CONTRIBUTION À L’ÉTUDE D’UNE VALORISATION DES DÉCHETS MINIERS

Déchets miniers de la mine de fer de Boukhadra   

 La mine de fer de Boukhadra appartient aux monts de Mellègue et elle renferme des grandes quantités des déchets qui posent vraiment des problèmes environnementaux. D’après Mlayah, A., et al, 2005, Mellègue est la région minière la plus importante en Algérie. L’exploitation minière y génère des déchets gazeux, liquides et solides qui peuvent contenir également des substances toxiques. Toutefois, la classification des déchets miniers de la mine de fer de Boukhadra peut contribuer à leur gestion et leur valorisation en respectant les critères établis par le développement durable.

Cycle de vie d’une mine

Avant la découverte d’un gisement métallique il est obligatoire, le plus souvent, d’entamer des travaux de prospections intenses au début du déroulement du processus minier. Une fois les premières indications constatées, les géologues estiment la profitabilité du gîte à travers des études sur sa dimension et sa concentration. Lorsque le gisement est considéré comme économiquement rentable, l’entreprise commence les travaux de développement et de construction des installations et ce avant la mise en service de l’activité industrielle d’extraction et de traitement de minerais. La clôture des installations (fermeture et abandon) intervient juste au bout du cycle de vie de l’opération minière (Figure 11). Figure 11. Déroulement d’une opération minière (Artignan D., Cottard F., 2003) Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa Chapitre 2 : Déchets miniers de la mine de fer de Boukhadra -22- 

Notions sur les déchets

Au sens de la réglementation Algérienne, les déchets englobent les trois grandes classes suivantes (Djemaci, B., 2012) :

Déchets ménagers et assimilés

Ce sont tous les déchets proviennent des ménages, des activités industrielles, commerciales, artisanales et autres, qui sont assimilables aux déchets ménagers par leur nature et leur composition à l’instar des déchets de cuisine, les emballages, etc. 2.3.2. Déchets spéciaux Ce sont les déchets qui ne sont pas assimilés aux déchets ménagers et qui demandent un mode spécifique de traitement en raison de leur nature et de leur composition. La provenance de ces déchets est l’activité industrielle, agricole, les soins, les services et toutes autres activités, qui ne peuvent être collectés, transportés et traités dans les mêmes conditions que les déchets ménagers et assimilés.

Déchets inertes

Ce sont spécialement les déchets qui ne subissent aucun changement physique, chimique ou biologique lors de leur mise en décharge. Ces déchets proviennent de l’exploitation des mines, des carrières, des travaux de démolition, de construction ou de rénovation. Ils ne sont pas contaminés par des substances toxiques ou autres éléments générateurs de nuisances, susceptibles à affecter la santé humaine et à l’environnement.

Besoin de l’exploitation des ressources minérales

L’objectif principal de l’exploitation des mines est de satisfaire la demande en métaux et en minéraux en vue d’optimiser les infrastructures et d’améliorer le mode de vie des individus (Commission européenne, 2009). En outre, à partir de la naissance de 1’humanité, l’exploitation des ressources organiques et minérales ont vigoureusement contribué au développement de populations locales. Le développement et la progression des sociétés est en fonction de ses richesses en ressources naturelles spécialement les métaux et les minéraux au sens large, ce qu’il a rapproché l’homme à la civilisation (âge de cuivre, de bronze et de fer). Parmi les substances minérales qui sont indispensables au développement de la civilisation Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa  moderne on peut rencontrer ; l’acier pour les chemins de fer, le cuivre pour l’électricité, l’aluminium pour les ustensiles, le silicium pour les micro-processeurs, le lithium pour les batteries, etc. (Bouzahzah, H., 2013), le schéma suivant montre les étapes standards à suivre pour obtenir un métal. Figure 12. Schéma général de l’élaboration des métaux (Vignes J., et Jehanne Y., 2003). Minerai Concentration Grillage Hydrométallurgie Raffinage Pyrométallurgie Métal Alliage Traitement Matériau – thermiques – mécanique – de surface Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa 

Teneur de coupure

C’est un paramètre essentiel qui définit la destination des minéraux prévenants de l’exploitation minière. Quand la teneur moyenne du minerai est supérieure à la teneur de coupure, celui-ci est donc dirigé à l’usine de traitement ; dans le cas inverse, il est conduit à la verse à stérile, sans quoi dans un stock pour une valorisation future (Vega, J., 2012). 

Types de teneur de coupure

On peut distinguer les deux types de teneur de coupures suivantes (Taylor, H., 1972) : 

Teneurs de coupure de planification

Pendant la prospection et aux différentes phases de la planification de l’exploitation d’un gîte, une teneur de coupure est indispensable pour déterminer géographiquement et quantitativement les limites du minerai. Vu que zéro information exacte sur l’exploitation minière probable n’est encore éprouvée au début de la prospection d’un gisement, la teneur de coupure de planification à ce stade est semi-quantitative : elle a pour but de prédire la valeur du minerai qui pourra vraisemblablement être exploité ou traité.

Teneurs de coupure d’opération

La teneur de coupure d’opération est indispensable au début de l’exploitation afin de préciser exactement quelle section du minerai peut être conservée en stock et quelle section peut être transportée, cette teneur est subdivisée en trois classes : a) Teneur de coupure à la mine Le minerai au-dessus de cette teneur est exploité, celui en dessous demeure sur place. b) Teneur de coupure au concentrateur Le minerai extrait au-dessus de cette teneur est transporté vers l’usine d’enrichissement pour être concentré. Le minerai en dessous de la coupure est jeté ou déposé pour un traitement postérieur (mis sur des haldes séparées). c) Teneur de coupure à la fonderie Le concentré au-dessus de cette teneur est purifié et vendu. Elle peut également être appliquée à des inclusions existantes dans le concentré. Les décisions sur les teneurs de Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa Chapitre 2 : Déchets miniers de la mine de fer de Boukhadra -25- coupure sont entreprises en cours de production, même si ces teneurs ont reçu déjà une évaluation préalable à l’étape de la planification à l’instar de teneur optimale de phosphate admissible dans un concentré de fer. 2.6. Les déchets miniers l’exploitation des mines représente l’ensemble des travaux d’extraction des substances minérales de la terre afin d’en tirer profit, ces substances peuvent être des minerais métalliques à savoir le fer et le cuivre, les minéraux non métalliques comme le sable et le gravier et les combustibles fossiles tel que le charbon (Espinoza, D., et al., 2012). Pour Aubertin, M., et al., 2002, l’exploitation minière et le traitement des minerais génères des différents genres de déchets, qui doivent être managés de façon rationnelle, intelligente et sécuritaire en vue de préserver l’environnement. Néanmoins, Les déchets miniers, que ce soit les stériles francs, les stériles de sélectivité ou les résidus de traitement des minerais représentent un risque direct et une source sérieuse de contamination qui peuvent affecter le biotope (Itard Y., Bosc R., 2001). Les déchets miniers représentent l’ensemble des matériaux ou bien dépôts découlant de la recherche, de l’exploitation ainsi que de traitement du minerai (figure 13). Ils peuvent être naturels comme les stériles francs et la gangue ou artificiels résultants de l’enrichissement tel que les rejets de concentrateur (Mijno, V., 2007). 

Types déchets miniers

Pendant l’exploitation d’un gîte, la mine génère une énorme quantité de déchets solides et liquides qui peuvent être classés comme suit (Ghorbel, M., 2012) :

Les roches stériles

Ce sont les roches qui doivent être enlevé pour accéder au minerai recherché, la gangue qui a été séparée du minerai contient peu de métaux. Ces haldes stériles sont généralement très étendues, ils sont constitués de fractions d’une granulométrie variant de l’ordre du mètre jusqu’à des grains de quelques micromètres.

Les déchets de traitement du minerai

Les déchets de concentrateurs sont composés de la portion non économique du minerai obtenue après la récupération des minéraux à prix commercial. Ils découlent habituellement du broyage du minerai et sont très fins (plusieurs dizaines à quelques centaines de microns), Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa Chapitre 2 : Déchets miniers de la mine de fer de Boukhadra -26- ils se présentent sous forme d’une pulpe à leur sortie de l’usine de traitement. Les rejets de concentrateur sont déposés sous forme de terrils stabilisés par des digues ou bien par le relief du terrain.

Les déchets liquides

Ils sont généralement composés de l’eau découlant du pompage de la mine et celle employée en cours du traitement du minerai. Cette dernière peut être infectée en réactifs de l’enrichissement (cyanure, moussants, collecteurs), en matière en suspension et en métaux. Les déchets liquides renferment aussi les eaux qui circulent à travers les surfaces d’entreposage des rejets solides (haldes à stériles ainsi que les terrils de déchets de laverie). Figure 13. Etapes d’exploitation d’un gisement métallique et les résidus miniers correspondants (BRGM, 1997) Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa 

La pollution

On dit qu’il y a une contamination quand une substance potentiellement dangereuse est introduite artificiellement dans un milieu naturel, quelle que soit sa teneur (contaminant). On dit qu’il y a une pollution si la teneur est potentiellement dangereuse, ou bien lorsqu’elle touche les valeurs limites établies par les normes, le contaminant est donc un polluant. Ces substances sont rejetées vers les milieux de transfert et d’exposition ; l’air, l’eau et le sol, deux catégories de pollution du sol peuvent être distinguées (BRGM, 2000) 

Pollution ponctuelle

Les pollutions ponctuelles c’est le jet ou l’épandage de polluants sur une aire étroite, que l’on peut considérer une source comme le montre cette figure ; Figure 14. Pollution ponctuelle 

Pollution diffuse

Les pollutions diffuses autrement dit l’épandage ou la retombée de polluants sur une grande surface comme indiqué dans la figure suivante. Figure 15. Pollution diffuse Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa Chapitre 2 : Déchets miniers de la mine de fer de Boukhadra -28- Pour chacune de ces catégories de pollution, les deux provenances suivantes peuvent être distinguées : a) Les pollutions accidentelles C’est le dépôt ou l’épandage ponctuel de polluants, dans lequel une quantité importante de polluant est déversée en fonction du temps. b) Les polluants chroniques Ou bien l’apport continu de polluants par fuite ou par lixiviation, duquel les impacts cumulés peuvent être très significatifs que ceux d’une pollution accidentelle 

Impacts environnementaux des déchets miniers

Pollution due à l’exploitation minière

Les opérations minières troublent la nappe phréatique dans le zone en exploitation, celles-ci auraient des impacts direct sur les riverains avoisinages de la mine à travers la contamination des eaux superficielle et souterraines (Deb, P., 2014). Il est évident que les roches et les minéraux exposés aux différentes conditions climatiques subissent des altérations intenses représentées par une fracturation mécanique, sous l’effet de la température et du gel-dégel de l’eau incluse dans les roches, la dissolution de quelques minéraux, sous l’effet de l’eau ou d’une attaque chimique via plusieurs éléments contenus dans l’eau. L’altération mène à la libération et la dissolution des composants des minéraux et à leur mobilisation pour le transport, de temps en temps sur de longue distance. C’est le drainage des roches ainsi que des minéraux (Mermillod-Blondin, R., 2005).

Pollution due aux installations de gestion des résidus

Les rejets et la poussière provenant des installations de mangement des résidus et des stériles qui sont subis ou non une surveillance, peuvent apparaitre dangereux à divers niveau pour l’homme, les animaux et les plantes. Les effluents peuvent être acides ou bien alcalins et renfermer des métaux dissous et/ou des composants organiques complexes solubles et insolubles entraînés lors du traitement du minerai comme des substances organiques probablement présentes à l’état naturel, tel que les acides humiques et carboxyliques à longue chaîne résultant de l’exploitation minière. Les matériaux qu’englobent les émissions, leur pH, leur teneur en oxygène dissous, leur température et leur dureté peuvent tous être des aspects Thèse de doctorat : Contribution à l’étude d’une valorisation des déchets miniers, cas des stériles francs de la mine de Boukhadra – Tébessa Chapitre 2 : Déchets miniers de la mine de fer de Boukhadra -29- déterminants dans la nocivité des émissions pour l’écosystème récepteur (Commission européenne, 2009).

Pollution des sols par les métaux issus des déchets solides

Les sols peuvent être atteints par l’épandage ou bien le dépôt de matériaux solides comportant de fortes concentrations en métaux. Ces rejets solides représentent une source puissante de pollution, ils peuvent subir autres altérations physiques et/ou chimiques et dégager des métaux dans la phase liquide du sol. Les polluants dissous peuvent être transportés par les eaux d’infiltration vers le sol naturel adjacent et les eaux souterraines. La libération des métaux provenant des déchets solides vers l’environnement immédiat s’effectue de manière hétérogène (Dermont, G., 2008). 

Le drainage minier

Le drainage minier c’est la génération d’effluents dont la qualité autre que celle de l’eau d’origine en cours de l’exploitation minière et/ou à son abandon. Sur l’aspect chimique, l’ennoyage provoque la mise en solution des minéraux néoformés pendant l’exploitation, couramment riches en métaux et à la reprise des ruissèlements naturels, l’eau présente souvent une composition chimique autre que celle d’origine et a une qualité inadéquate avec ses emplois précédents (figure 16).