Étude du potentiel de séquestration du CO2 industriel par les résidus de flottation de mine Arnaud

Le présent projet s’intéresse à mettre en commun la réduction des émissions de CO2 et la gestion des résidus miniers. Le cas précis de l’étude prend place à Sept-Îles sur la Côte-Nord. Le projet minier de Mine Arnaud prévoit l’exploitation d’Apatite sur une période de 31 années. L’activité minière générera 170 millions de tonnes de résidus issus du processus de flottation. Le projet Arnaud se situe à moins de 40 km de deux importants émetteurs industriels. Cette situation est rare et permet d’élargir les options de valorisation des résidus, tout en proposant une piste de traitement des émissions de CO2.

Deux pistes technologiques ont été identifiées et ont fait l’objet de travaux de recherche répartis sur deux thèses de doctorat et une maitrise. La première propose une utilisation comme matériel pour la capture et le stockage du CO2 par carbonatation minérale. De nombreux enjeux liés à la faible réactivité du matériel ont été rencontrés. Ils ont forcé de privilégier une approche dite de « pH swing » qui sépare la réaction en trois phases ; extraction acide des cations, rectification du pH et précipitation des carbonates. Ces activités de recherche ont permis d’identifier une méthodologie permettant une dissolution optimisée, la stabilisation du Fer en solution et une conversion en carbonates. Bien que ces travaux aient permis d’importantes avancées, notamment concernant l’utilisation de ligands, des questions, notamment concernant la réutilisation des réactifs demeurent. Sans ces validations, une étude économique n’est pas encore viable. De plus amples travaux sont donc nécessaires pour compléter les observations actuelles.

La deuxième approche vise à agglomérer le résidu pour le transformer en agrégats. Une étude approfondie des paramètres de granulation a été réalisée. Elle a permis d’identifier l’influence des paramètres de granulation (vitesse de rotation et temps) ainsi que les conditions (quantité de ciment ajouté, humidité) sur la résistance à la compression des granulats. Les essais impliquant du CO2 ont débuté et les résultats seront comparés à ceux obtenus sans ajout des gaz.

Les résultats obtenus sur l’utilisation des ligands pour la stabilisation du Fer en solution sont une première. Bien que les applications ne soient pas encore évidentes, ces observations ouvrent de nouvelles perspectives de recherche, concernant la possibilité d’utiliser des matériaux majoritairement composés de fer pour la carbonatation minérale. L’utilisation de la granulation pour la valorisation des résidus miniers est également peu documentée. Le comportement des matériaux face à la granulation est intrinsèque à leur composition. Il n’existe donc pas de recette unique, et la mise en application de ces techniques avec d’autres résidus demandera de nouvelles études. Néanmoins, c’est une approche intéressante pour les opérations minières qui permet de stabiliser les parcs à résidus et de limiter leurs empreintes au sol. La recherche entourant les débouchés dans les infrastructures routières et civiles est des voies qui seront exploitées dans de futurs travaux.