Conclusion

La présente étude a porté sur l’évaluation de la pertinence des essais de lixiviation en batch (essais TCLP, SPLP et CTEU-9) en prédiction du comportement hydrogéochimique des rejets miniers. Ces essais sont réalisés dans des conditions différentes des essais cinétiques (essais en colonnes, essais en cellules humides et essais en mini-cellules d’altération). Les objectifs de la présente étude étaient de comparer les résultats des essais de lixiviation en batch à ceux des essais cinétiques, afin de mettre en évidence les différences ou les similitudes dans la lixiviation des métaux et d’évaluer l’impact de ces essais sur la distribution des métaux dans les fractions minérales. Ces travaux devaient permettre d’évaluer la pertinence des essais de lixiviation en batch en prédiction de la qualité des eaux de drainage des rejets miniers. Ainsi, des résultats d’essais de lixiviation en batch (TCLP, SPLP et CTEU-9) et d’essais cinétiques (essais en colonne et essais en cellule humide) réalisés sur des projets au sein de l’URSTM ont été compilés et comparés entre eux.

La comparaison a été faite pour trois éléments chimiques : As, Ni et Zn, et les résultats de la comparaison sont donnés au chapitre 4. Une comparaison des résultats des essais de lixiviation en batch entre eux a démontré que l’essai TCLP était le plus agressif des trois et extrayait de plus grandes concentrations de métaux (Ni et Zn) que les deux autres. Les concentrations en As extraites par le TCLP sont dans le même ordre de grandeur que celles des autres essais en batch. Le CTEU-9 et le SPLP donnent quant à eux des résultats plus proches pour les trois éléments chimiques considérés, mais les concentrations obtenues avec l’essai SPLP sont légèrement plus faibles. Les conditions de réalisation des essais (quantité de matériaux utilisée, la taille des grains, la durée des essais, le pH, la solution d’extraction, le ratio liquide/solide et les processus géochimiques intervenant) sont différentes entre les essais de lixiviation en batch et les essais cinétiques. Pour les essais cinétiques, les concentrations maximales et stabilisées ont été utilisées. Une comparaison avec les concentrations (en mg/l) montre que l’essai TCLP extrait de plus grandes concentrations de nickel et de zinc que les concentrations maximales et stabilisées des essais en colonnes et en cellules humides. Les concentrations en arsenic obtenues avec le TCLP sont plus faibles que celles des autres métaux, et sont aussi proches des concentrations des essais

en colonnes et en cellules humides. Les concentrations obtenues avec les essais SPLP et CTEU-9 sont légèrement plus élevées que les concentrations stabilisées des essais cinétiques considérés. Par contre, les concentrations maximales des essais cinétiques sont légèrement plus élevées que les concentrations obtenues avec les essais SPLP et CTEU-9.

Vu l’influence de la quantité des matériaux et du ratio liquide/solide sur les résultats des essais, les concentrations en mg/l ont été normalisées en mg/kg (via les volumes de lixiviats et les masses d’échantillons) et les quantités normalisées ont été comparées. Les résultats de la comparaison montrent que les quantités normalisées des essais de lixiviation en batch sont plus élevées que les quantités normalisées stabilisées et maximales des essais cinétiques. Aussi, la comparaison des quantités normalisées des essais de lixiviation en batch aux quantités cumulées normalisées totales des essais cinétiques montre que l’essai TCLP donne de plus grandes quantités, mais celles obtenues avec les essais SPLP et CTEU-9 sont plus proches des essais cinétiques. Pour minimiser le biais de la durée de l’essai sur les résultats de la comparaison, une troisième comparaison est faite avec les taux journaliers lixiviés. Les résultats de cette comparaison montrent que les taux journaliers lixiviés par les essais de lixiviation en batch sont nettement supérieurs à ceux des essais cinétiques.

Toutes ces comparaisons montrent que les essais de lixiviation en batch sont, en général, plus agressifs que les essais cinétiques. Cependant, d’autres facteurs comme les solutions de lixiviation utilisées, le pH, la taille des particules et les processus géochimiques intervenant peuvent être à l’origine de cette différence de lixiviation des métaux. Afin d’évaluer l’impact de la solution d’extraction à un pH donné sur les résultats, les pH finaux des lixiviats ont été comparés. Cette comparaison a montré que les pH finaux de l’essai TCLP sont assez différents de ceux des autres essais, et que les pH finaux des essais SPLP et CTEU-9 sont plus proches de ceux des essais cinétiques. Ceci pourrait expliquer la similarité des résultats des essais SPLP et CTEU- 9 entre eux et envers ceux des essais cinétiques, et la différence des résultats de l’essai TCLP envers les autres essais. Les résultats de cette comparaison montrent que les pH finaux impactent la lixiviation des métaux et pourraient être à l’ origine des tendances de lixiviation obtenues avec la comparaison des concentrations des différents essais. Les facteurs restant et ayant une influence sur les résultats sont la taille des grains et les processus géochimiques intervenant durant les essais.

Afin étudier l’impact de ces facteurs, des mélanges des minéraux purs, contenant des teneurs en sulfures (pyrite, pyrrhotite et arsénopyrite) proches de celles retrouvées dans les conditions de terrains, ont été fabriqués. Ces mélanges ont été pulvérisés de façon à avoir des tailles de grains similaires et ont été soumis aux essais de lixiviation en batch et à l’essai en mini-cellule d’altération, et les différents résultats ont été comparés.

Les résultats des différentes comparaisons sont présentés au chapitre 5. Ces comparaisons montrent que les résultats de l’essai TCLP sont plus élevés que ceux de l’essai en mini-cellule d’altération. Lorsque comparés aux concentrations maximales et aux quantités normalisées totales, les résultats des essais SPLP et CTEU-9 sont inférieurs à ceux de l’essai en mini-cellule. Par contre, les résultats stabilisés des essais en mini-cellule d’altération sont plus faibles que les résultats du SPLP et du CTEU-9, le CTEU-9 donnant des résultats plus proches de l’essai en mini-cellule d’altération. Ces résultats montrent que la taille des grains n’est pas le principal facteur à l’origine de la différence de lixiviation des métaux entre les essais de lixiviation et les essais cinétiques pour les matériaux étudiés.

Afin d’étudier l’impact des processus géochimiques sur les différences de lixiviation, les mélanges les plus réactifs ont été soumis à un essai d’extraction séquentielle avant et après leur soumission aux essais de lixiviation en batch et à l’essai en mini-cellule d’altération. Les résultats de la distribution des métaux dans les trois fractions extraites avant et après les essais ont été comparés au chapitre 5 pour l’arsenic, le calcium, le nickel, le fer, le zinc et les sulfates. Les résultats ont montré que les proportions des métaux solubles en conditions réductrices deviennent plus importantes après soumission des échantillons à l’essai en mini-cellule, et un peu plus après soumission à l’essai CTEU-9. Les fractions les plus mobiles (fraction échangeable et fraction soluble en conditions acides) sont lixiviées avec les processus d’oxydation-neutralisation durant l’essai en mini-cellule d’altération. La fraction restante (fraction soluble en conditions réductrices) est plus stable (les métaux deviennent moins mobiles), ce qui pourrait expliquer les faibles quantités lixiviées à long terme (résultats stabilisés) par l’essai en mini-cellule en comparaison aux résultats des essais de lixiviation en batch. Les processus d’oxydation- neutralisation ayant lieu durant l’essai en mini-cellule influencent donc la redistribution des métaux dans les fractions minérales et donc leur disponibilité à la lixiviation. Ces processus n’ayant pratiquement pas lieu durant les essais de lixiviation, ceci pourrait expliquer les différences de lixiviation des métaux.

En conclusion, la comparaison des résultats des essais de lixiviation en batch (TCLP, SPLP et CTEU-9) à ceux des essais cinétiques (en colonnes, en cellules humides et en mini-cellules d’altération) a montré que les concentrations extraites par les deux types d’essais étaient différentes. Les concentrations obtenues avec les essais de lixiviation en batch sont proches des concentrations maximales obtenues avec les essais cinétiques. Par contre, les concentrations stabilisées des essais cinétiques sont plus faibles que les concentrations obtenues avec les essais de lixiviation en batch. Les concentrations maximales des essais cinétiques correspondent aux concentrations des premiers rinçages, alors que les concentrations stabilisées correspondent à la lixiviation à long terme. Ces conclusions montrent que les résultats des essais de lixiviation en batch (SPLP et CTEU-9) peuvent être utilisés pour évaluer la quantité maximale lixiviable des métaux, mais ne sont pas adaptés pour évaluer la lixiviation à long terme. Quant à l’essai TCLP, les concentrations obtenues sont même supérieures aux concentrations maximales lixiviables dans les conditions de terrain pour le nickel et le zinc. De ces trois essais de lixiviation en batch, le TCLP est le moins adapté pour prédire le comportement hydrogéochimique des rejets miniers.