Développement de procédés de gestion/valorisation des rejets miniers et de résidus de procédés issus de l'extraction et de la concentration des terres rares à partir de roches de type carbonatites


Les terres rares (TR) ont permis le développement de technologies de plus en plus performantes dans divers secteurs d'activités. Ceci entraîne une demande grandissante des TR et une augmentation de leur consommation, encourageant le développement en milieu nordique de l'exploitation des TR et du secteur minier. Cependant, ces exploitations minières peuvent générer des rejets potentiellement contaminés par des éléments radioactifs (Th, U, etc.), des TR (Ce, La, Y, etc.), des métaux (Be, Ba, As, Cd, Co, Zn, etc.) et des anions (fluorure, phosphate, etc.). Il est donc primordial de développer des technologies de gestion et de valorisation de ces rejets potentiellement toxiques, applicables dans un milieu nordique isolé et fragile, ce qui favoriserait également l'acceptabilité sociale des exploitations de TR en territoire nordique.

Les objectifs principaux de ce projet étaient de développer de nouvelles connaissances en ce qui concerne la gestion et la valorisation des rejets miniers et des résidus de procédé d'extraction adaptées à l'exploitation des TR en milieu nordique et de former de nouveaux spécialistes.

Dans ce cadre, les objectifs de ce projet étaient de :

1) caractériser les résidus miniers et évaluer la disponibilité des contaminants (phosphate, fluorure, thorium [Th], uranium [U], Ra, Ba, Cd, Mn, Pb, Zn, etc.) lors de leur stockage;

2) développer un procédé de stabilisation des contaminants présents dans les rejets miniers;

3) traiter les eaux de drainage;

4) caractériser les résidus solides (riches en fluorite) issus des étapes d'extraction des TR;

5) développer un procédé d'extraction du Th présent dans ces résidus et dans les effluents issus de l'étape d'extraction;

6) évaluer le potentiel de valorisation de ces résidus après extraction des contaminants;

7) réaliser une étude technico-économique des procédés développés.

La caractérisation physicochimique des résidus de flottation (objectif 1) a démontré que : 1) les teneurs en U et Th sont très faibles et donc les résidus ne sont pas considérés comme une matière radioactive. Ils ne nécessitent pas de traitement particulier de stabilisation (objectif 2); 2) les résidus contiennent très peu de soufre et n'ont pas de potentiel de génération d'acide; et 3) les teneurs en Ba, Ca, Mg et Sr sont relativement élevées dans les résidus, mais seuls le Cd, Pb et Zn sont présents à des concentrations supérieures aux teneurs naturellement présentes dans la région géographique de la mine. Des tests de toxicité aiguë (daphnés et algues) seront également réalisés sur les lixiviats générés à partir des résidus miniers afin de vérifier que les résidus ne présentent pas de risques pour l'environnement (objectif 3). Les résidus riches en TR ont été caractérisés et concentrés par un traitement de séparation magnétique qui sépare une fraction riche en TR et une fraction riche en fluorite (objectif 4). La fraction riche en fluorite contient 15,6 % de fluorite et une teneur négligeable en Th évitant le besoin d'extraire ce contaminant potentiel (objectif 5). Ensuite, cette fraction subit une étape de lixiviation chimique pour éliminer les carbonates et les autres impuretés ce qui permet d'augmenter la pureté de la fluorite. Cette approche diffère du procédé de base envisagé pour le projet, où le concentré de flottation est d'abord lixivié, puis soumis à une séparation magnétique. Après ces étapes, la concentration de fluorite dans le procédé est augmentée de 19 % à 77 % (objectif 6). Les travaux en cours visent à tester l'insertion d'autres procédés physiques (séparation gravimétrique et la flottation) afin d'accroître la pureté de la fluorite à plus de 90 %. Une étude technico-économique complètera bientôt cette étude pour valider ce nouveau procédé de valorisation des résidus riches en fluorite (objectif 7).

Ce projet a également permis de former deux spécialistes qui complèteront bientôt des études doctorales portant sur la gestion et la valorisation des résidus miniers issus de l'exploitation de terres rares.

Chercheur responsable

Jean-François Blais, Institut national de la recherche scientifique (INRS)

Équipe de recherche

  • Carmen Mihaela Neculita, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue
  • Guy Mercier, Institut national de la recherche scientifique (INRS)
  • Jean-François Blais, Institut national de la recherche scientifique (INRS)
  • Lucie Coudert, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue

Durée

3 ans

Montant

300 000 $

Partenaire financier

  • Ministère de l'Énergie et des Ressources naturelles

Appel de propositions

Développement durable du secteur minier