1.1. Ancien Concentrateur de Kipushi
L’Ancien Concentrateur de Kipushi, ACK, se trouve dans l’enceinte des installations de la Générale des Carrières et des Mines (Gécamines, appelée Union Minière du Haut Katanga à la création de la société) à Kipushi, petite ville située à 30 kilomètres de la ville de Lubumbashi, dans la province du Katanga en République Démocratique du Congo (annexe C). Ce concentrateur a été mis en opération en 1935 pour traiter les minerais sulfurés cupro-zincifères de la mine de Kipushi. Au début, l’usine traitait les minerais par simple flottation avec des réactifs classiques, les xanthates et l’huile de pin, avec une capacité de 20 000 tonnes sèches de minerais par mois. L’A.C.K. fut agrandi en 1937 et en 1940 pour permettre la flottation différentielle des minerais de cuivre assez riches en zinc. Une troisième
extension du concentrateur a été achevée au début de 1950 pour une capacité de 60 000 tonnes de minerais par mois. L’usine a évolué jusqu’à atteindre des capacités
d’environ 4 000 tonnes par jour, soit 120 000 tonnes par mois vers les années 1980. En 1993, pour des raisons d’ordre économique et matériel, le concentrateur a cessé de fonctionner régulièrement.
Les minerais cupro- zincifères traités titraient 2 à 4 % en cuivre et 8 à 13 % en zinc, avec une gangue principalement dolomitique. Le gisement est polymétallique et sa composition chimique et minéralogique est fort variée. Ainsi, outre le cuivre et le zinc, on y trouve des métaux tels que le plomb, le cadmium, l’argent, le gallium, le germanium. Les minéraux de cuivre étaient principalement de la chalcopyrite (CuFeS2) en forte proportion et de la bornite (Cu5FeS4) en faible proportion ; le zinc était principalement sous forme de sphalérite (blende) (ZnS). On trouve également la galène (PbS), la pyrite (FeS2), la renierite (Cu3(Zn,Fe,Ge)(S,As)4), la briartite (Cu5,(Zn,Fe)GeS4) et la gallite (CuGaS2).
Le traitement par flottation différentielle était réalisé en deux étapes : - une première flottation aux xanthates (R-OCS2
-) comme collecteurs des minéraux de cuivre après dépression de la sphalérite et de la pyrite par une solution de cyanure de sodium (NaCN) et de sulfate de zinc (ZnSO4). Le moussant utilisé à cette étape est le
7 MIBC (méthyl-isobutyl-carbinol ((CH3)2CH-CH2-CHOH-CH3) et le pH compris entre 9 et 9,5 ;
- une deuxième flottation aux xanthates ou aux dithiophosphates appelés couramment aerofloats ((RO)2PS2
-) comme collecteurs de la sphalérite après activation par le sulfate de cuivre (CuSO4). Le moussant utilisé était l’huile de pin et le pH était remonté entre 10 et 11 avec la chaux afin de limiter la flottation de la pyrite.
1.2. Rejets de l’Ancien Concentrateur de Kipushi
La flottation différentielle cuivre-zinc à l’A.C.K. a donné d’énormes quantités de rejets qui ont atteint à partir des années 1980, 3 000 à 3 400 t/j pour 4 000 t/j de minerais alimentés.
L’entreposage en surface de ces rejets de flottation remonte aux années 1960, longtemps après la mise en service du concentrateur. Avant ces années, la majorité des rejets était retournée dans la mine pour le remblayage. Cette technique a été abandonnée suite aux difficultés de l’exhaure qui devenait de plus en plus préoccupant avec l’augmentation de la capacité du concentrateur et aussi parce qu’on envisageait un stockage de ces rejets dans l’espoir d’une récupération future des métaux résiduels.
Les bassins artificiels créés par la construction des digues en terre dans la vallée de la rivière Kipushi servaient pour la rétention des particules solides après décantation. Les eaux de débordement étaient évacuées en aval dans la rivière. Deux bassins ont été totalement remplis de rejets (tailings). Le troisième est actuellement utilisé par les nouvelles sociétés en place.
La bordure du premier tailing à l’Est est à quelques mètres seulement de la cité des travailleurs de la Gécamines comme l’indique la photographie ci-après à gauche.
Figure 1 - Vue du premier tailing à gauche très proche du quartier des travailleurs de la Gécamines ; à droite vue des tailings 1 et 2 dans la vallée de la rivière Kipushi à la limite avec le grand conglomérat
8 Sur base de travaux de forage menés en 1995 par le service topographique de Kipushi, les quantités de rejets ont été évaluées à 3 228 250 m3 pour la digue 1 et 12 316 080 m3 pour la digue 2 soit un total de 15 544 330 m3, ce qui représente environ 36 684 600 tonnes sèches puisque la densité est d’environ 2,4. Les épaisseurs de rejets varient de 7 à 14 m pour la digue 1 et de 12 à 15 m pour la digue 2. Les teneurs en cuivre, zinc, fer, soufre et arsenic trouvées après une campagne d’échantillonnage menée la même année par le service géologique Sud/Kipushi sont données dans le tableau 1.
Tableau 1 - Teneurs en cuivre, zinc, fer, soufre, arsenic à la digue 1 et 2 (source : notes internes des services topographiques de la Gécamines Kipushi)
Digue1 Digue 2
Teneur % Minimale Moyenne Maximale Minimale Moyenne Maximale
Cu 0 ,22 0,48 2,22 0,10 0,31 1,17
Zn 0,71 2,32 7,87 0,91 2,42 5,93
Fe 1,49 4,04 7,84 2,97 5,75 14,28
S - 2,00 - - 4,29 -
As - 1,44 - - - -
Sur base des teneurs moyennes, les réserves en cuivre et zinc dans ces rejets peuvent être évaluées comme suit :
Tableau 2 - Réserves en cuivre et zinc dans les rejets stockés à la digue 1 et 2
Capacité (m3) Tonnes sèches. % Cu Tonnes Cu % Zn Tonnes Zn
Digue 1 3 228 250 7 618 666 0,48 36 570 2,32 176 753
Digue 2 12 316 080 29 065 934 0,31 90 104 2,42 703 396
Total 15 544 330 36 684 600 0,35 126 674 2,40 880 149
Les données concernant la digue 3 récoltées à cette époque ne sont pas reprises ici car elles ne sont plus valables suite au mélange effectué après avec les rejets oxydés de cuivre et de cobalt issus de l’exploitation de la mine de Kasombo (1996) et son utilisation actuelle par la société CMSK. Lors de cette campagne de forage et d’échantillonnage réalisée en 1995, la quantité de rejets dans la digue 3 était évaluée à 639 330 m3 soit environ 1 534 390 tonnes sèches.
9 1.3. Contexte géologique et circulation des eaux au niveau des digues à rejets.
Les tailings de Kipushi ont été déposés sur des formations constituées de dolomies siliceuses et de shales argilogréseux (figure 2). La plus grande partie se trouve sur le calcaire de Kakontwe limité au sud par le Grand Conglomérat et au Nord par la Série Récurrente.
L’aquifère de Kipushi est vaste et les venues importantes d’eaux proviennent de la brèche axiale du Roan à l’emplacement de la nouvelle station de pompage de Kipushi. Cet endroit autrefois marécageux, constitue la principale résurgence de la rivière aujourd’hui à sec à cause du rabattement de la nappe. Les études de Greorghe Alexandru, Grujenschi Corneliu et Intiomale (1975 et 1977) ont confirmé l’existence d’une liaison entre la nappe de la brèche axiale du Roan et les cassures aquifères de la mine. Les eaux de la nappe coulent vers la mine en passant par les schistes fracturés du Mwansha, le grand conglomérat et le calcaire de Kakontwe (figure 2). Cet écoulement est rapide suite à l’exhaure dans la mine et l’existence d’importants réseaux de cassures observés dans les diverses formations géologiques et des voies karstiques au sein du calcaire de Kakontwe. Ces voies ont contribuées lors de l’exploitation des tailings au grossissement de l’eau d’exhaure de la mine par les infiltrations des eaux décantées.
10
Figure 2 - Formations géologiques et circulation des eaux au niveau des digues à rejets de Kipushi (Notes internes Gécamines, rapport Intiomale, 1977)
EXTRAIT PLAN KIPUSHI Aire contrôlée par les trois digues Aire contrôlée par les digues 1 et 2 Circuit des eaux
Tailings
Tailings
11 CHAPITRE 2
CARACTERISATION DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX