Exploitation du nickel à Niquelândia et Barro Alto

2.1. Exploitation minière

Le nickel exploité par les usines métallurgiques de Niquelândia et Barro Alto provient des profils latéritiques riches en minerais développés sur les zones ultrabasiques des massifs. La compagnie Anglo American est notre partenaire pour cette étude, mais il existe d’autres compagnies d’exploitation sur le massif de Niquelândia. Les miniers exploitent certaines parties du profil latéritique et recensent trois types de minerais en fonction de leurs teneurs en Ni, Fe et du rapport SiO₂/MgO (Fig. II-4). L’activité extractive produit également des stériles miniers présentant des concentrations trop faibles en Ni pour être exploitées ou ne correspondant pas aux teneurs optimales en Fe et SiO₂ pour le processus pyrometallurgique utilisé. Ces derniers sont alors stockés sous forme de piles et revégétalisés sur le site d’exploitation.

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Figure II-4 : Profils élémentaires dans un profil latéritique type et les trois types de minerais exploités par la mine de Barro Alto et Niquelândia (modifié d’après Anglo American).

Les concentrations moyennes du mélange de minerai préparé et envoyé vers l’usine pyrométallurgique de Barro Alto sont : 1,9 wt % de Ni, > 18 wt % de Fe, et des rapports : SiO2/MgO de 1,75, Ni/Co supérieur à 31 et Ni/Cu supérieur à 26 (données Anglo American).

Après une vingtaine d’années d’exploitation, la mine de Niquelândia est actuellement à l’arrêt. A Barro Alto, l’exploitation de la mine a commencé en 2004 et jusqu’en 2011, tout le minerai extrait était envoyé sur le site de Niquelândia pour y être traité. Depuis mars 2011, l’usine pyrométallurgique de Barro Alto est en activité et la mine de Barro Alto fournit le minerai aux deux usines avec une estimation de ses réserves à environ une trentaine d’années.

La figure II-5 présente des photographies des deux sites d’étude avec a) le paysage de la mine de Barro Alto, b) de Niquelândia, c) une zone type d’exploitation avec les zones dominées par les oxydes de fer (rougeâtre) et les zones dominées par les phyllosilicates (jaunâtre-verdâtre), et d) le type de végétation native présent sur ce type de massif.

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Figure II-5 : a) Mine de Barro Alto, b) mine de Niquelândia, c) zone d’exploitation de Barro Alto d) végétation spécifique du Cerrado.

2.2. Processus métallurgique

Ces deux usines utilisent la pyrométallurgie. Le produit de départ étant riche en Fe, ces gisements sont exploités pour la fabrication de FeNi, avec une proportion d’environ 1/3 Ni et 2/3 Fe. La figure II-6 présente schématiquement le fonctionnement des usines de pyrométallurgie de Barro Alto et Niquelândia.

Le minerai est séché, broyé et homogénéisé avant d’être calciné dans un four à 700°C. Ce dernier est ensuite monté à une température d’environ 850°C et entrainé dans un four électrique. Les cendres émises lors de cette étape sont récupérées à l’aide d’un filtre électrostatique dans les cheminées et stockées en bassin sec ou sous eau. Puis, les oxydes de nickel et de fer sont réduits dans un four électrique à 1 600°C, menant ainsi à la formation du FeNi liquide. Le ferronickel est séparé par densité des autres éléments (SiO2, MgO, FeO, ainsi que d’autres métaux) dans le four. Le matériel silicaté constitue les scories de réduction, refroidies et solidifiées par de l’eau en sortie de four (Crundwell, 2011), alors que le FeNi sous forme liquide subit alors deux étapes de raffinage en fonction de la demande du client.

50 Le raffinage vise à réduire le taux d’impuretés comme le phosphore, le carbone et le silicium dans un premier temps et le taux d’aluminium, de calcium de soufre et des restes de silicium dans un second temps. Cette dernière étape mène à la formation du produit final raffiné FeNi et à deux types de scories de raffinage (noire et blanche) figées à l’eau. Le ferronickel est ensuite classé en fonction de sa granulométrie pour être ensuite vendu aux clients.

Figure II-6 : Vue schématique du fonctionnement de l’usine de pyrométallurgie de Barro Alto et de Niquelândia (modifiée à partir de données d’Anglo American).

2.3. Gestion des déchets

Dans l’exploitation minière, il existe des déchets de type minier (i.e. stériles) et de type métallurgique. Ces derniers, produits par les deux usines pyrométallurgiques (scories et cendres) sont traités différemment. A Barro Alto, les cendres émises lors de la calcination

51 sont récupérées par des filtres électrostatiques et mélangées au minerai pour être réintroduites dans le processus. Ce sous-produit présente encore une valeur commerciale par sa teneur en Ni (jusqu’à 2%, Ettler et al., 2015 ; Ratié et al., 2015b). A Niquelândia, le processus de pyrométallurgie est plus ancien et les cendres n’étaient pas réinjectées dans le processus. Elles ont donc été stockées dans des bassins (settling ponds), recouvertes d’eau pour éviter les émissions de poussières (Fig. II-7a). Cependant, depuis quelques années les cendres entreposées à Niquelândia sont réintroduites dans le processus de fabrication, diminuant ainsi le risque environnemental associé à ces cendres au cours du temps (Zelano et al., 2013). Les scories de réduction (Fig. II-7c et II-7d) et de raffinage (Fig. II-7b) sont stockées sur une géomembrane pour les tas les plus récents.

Figure II-7 : a) stockage des cendres dans un bassin à Niquelândia, b) tas de scories de raffinage (blanche et noire mélangées) à Barro Alto, c) tas de scories de réduction récent à Niquelândia, d) tas de scories de réduction anciennes partiellement revégétalisé à Niquelândia.

Les massifs de Niquelândia et de Barro Alto sont ainsi fortement modifiés d’une part par l’exploitation minière à ciel ouvert et d’autre part par la production des déchets pyrométallurgiques stockés aux alentours de l’usine. Dans le cas de Niquelândia, un grand lac artificiel « Lago Serra Da Mesa » dédié à la production électrique se situe en bordure de la

52 mine et des stockages de déchets (Fig. II-8). Cette proximité entre la cinquième plus grande retenue d’eau du Brésil et les sites de stockages de déchets, fait également craindre un possible impact environnemental sur la population locale à long terme. Les scories de réduction sont également utilisées dans la production de béton ou d’asphalte sous le contrôle de la compagnie Anglo American.

Figure II-8 : Vue schématique de l’exploitation de Niquelândia à proximité du lago Serra da Mesa (Zelano et al., 2013).