déc '13/jan '14

Une réponse solide

Goldcorp sèche ses résidus avec du ciment

Par Eavan Moore

La mine d’or et d’argent Marlin de Goldcorp au Guatemala est probablement le seul site au monde à bonifier sa mine à ciel ouvert qui n’est plus productive en mélangeant du ciment aux résidus de l’exploitation minière souterraine et d’utiliser le tout à titre de remblai. Le processus d’économie d’espace a prolongé la durée de vie de la mine d’un minimum de trois ans et à de plus faibles coûts que ceux anticipés. L’installation de filtration des résidus, conçue par Samuel Engineering et équipée avec des filtres Metso, est arrivée en ligne en 2010. Marlin achète du ciment de construction Type 1 d’un fournisseur unique du Guatemala et l’ajoute aux résidus filtrés dans un malaxeur, une machine qui mélange son contenu et forme des boulettes de la taille d’une bille avec les résidus. Le mélange de ciment et de résidus est transporté vers une pile de stockage couverte et est conservé pendant 24 heures pour permettre au ciment de s’hydrater; il est ensuite transporté par camion dans la mine et étendu couche par couche.

Christian Roldan, directeur de mine, s’attend à ce que l’installation de 72 millions de dollars américains deviendra rentable dans deux ans en raison de la prolongation de la durée de vie de la mine. L’espace supplémentaire créé pourrait éventuellement ajouter un total de 15 ans à la vie de la mine si d’autres réserves sont découvertes.

Besoin d’espace

Il y a trois ans, Marlin a fait face à un problème : son bassin de retenue des résidus manquait d’espace. Le bassin avait déjà été agrandi à une reprise et le permis pour en construire un nouveau serait trop long à obtenir. « Nous avons considéré l’ajout de produits chimiques au bassin de retenue des résidus pour parvenir à un tassement plus rapide et une densité plus élevée, mais les résultats du test n’étaient pas aussi concluants que nous l’avions souhaité », affirme Roldan.

Le personnel de Marlin a décidé d’adapter la méthode utilisée à la mine El Sauzal de Goldcorp au Mexique, laquelle consiste à filtrer ses résidus et d’en faire une pile sèche comme remblai. Mais le remblai devait être assez solide pour permettre à un camion de passer dessus sans qu’il s’enfonce; s’il y a trop d’humidité dans les résidus, ceux-ci ne peuvent pas former une surface solide. Le sol riche en argile de Marlin retient l’humidité d’une façon trop significative pour pouvoir se fier uniquement aux filtres, c’est pourquoi Goldcorp a expérimenté l’ajout de ciment.

La filtration des résidus a été mise a l’essai par Metso Minerals dans sa propre installation. Les ingénieurs de Marlin, travaillant avec le consultant indépendant Rob Dorey, ont utilisé une combinaison de tests en laboratoire et sur le terrain pour élaborer un mélange avec une teneur en humidité de 19 pour cent et une résistance au cisaillement sans consolidation de 100 kilopascals. Ils ont commencé par déposer des petits échantillons de résidus dans un malaxeur en laboratoire avec différents pourcentages de ciment, laissant le mélange durcir pendant 12 heures et faisant des tests de laboratoire pour déterminer la teneur en humidité. Ils ont évalué la résistance au cisaillement en utilisant un scissomètre de laboratoire.

Ils ont ensuite utilisé des matelas extérieurs de 10 mètres par 15 mètres et des gâchées de 1,5 mètre de hauteur pour affiner le processus de dépôt. Ils ont effectué des essais de conduite avec des bouteurs et des camions en traversant les résidus déposés, et ont mesuré de nouveau la résistance au cisaillement. Les résultats sur le terrain ont été confirmés une fois en laboratoire. « Nous avons également procédé à des tests de compactage, mais nous avons réalisé qu’avec la quantité [de ciment] utilisée, nous n’avions même pas besoin des compacteurs », affirme Manuel Aparicio, chef des travaux de génie civil de Marlin.

Petites quantités de ciment

Au cours des six premiers mois d’exploitation à pleine échelle, le personnel de Marlin a eu une agréable surprise : ils avaient commencé en utilisant un mélange conservateur de trois pour cent de ciment en masse, mais ont réalisé que la teneur en humidité et les cibles de résistance demandaient beaucoup moins. Durant la saison sèche au Guatemala, les résidus pourraient être déposés sans l’ajout de ciment, alors que durant la saison des pluies qui s’étend de mai à novembre, l’ajout d’un pour cent de ciment suffisait. Selon Dorey, l’ajout de ciment a un effet un à un sur la teneur en humidité : chaque point de pourcentage supplémentaire de ciment diminue la teneur en humidité d’un à deux pour cent.

En 2013, les coûts moyens totaux de résidus cimentés, lorsqu’un pour cent de ciment est utilisé, étaient de 6,80 dollars américains par tonne. Les coûts d’électricité pour faire fonctionner l’installation comptaient pour 1,40 dollar américain de ce total, et un autre 1,90 dollar américain pour acheter le ciment. Pour une composition de trois pour cent, les coûts du ciment auraient été de 5,60 dollars américains par tonne, pour un total d’environ 10,50 dollars américains par tonne.

D’autres surprises étaient cependant moins plaisantes. « La teneur en humidité était assez difficile à contrôler », indique Aparicio. « En particulier durant la saison des pluies, elle était vraiment difficile à déterminer parce que les résidus prennent l’humidité durant leur transport vers le puits. » Le personnel a vérifié la teneur en humidité à l’installation et au bâtiment de stockage avant que les résidus soient transportés et du ciment était ajouté au besoin.

Roldan explique que Marlin devait également ajouter du ciment de façon plus généreuse au moment de mélanger les couches de résidus du bas. « Nous avions besoin de plus de ciment dans le bas », dit-il, « pour former une base solide et éviter que la partie inférieure du puits ne s’affaisse. »

Le personnel de Marlin a procédé aux travaux de dépannage habituel dans l’installation. La première chute de boulettes était trop petite pour être traitées aux volumes désirés, elle a donc été remplacée par une plus large. Des vaporisateurs d’eau ont été installés pour réduire la poussière générée par le ciment au moment de son ajout. Le tissu des filtres a également été modifié pour fonctionner plus efficacement. Mais dans l’ensemble, la mise à l’échelle pour l’opération entière posait quelques problèmes.

Une solution inhabituelle

Marlin produit 5 000 tonnes de résidus chaque jour. La moitié de ces résidus sont cimentés et utilisés à titre de remblai, mais l’autre moitié est directement envoyée au bassin de retenue des résidus. Roldan indique que l’objectif de l’entreprise est de remplir le bassin de résidus et d’installer une fermeture sèche sur le dessus; une approche économique pour le stockage de déchets et la réclamation.

Dorey soutient que la mine était unique dans sa situation : la combinaison de minerai à haute teneur en argile, le climat et la mine souterraine alimentant le remblai du puits ouvert étaient si rares qu’il ne pouvait envisager une solution similaire ailleurs.

Mais ceux qui pensent à l’ajout de ciment seront heureux d’apprendre qu’il ne s’agit pas d’un processus particulièrement problématique. Les quantités de ciment utilisées à Marlin sont si petites que toute réaction chimique durant la mise en place du ciment n’a que des effets négligeables sur les résidus, selon Dorey. L’élément important à surveiller est la qualité du ciment. « Le ciment n’est pas du ciment, particulièrement si vous êtes en Amérique latine », note-t-il. « Vous devez vous assurer que le fournisseur vous procure un produit relativement propre. »

Un dernier avantage environnemental a émergé durant les travaux d’essai à Marlin : l’alcalinité du ciment aide à neutraliser la génération d’acide, et les essais ont démontré que le matériau ajouté a également provoqué l’inhibition de la libération des métaux, du cyanure, des nitrates et de l’ammoniac.

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