Services
spécialisés
| Technologies
des effluents miniers aux LMSM-CANMET |
Traitement biotechnologique, chimique et physique des effluents
miniers
Le goupe de l'environnement possède une vaste expérience dans la conception
de procédés biotechnologiques, chimiques et physiques appliqués au
traitement des effluents des mines et des usines de traitement. Des
techniques d'extraction, de concentration et d'élimination des polluants
ont été mises au point. Dans le domaine du traitement des eaux de
drainage acides et des effluents, il est indispensable de comprendre
les processus microbiologiques qui jouent un rôle dans la production
des contaminants et dans la restauration des sites contaminés. La
biotechnologie révèle un grand potentiel en ce qui a trait à l'élimination
des métaux (c.-à-d. biolixiviation et bio-oxydation). Les LMSM-CANMET
ont réalisé des projets portant sur les sujets suivants :
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Procédés de traitement
des effluents
Au fil des ans, des équipes de microbiologistes, de chimistes et d'ingénieurs
ont développé et mis à l'essai en laboratoire plusieurs procédés de
traitement des effluents miniers faisant appel à la biotechnologie.
Parmi ces procédés, mentionnons les suivants :
- procédé de nitrification/dénitrification élaboré et mis à l'essai
en usine pilote pour le traitement du cyanure, du thiocyanate
et de l'ammoniaque;
- sulfosels : études en laboratoire sur l'oxydation biologique
des sulfosels;
- systèmes de traitement passifs testés à l'échelle pilote pour
éliminer les métaux à un site particulier;
- travaux pilotes et travaux de laboratoire sur la réduction microbienne
du sélénium;
- dégradation microbienne de l'éthylène glycol;
- biodégradation de l'oxalate; essai et conception à l'échelle
d'une usine.
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Microbiologie industrielle
Les scientifiques des LMSM-CANMET possèdent une vaste expérience dans
la numération et l'étude de divers groupes de bactéries ayant de l'importance
du point de vue environnemental. Plus précisément, ils ont mené des
études sur l'isolation et la caractérisation des thiobacilles, qui
produisent le drainage acide et sont utilisés dans la lixiviation
commerciale. Leur expérience est reconnue dans la numération et la
culture de nombreuses bactéries anaérobies, comme les méthanogènes,
et les réducteurs de sulfate et de fer. Ces bactéries jouent souvent
un rôle considérable dans les systèmes de traitement passifs utilisés
pour réduire le drainage acide. Des recherches plus récentes démontrent
que la bactérie réductrice de fer peut contribuer à la solubilisation
de divers métaux toxiques. Les LMSM-CANMET sont équipés de deux chambres
anaérobies ainsi que d'autres infrastructures de microbiologie anaérobie.
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Biolixiviation
La biolixiviation permet d'exploiter des ressources à faible teneur,
difficilement accessibles, tout en respectant l'environnement. Certains
observateurs de l'industrie croient que de légères modifications technologiques
pourraient accroître la cinétique et l'efficacité de ce procédé dans
des conditions climatiques particulières, ce qui rendrait possible,
au cours des dix prochaines années, d'exploiter jusqu'à dix nouveaux
gisements au Canada. L'expérience en microbiologie des chercheurs
des LMSM-CANMET leur permet d'aider des clients dans ce domaine. Jusqu'à
maintenant, ils ont entrepris des projets axés, entre autres, sur
la conception et l'optimisation des systèmes de lixiviation au Canada
et à l'étranger.
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Utilisation d'inhibiteurs pour prévenir
le drainage minier acide
Les LMSM-CANMET ont participé à un projet ayant pour but de prévenir
le drainage acide. Que ce soit dans les mines fermées ou les mines
en exploitation, le drainage
acide constitue la plus importante responsabilité environnementale
de l'industrie minière canadienne. Au Canada, cette facture environnementale
coûterait entre deux et cinq milliards de dollars. Les sites miniers
qui utilisent l'oxydation et la lixiviation bactériennes pour récupérer
les métaux doivent également être dotés d'une technologie fiable au
moment de mettre fin à l'utilisation des systèmes de bio-oxydation.
Diverses stratégies ont été adoptées pour prévenir le drainage
acide et traiter les eaux. L'oxydation et l'acidification se produisent
en présence d'oxygène et d'eau. On a déjà eu recours à des couvertures
imperméables pour empêcher l'eau et l'oxygène de s'infiltrer. On
a également utilisé des inhibiteurs pour prévenir la croissance
des bactéries productrices d'acide. Deux classes d'inhibiteurs ont
été mis à l'essai. Les premiers préviennent pendant l'oxydation
la croissance des bactéries résistantes à l'acide, et les seconds
empêchent l'oxydation. Les inhibiteurs de l'un des deux groupes
ont récemment été mis au point et brevetés par les LMSM-CANMET.
Des scientifiques étudient présentement l'utilisation d'inhibiteurs
conjuguée à d'autres techniques pour fermer des mines de manière
écologique, efficace et peu coûteuse.
Les scientifiques des LMSM-CANMET étudient les effets de deux
produits chimiques appartenant à une classe de composés qui ne stoppent
que l'oxydation des composés sulfurés produite par des thiobacilles
comme Thiobacillus thioparus. Ces composés sont le 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole
(DMT) et le 5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol (ATT). Des études
par fiole incubée sous agitation ont démontré que ces composés inhibent
l'oxydation du thiosulfate provoquée par des cultures pures de Thiobacillus
thioparus, ainsi que l'oxydation des résidus miniers produite par
des cultures mixtes. Une étude a indiqué qu'en un an, la production
de sulfate a été réduite de 70 % dans les colonnes comportant ces
composés inhibiteurs. La nouvelle technologie brevetée est présentement
à l'essai sur le terrain afin de déterminer son efficacité sur les
résidus miniers. Depuis l'implantation de cette technologie en 1997,
trois périodes d'échantillonnage ont eu lieu.
Ces composés pourraient inhiber in situ le drainage des roches
acides et le drainage minier acide. Ces produits chimiques seront
fort probablement utilisés pour prévenir l'acidification des stériles
qui, avant d'être stockés, sont temporairement entassés à des endroits
exposés aux éléments. Les effets de ces composés sur l'oxydation
des résidus et sur diverses populations microbiennes sont présentement
évalués dans le cadre d'études sur le terrain.
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Numération microbienne
Les LMSM-CANMET possèdent des compétences uniques en matière d'identification
et de numération d'organismes jouant un rôle important dans l'environnement,
comme les bactéries réductrices de sulfate, les thiobacilles, les
bactéries productrices d'acide et les bactéries réductrices de fer.
Grâce à la technique du nombre le plus probable, ils peuvent fournir
des estimations du nombre de bactéries en un lieu donné. Ils sont
aussi en mesure d'effectuer des essais sur les enzymes bactériennes.
Ils croient pouvoir donner une interprétation plus complète de ce
procédé en intégrant les données chimiques et biologiques tirées des
échantillons environnementaux. Les scientifiques des LMSM-CANMET ont
de plus l'expérience de l'enseignement de ces techniques à des étudiants
ou à des pairs qui visitent les laboratoires.
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Élimination/récupération
des métaux
Les scientifiques des LMSM-CANMET se fondent sur leurs compétences
en hydrométallurgie lorsqu'ils agissent à titre d'experts-conseils
sur l'application des techniques hydrométallurgiques à la récupération
et à l'élimination des métaux présents dans les effluents de traitement.
Des projets ont été réalisés dans les domaines suivants :
- études sur la lixiviation utilisée pour extraire les métaux
présents dans les déchets miniers;
- évaluation en laboratoire de l'extraction par solvant et des
résines échangeuses d'ions;
- essais pilotes et conception de procédés.
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Élimination
du fer présent dans les effluents
Puisqu'on le retrouve en abondance à l'état naturel, le fer est étroitement
lié aux métaux utiles contenus dans les gisements minéraux. Il est
donc extrait pendant le traitement hydrométallurgique et le drainage
acide. Dès qu'il est en solution, il nuit à la récupération des métaux
utiles. C'est pourquoi il est éliminé, généralement par précipitation,
sous forme d'hydroxydes, de jarosite ou de goethite. Ces déchets présentent
peu de possibilités de récupération, sans compter que leur volume
croissant et leur potentiel de lixiviation toxique alourdissent la
responsabilité environnementale de l'industrie minière. Les chercheurs
des LMSM-CANMET se penchent sur ce problème dans le cadre d'un projet
visant à réduire les répercussions environnementales des déchets ferrifères.
Parmi les domaines de recherche, mentionnons l'élimination sélective
du fer au moyen de résines échangeuses d'ions, ce qui permettrait
la récupération subséquente des métaux, et la précipitation du fer
sous forme d'hématite, ce qui constitue une bien meilleure technique
d'élimination du fer des points de vue environnemental et économique.
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Optimisation
des systèmes de traitement à la chaux
Plusieurs paramètres de traitement influent de manière significative
sur la production des boues et leur stabilité géochimique. Il est
possible d'adapter les propriétés des boues aux priorités d'exploitation
d'une usine ou d'un site en apportant de légères modifications au
procédé de traitement.
Les scientifiques des LMSM-CANMET ont étudié les effets de divers
paramètres sur la consommation de chaux, les exigences énergétiques,
la densité des boues et leur stabilité. Une base de données recueillies
sur le terrain et en laboratoire sert à optimiser les techniques
de traitement existantes, qui vont du simple système en ligne aux
procédés plus sophistiqués de traitement des boues haute densité.
En modifiant les paramètres d'exploitation, il est possible de réaliser
d'importantes économies et de réduire la responsabilité environnementale
à long terme associée à l'élimination des boues.
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Techniques de recyclage
du cyanure
Le personnel des LMSM-CANMET possède une longue expérience de l'utilisation
des techniques de recyclage du cyanure comme solution de remplacement
efficace et peu coûteuse aux méthodes destructives présentement en
usage dans l'industrie de l'or. En travaillant en étroite collaboration
avec des partenaires industriels, les LMSM-CANMET ont élaboré et mis
à l'essai des méthodes de récupération du cyanure contenu dans les
effluents de traitement des minerais aurifères. Parmi les plus récentes
applications de ces méthodes, mentionnons l'évaluation dans une petite
usine pilote du procédé AVR (acidification-volatilisation-reneutralisation)
pour le traitement des effluents à forte teneur en cuivre, ainsi que
l'élaboration d'une méthode de récupération sans aération du cyanure
présent dans une solution concentrée de déchets. Les LMSM-CANMET possèdent
un laboratoire et une petite usine pilote où ils effectuent des essais
sur diverses solutions d'effluents et différentes configurations de
procédés.
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