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Page de résumé pour ULgetd-10122009-100722

Auteur : Kaniki Tshamala, Arthur
E-mail de l'auteur : FA.Kaniki@student.ulg.ac.be
URN : ULgetd-10122009-100722
Langue : Français/French
Titre : Caractérisation environnementale des rejets minéro-métallurgiques du Copperbelt congolais
Intitulé du diplôme : Doctorat en sciences de l'ingénieur
Département : FSA - Département ArGEnCo
Jury :
Nom : Titre :
CRINE, Michel Membre du jury/Committee Member
GAYDARDSZHIEV, Stoyan Membre du jury/Committee Member
KALENGA NGOY, Pierre Membre du jury/Committee Member
KONGOLO, Mukendi Membre du jury/Committee Member
LUCION, Christian Membre du jury/Committee Member
PIRARD, Eric Membre du jury/Committee Member
FRENAY, Jean Promoteur/Director
Mots-clés :
  • Copperbelt
  • Congo
  • Rejets minéro-métallurgiques
Date de soutenance : 2008-12-11
Type d'accès : Public/Internet
Résumé :

Ce travail aborde la question de la caractérisation environnementale des rejets minéro-métallurgiques. La partie théorique est consacrée d’une part à une synthèse théorique et bibliographique des tests d’évaluation environnementale des matériaux solides

d’origine minière ; d’autre part à l’inventaire et la description des sites de production et de décharge de ces rejets. En ce qui concerne l’évaluation environnementale, l’accent est mis sur le devenir des éléments(en) traces métalliques (ETM) considérés comme principaux polluants contenus dans ces matériaux. L’étude expérimentale consiste en une

caractérisation des échantillons prélevés sur quelques sites du Katanga suivie d’une mise en oeuvre des tests de lixiviabilité et d’étude de la migration souterraine des polluants identifiés. La question de la radioactivité et de drainage minier acide y est également évoquée. L’analyse chimique met en évidence trois catégories d’éléments en fonction de leurs teneurs : les éléments majeurs, mineurs et en traces. Les éléments : As, Cd, Co, Cu, Mn, Pb et Zn sont les principaux polluants identifiés. Le comportement environnemental de l’As et du Cd n’est pas étudié par insuffisance de reproductibilité sur les résultats d’analyse. La diffraction des rayons X montre que les phases majeures cristallisées sont essentiellement

constituées des minéraux de la gangue. Elle montre également que les rejets de

pyrométallurgie se caractérisent par la présence exclusive de phases amorphes pas ou très peu cristallisées, par conséquent non identifiables par ce moyen. La microscopie électronique à balayage montre que les rejets de pyrométallurgie sont constitués, pour la

plupart, de grains arrondis ou allongés, non poreux, d’aspect vitreux avec un état de surface lisse. Bien que la mesure de la radioactivité montre, pour certains échantillons, de taux

élevés par rapport au niveau ambiant, les valeurs obtenues ne permettent pas de classer les rejets dans la catégorie des rejets radioactifs. En ce qui concerne la lixiviabilité, les essais d’extraction simple à pH neutre montrent que les rejets de pyrométallurgie sont très peu lixiviables (taux de lixiviation

inférieur à 0,5%), les rejets de concentration sont relativement lixiviables (jusqu’à 3%) et le résidu d’hydrométallurgie est très lixiviable (jusqu’à 30%). La faible lixiviabilité des rejets de pyrométallurgie, dans les conditions ordinaires (pH 7) s’explique principalement par le fait que les ETM y sont incorporés dans des phases vitreuses chimiquement très peu réactives. La Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP), test règlementaire d’une rigueur assez élevée, car simulant les pires conditions de mise en décharge avec les ordures ménagères, montre que les rejets de pyrométallurgie sont aussi lixiviables au même titre que les rejets

de concentration. Pour le résidu d’hydrométallurgie, ce même test semble conduire à des taux d’extraction relativement comparables à ceux obtenus dans le scénario ordinaire. La

percolixiviation montre que les premiers lixiviats, correspondant au rapport solide/liquide élevé, sont chargés en polluants et traduisent le relargage à court terme. L’étude de la migration souterraine des polluants réalisée par percolation des solutions de lixiviation sur sol non remanié montre que les polluants mobilisés ont

tendance à s’accumuler dans l’horizon supérieur des sols et à présenter en premier lieu, contrairement à l’opinion la plus répandue, des risques de pollution des sols plutôt que des

aquifères. Cette rétention en surface est attribuable à la matière organique, aux argiles ou à des phénomènes de précipitation. La prévision statique du risque de drainage minier acide sur les rejets pyritiques montre, aussi bien suivant le protocole original de Sobek que celui modifié, que le potentiel net de neutralisation d’acide et le rapport du potentiel de neutralisation sur le potentiel de génération d’acide sont élevés et tombent dans une zone où la probabilité d’observer le drainage minier acide est quasi nulle. Cette absence du risque de drainage minier acide est attribuable à la nature dolomitique de la gangue. L’analyse multicritère réalisée pour évaluer de façon globale l’impact environnemental et classifier les rejets suivants les risques qu’ils présentent vis-à-vis de

l’homme et de l’écosystème, montre qu’en prenant en considération le critère complexe associant les quatre indicateurs (taux de lixiviation, teneur en polluant, toxicité et

perméabilité) avec la même pondération et dans un scénario ordinaire de lixiviation avec de l’eau, aucun des échantillons traités ne peut être considéré comme à faibles risques. Les

rejets de pyrométallurgie sont à risques élevés. Le résidu d’hydrométallurgie est à risques

élevés dans tous les critères prenant en compte la lixiviabilité. Pour remédier aux risques que présentent les rejets se trouvant dans les bassins, le

travail propose un confinement et une phytostabilisation. Cette remédiation est à la fois une alternative moins onéreuse et une mesure conservatoire dans le sens qu’elle offre la

possibilité de revenir plus tard aux autres possibilités en fonction de l’évolution du contexte local et du marché des métaux.

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