Back to the bench: water treatment optimization through innovation

Par Chris Biederman | 31 mai 2017

L’eau fait partie intégrante des activités minières. Sans accès facile à cette ressource, le traitement du minerai et la production minérale deviennent excessivement coûteux, voire impossibles. Même si l’eau est facilement accessible, les parties prenantes s’attendent à ce que les sociétés minières l’utilisent de façon judicieuse et durable en contrepartie du permis social d’exploitation qui leur a été accordé.

Le traitement du minerai, un procédé gourmand en eau, produit des résidus. Les résidus sont constitués de gangue, de métal en traces, de minéraux, d’additifs résiduels et d’eau. Pour la plupart des rejets miniers, l’eau se sépare facilement de la fraction solide lorsque les résidus sont confinés dans les installations de gestion des résidus. La récupération de l’eau présente dans les résidus est essentielle aux opérations minières, surtout dans les climats arides où les ressources en eau se font rares. 

Dans la majorité des mines modernes, toute l’eau disponible dans les installations de gestion des résidus est recyclée. Il est préférable de recycler directement l’eau des installations de gestion des résidus sans traitement préalable, compte tenu du grand volume d’eau en circulation. Si un traitement s’avère nécessaire, il faut absolument penser à réduire au minimum la consommation d’eau et à optimiser les systèmes de traitement de l’eau pour gérer les coûts d’exploitation. Les essais en laboratoire font partie des outils qui permettent d’atteindre cet objectif. Une application astucieuse des essais en laboratoire est un moyen économique d’évaluer les différentes technologies possibles pour soutenir les nouveaux projets d’investissement ou dépanner et optimiser les systèmes de traitement existants. Les investigations en laboratoire ne doivent pas remplacer les programmes pilotes à long terme dans les installations. Les essais en laboratoire doivent plutôt être considérés comme complémentaires, et les résultats doivent servir à orienter la phase pilote. 

Faites vos essais à la source. La composition des eaux d’exhaure peut être complexe, ce qui fait souvent varier la qualité de l’eau. Les variations peuvent être saisonnières, par exemple dans le cas d’une augmentation de la turbidité à cause de l’eau de ruissellement. Elles peuvent aussi être liées aux procédés. Dans cette éventualité, la qualité de l’eau de l’eau peut changer rapidement en peu de temps. Il est préférable d’effectuer les essais sur les lieux pour obtenir les résultats les plus applicables possible. On élimine ainsi les changements aux propriétés chimiques de l’eau qui sont attribuables au transport des échantillons hors site et à leur stockage. Voilà qui est particulièrement important dans le cas de l’eau qui pourrait être saturée de sels dissous, car les fluctuations de température peuvent entraîner la formation d’un précipité avant les essais. 

Défiez le statu quo. En général, le « Jar-Test » est le test par excellence pour la coagulation et la floculation. Le Jar-Test, ou essai de floculation, fonctionne bien pour évaluer la performance d’un petit nombre de produits chimiques lorsqu’il existe un précédent pour le traitement d’un cours d’eau en particulier. Puisque chaque essai de floculation exige un litre d’échantillon, il y a des limites pratiques au nombre d’essais pouvant être réalisés dans un délai raisonnable pour un échantillon d’eau donné. Le volume de l’échantillon brut requis pour faire de nombreux essais de floculation limite aussi le nombre de tests qui peuvent être raisonnablement effectués. 

Chez Hatch, nous avons réussi à mettre au point et à appliquer des méthodes à haut débit pour analyser de l’eau et des résidus miniers. La méthodologie permet de tester jusqu’à 48 conditions de traitement à partir d’échantillons de petit volume (15 ou 50 ml). Il est ainsi possible d’isoler de nombreux produits chimiques, oxydants et conditions de pH, tout en réduisant au minimum la taille de l’échantillon d’eau brute requise et en maximisant le nombre de tests et de données recueillies. Cette méthode s’est avérée très efficace pour analyser des eaux d’exhaure aux propriétés chimiques complexes. 

Réagissez rapidement. Avec des instruments portatifs à batterie pour analyser l’eau, il est possible d’effectuer des tests sur place et de réagir rapidement pour orienter les essais en laboratoire. De plus, les méthodes analytiques de l’eau bénéficient de la miniaturisation, car les capteurs à puce deviennent de plus en plus petits et légers. Nous offrons aussi des solutions novatrices pour mesurer de très faibles concentrations de certains contaminants à l’aide de capteurs biologiques. Toutes ces innovations rendent possible la mobilisation rapide de l’équipement et des instruments nécessaires pour analyser l’eau sur place, n’importe où dans le monde. 

Une étude de cas sur l’optimisation du traitement de l’eau récupérée 

Hatch a récemment terminé une étude sur une méthode d’essai à haut débit pour évaluer plusieurs coagulants et floculants (et diverses combinaisons de ceux-ci) et les comparer à la formule chimique utilisée dans une usine ontarienne de traitement des eaux récupérées des résidus. Le programme d’essais a été élaboré pour analyser la performance de nombreux produits chimiques en dosages variés afin de pallier l’insuffisance des données disponibles pour traiter l’eau récupérée de cette usine. Grâce à la méthode d’essai à haut débit, nous avons réalisé 425 essais différents avec un grand nombre de produits chimiques en dosages variés, et ce, en seulement trois jours. Les résultats de cette étude ont servi à guider des essais effectués sur de plus grands volumes directement à la mine et à évaluer la toxicité de l’eau traitée. Les essais ont démontré qu’il est possible d’utiliser une plus grande quantité de produits chimiques conventionnels en doses raisonnables, et que la nouvelle formule chimique permettrait une réduction importante des coûts d’exploitation annuels. Même si rien ne garantit que les autres sites obtiendraient les mêmes résultats, la méthode d’essai à haut débit pourrait être utilisée dans les usines existantes pour confirmer rapidement si les dosages sont adéquats et s’il est possible de réduire les coûts.