Le système géochimique

5.6.2.1 Cas du traitement du DMN

Les résultats simulés de pH à la sortie de la colonne montrent que les valeurs obtenues ont été légèrement supérieures à celles mesurées lors des essais au laboratoire durant les 90 premiers jours (température ambiante) (moyennes des pH simulés = 8,4 vs moyenne des pH mesurés 7,8). Ceci a été accompagné par une légère augmentation de l’alcalinité (de 0 à 23 mg/L CaCO3) qui

était 5 à 10 fois moins importante aux valeurs mesurées au laboratoire (Figure 5.5 a et c). Cette différence peut être attribuée aux pourcentages des agents neutralisants utilisés lors de la modélisation et qui peuvent être différents dans les cendres utilisées au laboratoire. En effet, en se basant sur les données de la littérature, les agents neutralisants qui ont été utilisés dans la simulation sont la chaux et la calcite avec les proportions respectives suivantes : 5,5% et 1%. De plus, le fait de considérer que le taux de dissolution de ces matériaux est constant et homogène dans le modèle, peut aussi justifier cette différence. La diminution de la température de 22 à 5°C, pour la période 90 - 270 jours, a entraîné une diminution de pH simulé de 8,4 à 6,8, ainsi qu’une augmentation de l’alcalinité de 23 à 200 mg/L CaCO3 (Figure 5.5 a et c). Ceci peut être expliqué

par l’augmentation du taux de la dissolution des carbonates (calcite) à faible température. Les valeurs d’Eh mesurées à l’entrée et à la sortie de la colonne montrent qu’il s’agit bien d’un milieu oxydant étant donné que le TRH utilisé est faible (1 jour). Ceci est en accord avec les valeurs d’Eh simulés (Figure 5.5 b).

Les résultats obtenus pour la simulation à long terme ont montré une diminution brusque du pH et de l’alcalinité à 270 jours puis ils augmentent progressivement jusqu’à stabilisation à 560 jours (Figure 5.5 a et c). Cette évolution peut être attribuée à l’épuisement des agents neutralisants et par conséquent, à la diminution de la capacité du système à neutraliser l’acidité générée (par

précipitation des métaux sous forme d’oxy-hydroxydes). Quant aux métaux et aux sulfates, les résultats de la simulation sont en accord avec les résultats expérimentaux (Figure 5.6). En effet, lors de la première période de traitement (0-90 jours), plus de 99% d’enlèvement a été observé avec les métaux (Figure 5.6 a, b et c).

Figure 5.5 Valeurs simulées vs réelles des paramètres physicochimiques (pH, Eh et Alcalinité) à l’entrée et à la sortie de la colonne de traitement du DMN

La diminution de la température n’a pas influencé cet enlèvement à l’exception du Ni (Figure 5.6 a). En effet une légère différence entre les résultats simulés et mesurés a été observée avec ce métal. Cette différence vient de l'augmentation de sa concentration à la sortie de la colonne à partir de 130 jours au laboratoire vs 280 jours avec le modèle. Pour les sulfates, les

concentrations à l’entrée et à la sortie de la colonne ne montrent pas de variation significative, ce qui permet de déduire l’absence de l’enlèvement de sulfates par voie biologique (réduction en sulfures par les BSR) et/ou par sa précipitation sous forme de gypse (les concentrations en ions Ca2+ et SO42- ne favorisent pas cette précipitation) (Figure 5.6 d). Les résultats de simulation à

long terme montrent que l’enlèvement du Cu et du Fe a été maintenu durant les 730 jours, grâce à leur absorption sur les sites actifs des mélanges réactifs et/ou leur précipitation (Figure 5.6 b et c).

Figure 5.6 Valeurs simulées vs réelles des concentrations de Ni2+, Cu2+, Fe2+ et SO42- à l’entrée

et à la sortie de la colonne de traitement du DMN 5.6.2.2 Cas du traitement du DMA

Lors de la modélisation du traitement du DMA dans les colonnes, les résultats ont montré une légère différence entre les valeurs simulées par le modèle et celles mesurées au laboratoire

(Figure 5.7). En effet, le pH a augmenté de 3 à 6,3 durant les 90 premiers jours (température ambiante). La diminution de la température pour la période suivante a montré une augmentation plus importante pour atteindre une valeur de 7,4 (Figure 5.7 a). Ceci peut être attribué à l’amélioration de la dissolution des carbonates (calcite) à faible température. Quant au Eh, une différence significative entre les valeurs simulées et mesurées à la sortie de la colonne a été notée seulement pour les 90 premiers jours (Figure 5.7 b).

Figure 5.7 Valeurs simulées vs réelles des paramètres physicochimiques (pH, Eh, Alcalinité) et de la matière organique (valeurs simulées seulement) à l’entrée et à la sortie de la colonne de traitement du DMA

En effet, ceci peut être expliqué par l’absence de réaction de consommation d’oxygène par la matière organique dans le modèle. Ce problème n’a pas pu être résolu lors de l’ajout de telles réactions dans le modèle, car cela entraîne une complexité du système, ce qui rend sa

convergence avec le pas de temps imposé impossible. Une concordance des valeurs simulées et mesurées de l’alcalinité a été observée durant la totalité de la période de traitement (Figure 5.7 c). En effet, une diminution progressive de l’alcalinité de 1200 jusqu’à 150 mg/L CaCO3 a été notée

à la sortie de la colonne à 240 jours, puis demeure constante jusqu’à la fin de la simulation (730 jours). Ceci peut être attribué à l’épuisement de la matière organique et par conséquent l’arrêt de production des carbonates (Figure 5.7 d). Pour les métaux (Fe, Cu et Ni), une forte concordance des résultats simulés et réels a été observée à la sortie de la colonne (Figure 5.8).

Figure 5.8 Valeurs simulées vs réelles des concentrations de Ni2+, Cu2+, Fe2+ et SO42- à l’entrée

et à la sortie de la colonne de traitement du DMA

En effet, un enlèvement > 90% des métaux a été obtenu durant toute la période de traitement (Figure 5.8 a, b et c). Néanmoins, il est à noter que le phénomène de sorption sur les oxy-

hydroxydes de fer peut être le mécanisme majeur responsable de l’enlèvement du Ni et du Cu. Ce mécanisme a été rajouté dans le modèle lorsqu’ un non-enlèvement de ces métaux a été constaté lors de la considération de la précipitation seulement (Figure 5.9 a et b). Ceci a été validé avec d’autres travaux dans la littérature, qui ont pris en compte le mécanisme de sorption du Ni sur les oxy-hydroxydes de fer (Demers et al., 2013). Quant aux sulfates, leur enlèvement a été principalement lié à la réduction biologique et qui suit l’évolution de la concentration de la matière organique (Figure 5.8 d). En effet, la concentration des sulfates augmente lors de l’épuisement de la matière organique.

Figure 5.9 Valeurs simulées vs réelles des concentrations de Ni2+ et Cu2+- à l’entrée et à la sortie de la colonne de traitement du DMA (Cas de simulation sans sorption sur les Fe-oxy-hydroxydes)

5.7 Conclusion

Plusieurs travaux ont été effectués afin de simuler le traitement du DM et de prédire l’efficacité de certains systèmes pour le traitement des effluents miniers synthétiques ou réels via plusieurs modèles. Dans cette étude, le logiciel MIN3P a permis de prédire le comportement des RPB à long terme (730 jours) lors du traitement du DMN et DMA à travers des colonnes en mode continu, à deux températures (22 et 5°C). Les résultats simulés ont présenté une forte concordance avec les résultats expérimentaux obtenus pendant les 8 mois de traitement au laboratoire. Le modèle montre également une bonne efficacité du système maintenu à long terme, essentiellement, lors de l’enlèvement de certains métaux (Cu et Fe). Pour certains paramètres physico-chimiques, des différences plus ou moins significatives ont été observées entre les

résultats expérimentaux et simulés. Néanmoins, une meilleure définition du modèle conceptuel ainsi que sa calibration, permettra de résoudre cette problématique et permettra ainsi une meilleure prédiction. La modélisation permet également une meilleure analyse des lacunes du système pouvant survenir au cours du temps, qui peuvent être améliorés/corrigés pour une éventuelle installation des RPB efficaces sur le terrain du partenaire industriel.