Spéciation, impact sur la toxicité aquatique et traitement des thiosels des collecteurs de flottation et des résidus riches en pyrrhotite

1. Résumé du projet

La récupération par flottation de la pentlandite, le minéral duquel la plupart du nickel est produit dans le monde, est réalisée avec des collecteurs type thiols, tels les xanthates. Les xanthates sont peu toxiques pour les mammifères car ils sont hydrolysés dans l’estomac, alors que la toxicité pour les invertébrés peut être causée plutôt par les produits d’hydrolyse, tels les alcools et le disulfure de carbone, ce dernier s’oxydant en sulfure d’hydrogène puis en thiosels. Les thiosels sont des composés partiellement oxydés du soufre, métastables en solution aqueuse et source d’une acidité retardée dans les milieux récepteurs. L’oxydation des sulfures de fer est la principale source de thiosels dans les eaux minières, surtout après des cycles de gel-dégel, dans des conditions spécifiques au climat froid. Les collecteurs peuvent aussi générer des thiosels, mais dans des concentrations beaucoup moins élevées. Certaines juridictions, dont l’Ontario, restreignent l’utilisation des xanthates et favorisent la recherche d’alternatives moins toxiques. La désulfuration environnementale permet la séparation des sulfures par la flottation pour produire un résidu à faible teneur en sulfures et donc pourrait permettre de prévenir la formation des thiosels des sulfures. D’autres collecteurs type thiols ont montré des efficacités similaires pour la séparation des sulfures, mais également la formation des thiosels. Cependant, la toxicité aquatique des eaux de procédés utilisant ces collecteurs alternatifs aux xanthates n’est pas encore bien documentée. Les procédés d’oxydation avancée, tels l’ozonation en microbulles et le procédé électro-Fenton (EF) se sont avérés efficaces pour le traitement des contaminants organiques, comme les xanthates, et inorganiques, comme les thiosels. Dans ce contexte, ce projet de recherche vise à produire des nouvelles connaissances pour mieux évaluer la spéciation, l’impact sur la toxicité aquatique et les méthodes de traitement des thiosels des collecteurs de flottation et des résidus riches en pyrrhotite. Pour ce faire, les travaux proposés vont d’abord évaluer l’efficacité comparative de la flottation des résidus sulfureux avec les xanthates et deux collecteurs alternatifs et caractériser les sousproduits de dégradation des trois collecteurs et leur devenir. Ensuite, la caractérisation et le traitement des effluents seront réalisés afin d’évaluer l’évolution des thiosels et la performance

de leur traitement par oxydation avancée (ozonation en microbulles et EF). Des résidus de flottation seront échantillonnés sur le site minier par le partenaire industriel, la mine Raglan, et testés dans nos laboratoires. Ensuite, des essais de traitabilité des effluents générés seront réalisés pour évaluer l’effet des méthodes de traitement sur la spéciation et la toxicité des thiosels. Les retombées scientifiques du projet incluent les suivantes: i) l’amélioration des connaissances sur les caractéristiques physicochimiques et la toxicité des effluents miniers contaminés par les thiosels, en provenance des résidus riches en pyrrhotite et des collecteurs; ii) le développement de nouvelles connaissances sur l’évolution temporelle et le traitement des thiosels et iii) l’amélioration des connaissances requises par les opérateurs miniers pour comprendre les situations critiques existantes, appréhender les potentielles problématiques et adopter les solutions pertinentes sur plusieurs sites miniers. Le projet permettra la formation de 4 étudiants: 2 doctorats et 2 stagiaires.

2. Équipe de recherche

Équipe de recherche

3. Appel de propositions

Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 381 000,00$