Évacuation des résidus miniers : comment choisir la meilleure technologie?

18 décembre, 2019 | Blogue

Guylaine St-Jean

GUYLAINE ST-JEAN, ing.

Ingénieur mécanique

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Les activités minières génèrent des volumes de résidus beaucoup plus importants que les volumes minés, et les exploitants miniers doivent impérativement en disposer. L’évacuation des résidus miniers est un procédé complexe, notamment en raison de la distance à parcourir pour atteindre les endroits de dépositions dans le parc à résidus.

Ce billet de blogue présente un aperçu des avantages et des inconvénients associés aux quatre grandes technologies de déposition des résidus : pompage centrifuge; pompage à déplacement positif; épaississement et pompage des résidus en pâte; filtration, convoyage et déposition à sec du type dry stacking.

Pompage centrifuge

En général, l’évacuation des résidus à l’aide de pompes centrifuges nécessite l’installation de quelques pompes en série pour atteindre la pression requise.

Avantages

  • Il s’agit d’une technologie conventionnelle, éprouvée et la plus couramment utilisée.
  • Les pompes centrifuges offrent une grande capacité volumétrique.
  • Il est possible d’ajouter des stations mobiles de pompage.

Inconvénients

  • La capacité en pression des pompes centrifuges est limitée.
  • L’installation de plusieurs pompes en série peut être requise selon la distance et l’élévation du parc à résidus, ce qui complexifie l’opération et diminue la fiabilité globale du système.
  • Des stations de surpression éloignées peuvent être nécessaires. Chaque station de pompage requiert une alimentation électrique et de l’eau d’étanchéité, en plus d’exiger de la maintenance périodique.
  • Des stations de vidange sont requises aux points bas pour drainer la tuyauterie lors des arrêts.
  • L’installation en parallèle de pompes de relève est généralement requise, doublant ainsi la quantité de pompes à installer. Une conduite de redondance jusqu’au parc à résidus peut également être nécessaire.
  • La garniture d’étanchéité des pompes requiert généralement une alimentation d’eau propre pressurisée.

Pompage à déplacement positif

En général, l’évacuation des résidus à l’aide de pompes à déplacement positif nécessite une seule station de pompage, située à même l’usine ou à proximité de celle-ci.

Avantages

  • Les pompes à déplacement positif ont une grande capacité en pression; aucune station de surpression n’est habituellement requise.
  • Cette technologie requiert un nombre restreint de pompes, ce qui accroît la fiabilité du système et en réduit la maintenance.
  • Les pompes à déplacement positif ont une disponibilité pouvant aller jusqu’à 98%. Ainsi, seulement une ou deux pompes sont requises en redondance, peu importe le nombre de pompes nécessaires pour l’opération (installation en parallèle).
  • Les coûts d’exploitation et de maintenance sont faibles.
  • Ces pompes ne nécessitent pas d’eau d’étanchéité.
  • Elles posent un risque réduit de sédimentation dans la tuyauterie en raison de leur conception.

Inconvénients

  • La capacité des pompes à déplacement positif est limitée en débit volumétrique; l’installation de pompes en parallèle peut être requise.
  • La taille des pompes à déplacement positif est imposante et exige de disposer d’un grand bâtiment de pompage.
  • Ces pompes doivent être pressurisées à la succion, en général à l’aide d’une pompe centrifuge.
  • Des stations de vidange sont requises aux points bas pour drainer la tuyauterie lors des arrêts.
  • Elles nécessitent un réseau de tuyauterie haute pression à la décharge des pompes.
  • Les pompes à déplacement positif peuvent nécessiter de l’eau de refroidissement.
  • Les coûts CAPEX sont importants.

Épaississement et pompage des résidus en pâte

Cette méthode consiste à densifier les résidus miniers dans un épaississeur à pâte, puis à les acheminer avec des pompes à déplacement positif dans le parc à résidus. La déposition peut s’effectuer à partir d’un point de décharge unique ou d’embranchements multiples afin d’augmenter la pente de déposition. La construction de cellules ou de digues intermédiaires peut être requise.

Avantages

  • Le risque de bris de digue est réduit comparativement à un parc à résidus rempli par déposition hydraulique conventionnelle en raison du volume d’eau restreint contenu dans les résidus.
  • Un plus grand volume de résidus peut être entreposé au parc à résidus en raison des pentes de déposition plus élevées que par pompage conventionnel.

Inconvénients

  • Une concentration solide massique élevée et constante est requise à la sousverse de l’épaississeur.
  • Cette méthode requiert une modélisation complexe pour prédire la pente de déposition.
  • Il peut être difficile de contrôler le procédé en amont pour obtenir une pente de déposition élevée et constante.
  • La déposition en cellules ou avec des embranchements multiples de tuyauterie constitue une opération complexe.

Filtration des résidus, convoyage et déposition du type dry stacking

Cette technologie consiste à implanter une usine de filtration pour assécher les résidus à un contenu en humidité de 10 % à 15 % (confirmation avec analyse en laboratoire), puis à acheminer par convoyeurs le « gâteau » de résidus asséchés et à effectuer la déposition à l’aide de stackers.

Avantages

  • Cette technologie élimine le risque de bris de digue associé à la déposition hydraulique conventionnelle des résidus.
  • Elle permet une récupération plus rapide de l’eau de procédé par le processus de filtration.
  • La réhabilitation progressive du parc à résidus peut être possible.

Inconvénients

  • La sélection de la technologie de filtration est très importante pour produire un gâteau de densité solide constante malgré les variations du procédé en amont.
  • Le convoyage et l’empilage (stacking) sont sensibles aux précipitations et au gel.
  • Il existe un risque de liquéfaction des résidus durant le transport par convoyeurs.
  • Elle peut nécessiter l’installation d’un convoyeur de plusieurs kilomètres jusqu’au parc à résidus.
  • Cette technologie requiert préférablement un terrain plat pour la déposition de résidus secs.
  • Le CAPEX est élevé, tout comme l’OPEX (maintenance de plusieurs équipements intérieurs et extérieurs).
  • Cette technologie génère de la poussière lors de la déposition.

Critères à considérer lors de la sélection de la technologie d’évacuation des résidus

  • Constructibilité
  • Intégration aux infrastructures existantes
  • Gestion des changements technologiques
  • Gestion de l’eau et de la poussière
  • Activités opérationnelles
  • Maintenance
  • Fiabilité des équipements
  • Criticité des analyses en laboratoire et essais pilotes
  • Risques techniques
  • Risques et impacts environnementaux
  • Permis

Pour conclure

Le choix et le dimensionnement des équipements constituent des éléments essentiels pour assurer une exploitation adéquate des systèmes d’évacuation des résidus. Une conception rigoureuse permet d’atteindre les objectifs opérationnels tout en évitant de coûteux arrêts de production.

Nos experts peuvent vous aider à choisir la meilleure technologie selon les particularités de votre site et de vos activités.

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