Caractérisation minéralogique d’échantillons de surface de résidus miniers produits par l’extraction du chrysotile dans la région de Thetford Mines (Québec)

Y. Thibault
CanmetMINES

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Résumé

Cette étude visait à produire un ensemble cohérent de données minéralogiques pour des échantillons de surface prélevés des amas de résidus des mines Normandie, King Beaver et BC I, dans la région de Thetford Mines au Québec. Ce travail a été réalisé dans l’espoir d’obtenir des renseignements pertinents qui pourraient aider à établir des stratégies optimales réalistes menant à une gestion des résidus de l’extraction du chrysotile qui soit sécuritaire, économiquement viable, et respectueuse de l’environnement. La stratégie d’échantillonnage a consisté à prélever des échantillons de résidus près de la surface sur le sommet plat de l’amas où l’on estime que le temps de séjour est élevé, ainsi qu’à la base des flancs escarpés constituée de matériaux remobilisés principalement par l’érosion hydrique.

Les trois haldes de résidus présentent des caractéristiques chimiques permettant de croire que la composition du minerai serpentinisé duquel le chrysotile fut extrait demeure très proche de celle de son précurseur harzburgitique, bien que dans les échantillons provenant des résidus de la mine Normandie, on observe des évidences de la contribution d’un contaminant riche en feldspath, vraisemblablement des fragments de roches intrusives riche en silice recoupant la péridotite. Ces fragments de roches intrusives sont également la source de l’actinolite décelée en très faibles quantités et affichant une forme prismatique à aciculaire.

Dans tous les échantillons, la lizardite est manifestement le principal polymorphe de la serpentine et sa proportion par rapport au chrysotile semble relativement constante tant au sommet des halde que sur les flancs. La teneur en Cr de la serpentine est hétérogène, et peut compter pour près de 25 % du Cr total. Dans le cas du Ni, une répartition relativement progressive, avec des teneurs de 0,1 % en poids pour les résidus des mines Normandie et King Beaver et de 0,06 % pour ceux de la mine BC I, a été constatée. La concentration moyenne en Ni significativement plus faible dans la serpentine de la halde BC I peut s’expliquer par une plus grande abondance de forstérite nickélifère préservée. La proportion de Ni contenue dans la serpentine représente, au mieux, un peu moins de la moitié de la quantité totale de Ni dans les résidus.

De larges grains de spinelle riches en Cr, entourés d’auréole de magnétite, sont présents dans tous les échantillons. La partie centrale de ces grains montrent des compositions comparables à celles des spinelles de la harzburgite hôte. Ce spinelle grossier, contenant environ 75% du Cr total, constitue la seule phase d’intérêt porteuse de Cr susceptible d’être concentré par broyage et séparation physique.

L’awaruite se présente soit sous forme de grains grossiers (> 5 µm), ou en une multitude de particules nanométriques réparties dans de larges grains de serpentine. La réduction du NiO, en solution solide dans la forstérite, pendant l’événement de serpentinisation océanique est probablement la source de l’awaruite de taille nanométrique, tandis que l’awaruite grossière a probablement été formée par la désulfuration de sulfures primaires. La contribution de l’awaruite grossière au bilan total du Ni est estimée à environ 10 %, alors que l’awaruite nanométrique compte pour près de 50 %, voire plus, du Ni total. Comme la serpentine et l’awaruite nanométrique sont chacun hôte d’environ la moitié du Ni total, une approche de lixiviation globale semblerait être la plus efficace si on envisage d’extraire le Ni des haldes de résidus. Une lixiviation acide avec HCl récupérera efficacement la majeure partie du Ni contenu dans la serpentine et l’awaruite, mais se traduira par la formation d’importantes quantités de MgCl et nécessitera une importante consommation d’acide. Un procédé de lixiviation sélective du Ni contenu dans l’awaruite représente une solution alternative, mais le taux optimal de récupération est manifestement nettement inférieure (≈ 50 %) et, dans certains cas, la rétention potentielle de Ni par la serpentine résiduelle représente un problème potentiel.

Les évidences texturales d’une dissolution importante de la brucite à la surface de tous les haldes de résidus et la capacité de reproduire des textures similaires lors d’expériences de lixiviation au moyen d’eau distillée carbonatée suggèrent fortement que la brucite constitue la principale source de Mg responsable de la formation de la grande majorité de la cimentation d’hydromagnésite observée. Un contrôle de la carbonatation par la brucite a des conséquences importantes sur la prévision des taux de cimentation à long terme et du temps nécessaire aux matériaux remaniés, dans lesquels la brucite est complètement dissoute, de produire une nouvelle croûte.

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