qui génère des échantillons aqueux hebdomadaires
 Examen de la réduction du PN, de l’oxydation des sulfures et des cinétiques de lixiviation.  Analyses: pH, Conductivité, Acidité, Alcalinité, Sulfates, Métaux, Solides totaux dissous, Anions etc.
 Mesure des débits de drainage
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Tests cinétiques « sur mesure »
 Tests de lixiviation sur colonne pour simuler des conditions subaériennes ou subaquatiques
 Conditions variables des tests: aérobie, anoxie, température réduite etc.
17
Conclusions
 Résumé non‐exhaustif des méthodes disponibles – Tests sur site, tests cinétiques avec des bactéries etc.
 Nombreuses méthodes disponibles
 Terminologies abondantes
 Chaque site est différent et unique
 Importance de connaître vos besoins et les objectifs de l’étude
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Ressources
 http://www.abandoned‐mines.org/mend‐e.htm
(Prediction Manual for Drainage Chemistry from Sulphidic Geologic
Materials; MEND Report 1.20.1, Dec 2009)
 http://technology.infomine.com/enviromine/ard/home.htm
 http://maxxam.ca/services/acid‐rock‐drainage
 Tim O’Hearn à [email protected]
 Julien Rachou à [email protected] (514‐318‐7236)
19
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