Comportement hydrogéochimique des stériles d'une halde expérimentale visant à limiter la production de DNC par contrôle des écoulements

Une halde expérimentale inclinée à 5%, a été construite à la mine Lac Tio (près de Havre-Saint-Pierre, au Québec, Canada) pour évaluer une nouvelle approche de stockage de stériles miniers visant à contrôler les infiltrations d'eau et minimiser la contamination dans les haldes à stériles. Cette nouvelle méthode est basée sur une couche de contrôle d'écoulement (CCE) placée au-dessus de la halde expérimentale à stériles et contribuant à dévier l'eau vers l'extrémité de cette halde constituée de stériles non réactifs. Des essais au laboratoire (colonnes et système expérimental 2D) ont été menés en parallèle afin de répondre à toutes les préoccupations liées à la limitation de l’essai de terrain (halde expérimentale). Aussi, une évaluation à plus petite échelle (colonnes de laboratoire) a été menée afin de mieux cerner les phénomènes hydrogéochimiques qui peuvent avoir lieu à l'échelle de terrain. En effet, des essais en colonnes ont été effectués afin de comprendre le comportement hydrogéochimique des différents types de stériles de la mine Lac Tio (à prédominance anorthosite ou hémoilménite) séparément et juxtaposés. Des essais d'infiltration en laboratoire ont aussi été réalisés dans un modèle physique (système expérimental 2D) afin de comprendre les facteurs qui influencent la performance de la CCE. De ce fait, la structure interne du modèle physique a été conçue de façon similaire à celle de la halde expérimentale. Les résultats des essais en colonnes ont montré une variation des taux de libération de nickel et de sulfate d'un à deux ordres de grandeur selon le type de stériles et leur configuration (purs ou mélangés entre eux). La qualité de l'eau de drainage a été affectée par les changements de volume d'eau de rinçage, par la précipitation/dissolution de minéraux secondaires et par la sorption de Ni dans les stériles anorthositiques. Ces résultats ont aussi démontré que le stockage de stériles d'hémo-ilménite sur ceux d'anorthosite est un moyen efficace de réduire les niveaux de Ni dans les eaux de drainage des matériaux de la mine Lac Tio. Les résultats du modèle physique ont montré que la déviation de l'eau le long de la pente de la boîte d'infiltration est régit en grande partie par l'angle d'inclinaison de la boîte et le taux de pluie appliqué. Ces résultats ont aussi montré que la distribution de l'infiltration au sein du système dépend de l'intensité des précipitations. Les résultats des essais d'infiltration ont aussi indiqué que les charges de nickel et de sulfate sont influencées par les taux de précipitations appliqués et que la qualité de l'eau de drainage est améliorée par une meilleure déviation de l'eau par la CCE. Ces résultats suggèrent que les charges de nickel et de sulfate sont principalement contrôlées par les effets de barrière capillaire, les chemins d'écoulement et le débit. Les résulats de la halde expérimentale ont montré que la CCE constituée de matériaux non réactifs compactés à grains fins, a conduit à une diminution l’infiltration de l’eau dans les matériaux réactifs et à une déviation de l'eau vers le pied de la halde (constitué de de stériles non réactifs). Les taux de libération en nickel ont été du même ordre de grandeur avant et après la mise en place de la CCE sur la halde expérimentale. Les taux de libération en sulfate avant la mise en place de la CCE ont été également proches de ceux obtenus après l'installation de la CCE. La faible différence de taux de libération en nickel obtenue avant et après l'installation de la CCE pourrait s'expliquer partiellement par la libération de Ni dans les eaux de drainage en raison d'une diminution de la capacité de sorption de Ni des stériles au cours du temps. En conséquence, l'efficacité de la CCE a été affectée. Cela pourrait également s'expliquer par la faible infiltration d'eau dans les stériles réactifs entraînant une libération lente et progressive de produits d'oxydation tels que le nickel et les sulfates comparativement à avant l'installation de la CCE. Ces résultats suggèrent que la réactivité des stériles reste similaire avant et après la mise en place de la CCE mais que leur capacité de sorption du nickel diminue avec le temps. Cependant, la qualité des eaux de drainage pourrait être considérablement améliorée par l'inclusion de plusieurs CCE dans une grande halde à stériles